Устройство хранения данных

Полезная модель относится к области систем хранения данных и, в частности к области многопротокольных устройств хранения данных, поддерживающих файловые и блочные протоколы доступа.
Известно многопротокольное устройство хранения данных, реализующее интегрированную поддержку файловых и блочных протоколов доступа (патент РФ №2302034). Система хранения данных представляет собой компьютер с функционирующей на нем службой хранения информации, в основе которой лежит организация информации на перезаписываемых постоянных запоминающих устройствах, например, блоках памяти, лентах или дисках. Система хранения данных, как правило, устанавливается в среде сети хранения данных (storage area network, SAN) или среде накопителя, подключенного к сети (network attached storage, NAS). Система хранения данных (СХД), используемая в среде NAS, может быть реализована в виде файлового сервера, имеющего операционную систему, которая, в свою очередь, поддерживает файловую систему, посредством которой осуществляется логическая организация информации в виде иерархической структуры каталогов и файлов (например, на дисках). Каждый "дисковый" файл может представлять собой набор структур данных, например, блоков на диске, сконфигурированных для целей хранения информации, например, собственно данных файла. В свою очередь, каталог может представлять собой файл специального формата, в котором хранится информация о других файлах и каталогах.
Известна также система внешнего хранения данных (патент №2383952).
В общем случае СХД состоит из жестких дисков (HDD), контроллера ввода/вывода и объединяющей системы. Диски, как правило, поддерживают "горячую замену", то есть их можно подключать и отключать "на лету", без выключения накопителя. Это дает возможность заменить вышедший из строя винчестер без каких-либо неприятностей для пользователя. Основной и резервный блоки питания накопителя имеют повышенную надежность и также допускают "горячую замену".
Схема типичной дисковой системы хранения данных с одним контроллером представлена на рис. 1 в http://ko.com.ua/sistemy_hraneniya_dannyh_nachalnogo_urovnya_14866?site=mobile и взята за прототип.
Контроллер дисковой системы хранения данных является ее центром. Он отвечает за ввод/вывод данных внутри системы и на внешние каналы, а также за организацию хранения и доступа к информации. Для связи с внешним миром контроллеры накопителей обычно используют интерфейсы SCSI, Fibre Channel или же Ethernet. В зависимости от предназначения системы контроллеры могут реализовывать различную логику работы и применять различные протоколы обмена данными. Они предоставляют для систем пользователей данные на блочном уровне, как винчестеры, или же файловые сервисы по протоколам NFS, CIFS, а также Network File System, Common Internet File System подобно файловым. Такой контроллер обычно поддерживает стандартные уровни RAID для увеличения быстродействия системы и обеспечения отказоустойчивости.
Наиболее близким техническим решением является устройство, описанное в http://ko.com.ua/sistemy_hraneniya_dannyh_nachalnogo_urovnya_14866?site=mobile - прототип.
Данное устройство хранения данных содержит контроллер, N HDD, соединенные входами/выходами с контроллером.
Цель полезной модели - обеспечение непрерывного доступа к устройству хранения данных при авариях на сети связи, а также предупреждение о преднамеренном вскрытии корпуса в условиях потери связи через основную сеть.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство хранения данных, содержащее контроллер, N HDD, соединенные входами/выходами с контроллером, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок IP мониторинга в составе микроконтроллера, постоянного запоминающего устройства, оперативного запоминающего устройства, блока индикации, GSM модуля, Ethernet модуля, первого порта ввода/вывода информации, первый вход/выход которого соединен с первым входом/выходом контроллера, а второй вход/выход - с IP сетью, объединенные между собой шиной адреса и данных, второго порта ввода/вывода информации, вход/выход которого соединен с входом/выходом Ethernet модуля, блок WIFI, вход/выход которого соединен с третьим входом/выходом блока IP мониторинга.
Сравнение с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и их связями между ними. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы, используемые в блоках, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к решению новой задачи бесперебойного питания системы хранения данных. Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».
На фиг. 1 показана общая блок-схема предлагаемого устройства, в состав которого входят устройство хранения данных 1, содержащее N жестких дисков (HDD) 1, контроллер 2, блок IP мониторинга 2, блок Wi-Fi 3, среду передачи данных (IP Network) 4.
На фиг. 2 представлена реализация блока IP мониторинга 2, состоящего из микроконтроллера 2-1, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 2-5, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 2-6, первого порта ввода/вывода информации 2-2, блока индикации 2-3, GSM модуля 2-10, Ethernet модуля 2-4, второго порта ввода/вывода информации 2-7, шины адреса и данных 2-9.
На фиг. 3 показана реализация блока Wi-Fi 3.
На фиг. 4 показана реализация GSM модуля 2-10 в составе приемопередающего модуля GSM 2-10-1, антенны 2-10-2, блока контроля и памяти 2-10-3, датчика несанкционированного доступа 2-10-6, считывателя SIM карты 2-10-4, порта программирования 2-10-5.
Устройство работает следующим образом.
Используемые в устройстве хранения данных жесткие диски можно подразделить на два основных типа: HDD (Hard Disk Drive) и SSD (Solid State Drive, - так называемый «твердотельный диск»). То есть, и тот и другой диск - жесткие. Запись и съем информации на эти диски осуществляется через контроллер 2.
Блок IP мониторинга 2.
Микроконтроллер 2-1 представляет собой БИС семейства INTEL 80С51 с тактовой частотой 12-14 МГц.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 2-5 предназначено для хранения памяти данных и команд для микроконтроллера 2-1, и представляет собой стандартную БИС семейства INTEL 27С512 емкостью 64 кбайт.
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 2-6 предназначено для хранения информации, связанной с режимом работы системы. ОЗУ подключено к системной шине адреса и данных 2-9 и представляет собой стандартную БИС семейства INTEL 6264 емкостью 8 кбайт.
Блоки ввода/вывода информации 2-2, 2-7 предназначены для организации 8-разрядных портов ввода/вывода сигналов логического уровня. Они представляют собой параллельный разрядный регистр.
Первый вход/выход порта ввода/вывода информации 2-2 подключен непосредственно к входу/входу контроллера 2 устройства хранения данных. Шина адреса и данных 2-9 блока IP мониторинга 2 через Ethernet модуль 2-4 и второй порт ввода/вывода информации 2-17 соединена с блоком Wi-Fi 3, обеспечивающим беспроводный мониторинг состояния устройства, с блоком индикации 2-3 и с GSM модулем 2-10, предназначенным для фиксирования несанкционированных действий с устройством (взлом, кража и т.п.). Работу этой части устройства контролирует микроконтроллер 2-1.
Ethernet модуль 2-4 - интегральная схема, предназначенная для выполнения функций физического уровня сетевой модели OSI.
Стандартный Ethernet модуль включает в себя модули подуровня физического кодирования (PCS, Physical Coding Sublayer) и подуровня среды передачи (PMD, Physical Medium Dependent). Модуль подуровня физического кодирования выполняет функции кодирования и декодирования передаваемого и принимаемого потока данных. Целью кодирования является упрощение процесса восстановления потока данных приемником.
Блок индикации 2-3 предназначен для визуальной оценки наличия сигналов GSM модуля 2-10.
Общие принципы работы GSM модуля 2-10 следующие: приемопередающий модуль GSM 2-10-1 принимает информацию, которая обрабатывается и поступает в микропроцессорный блок контроля и памяти 2-10-3. По командам блока контроля и памяти 2-10-3 с помощью приемопередающего модуля GSM 2-10-1 сообщение о несанкционированных действий с устройством (после срабатывания датчика несанкционированного доступа 2-10-6) передается по сети мобильной связи в центр мониторинга и контроля. Информация передается в виде SMS сообщений или в режиме передачи данных (Data Transfer Mode), а идентификация автономных устройств хранения данных производится по SIM-карте (Subscriber Identification Module). С точки зрения минимизации затрат на функционирование системы наиболее целесообразно использовать службу GPRS (General Packet Radio Service).
GSM модуль 2-10 работает в 4-х диапазонах частот: 850/900/1800/1900 МГц, используя интерфейс подключения NC-SI, что позволяет иметь доступ к GSM сети, как непосредственно к микроконтроллеру 2-1, так и операционной системы хранения данных.
Сохранение доступа к устройствам хранения данных дает целый ряд преимуществ в зависимости от причин, повлекших за собой аварии на сети. Сейчас администратор сети при аварии может опираться только на данные, которые поступают из-за пределов сегмента, испытывающего сложности, но не изнутри него. Анализ логов и статуса портов позволит существенно сократить время поиска и устранения неисправности, а как следствие - простоя устройства хранения данных. Оператор получает возможность на самом устройстве, например, отключить проблемный порт, восстановив тем самым доступ к сети с других портов. Еще одним преимуществом является обеспечение удаленного доступа до неисправного устройства со стороны поддержки производителя, что обычно требует демонтажа и забора устройства в офис обслуживающей компании.
Таким образом, рассмотренное техническое решение позволяет осуществлять сбор служебной информации (сообщения об авариях, логи), а также администрирование устройства, когда основной канал связи не функционирует.