Storage area network

Storage area network (SAN), Türkçe literatüründeki adı ile Depolama alan ağı; büyük ağ kullanıcılarına hizmet vermek üzere veritabanı sunucuları ile birlikte farklı tipteki veri depolama cihazlarını birbirine bağlayan ve bu cihazlar arasında veri alışverişine olanak veren özel amaçlı, yüksek hızlı bir ağdır. Bir depolama alan ağı, yönetim katmanına fiziksel bağlantılar sağlayan ve aynı zamanda bilgisayar sistemlerini, depo birimlerini ve bu birimlerin aralarındaki bağlantıları düzenleyen bir iletişim altyapısından oluşmaktadır.
Bir depolama alan ağı aynı zamanda depolama birimleri, depolama aygıtları, bilgisayar sistemleri ve/veya uygulama aracı gibi birimlerden oluşan ve ağ üzerinden iletişim sağlayan bir depolama sistemi olarak da düşünülebilir. Depolama alan ağı, Yerel alan ağı (İngilizcesi: Local Area Network) ve Geniş alan ağı (İngilizcesi: Wide Area Network) olduğu gibi benzer bileşenleri kullanarak depolama aygıtlarını ve sunucuları birbirine bağlar ve bu sebepten dolayı depolama veriyolu kavramının (storage bus concept) bir uzantısı olarak da görülebilir.
Modeller
Depolama alan ağı, depoları sunuculara bağlayan yeni bir yöntem yaratmaktadır. Bu yeni yöntemler uygunluk ve performans açısından belirgin gelişmelere olanak sunmaktadır. Günümüz depolama alan ağları genellikle paylaşılan depo dizilerini ve bant kütüphanelerini birden fazla sunucuya bağlamak için kullanılmaktadır. Depolama alan ağı aynı zamanda ağdaki geleneksel darboğazları, problemleri aşmak için de kullanılmaktadır. Bu süreç sunucular ve depolama araçları arasında yüksek hızdaki veri transferi ile aşağıdaki üç yolla gerçekleşmektedir:
- Sunucudan depoya: Depolama araçları etkileşimi için en çok kullanılan modeldir. Bu modelin kullanım avantajı, aynı depo aracının birden fazla sunucu tarafından seri veya eş zamanlı olarak kullanılmasıdır.
- Sunucudan sunucuya: Bu model depolama alan ağının sunucular arasındaki yüksek hızlı ve yüksek hacimli iletişimi sağlamak amaçlı kullanılmasını öngören bir modeldir.
- Depodan depoya: Bu model herhangi bir sunucu müdahalesi gerekmeksizin depolar arasında veri alışverişinin yapılmasını öngörmektedir. Bu sayede uygulama işleme gibi aktiviteler için kullanılan sunucu işlemci döngüleri boşaltılmış olacaktır.
Depo paylaşımı
Geçmişte veri merkezleri küçük bilgisayar sistemi arabiriminin (SCSI) disk dizilimini direkt olarak sunucuya bağlanan depo olarak yarattılar. Her bir depo bir uygulamaya görülebilir şekilde ve sanal sabit disklerin sayısı olarak atanmıştır. (örnek: mantıksal birim sayısı (LUN)) Depolama alan ağı ise bu aşamada esas olarak yüksek hızlı bir ağ kullanarak sunucuya bağlanan depoları birleştirme görevini üstlenmiştir.
İşletim sistemlerinin kullandıkları dosya sistemleri için kendilerine ait ortak olmayan mantıksal birim sayıları vardır. Eğer çoklu sistemler mantıksal birim sayılarını paylaşmış olsalardı, bu durum birbirlerine müdahale etmelerine ve verilerin kolay ve hızlı bir şekilde kaybolmasına yol açabilirdi. Mantıksal birim sayıları ile farklı bilgisayarlar üzerinde herhangi bir planlanan veri paylaşımı bile depolama alanı için Ağ Dosya Sistemi (İngilizcesi: Network File System) veya Bilgisayar kümesi (İngilizcesi: Computer Cluster) gibi gelişmiş çözümler gerektirmektir. Bu gibi konulara rağmen, depolama alan ağı deponun kullanım kapasitesini artırmasına birden çok sunucunun kendi depo alanlarını güçlendirene kadar yardımcı olmaktadır.
SAN ve NAS
Ağa doğrudan bağlanabilen depo (İngilizce Network-Attached Storage, kısaca NAS), depolama alan ağının tam tersi olarak, dosya temelli Ağ Dosya Sistemi veya ortak internet dosya sistemi (İngilizcesi: Server Message Block veya Common Internet File System, kısaca SMB/CIFS) gibi protokolleri kullanmaktadır.
SAN-NAS karması
Depolama alan ağı ve ağa doğrudan bağlanabilen depo arasında birden fazla farklılık olmasına rağmen, iki teknolojiyi bir arada kullanıp çözüm üretmek de mümkündür.
Faydaları
Depolama alan ağı uygulamalara veriyi taşıyabilme izni vermektedir. Örneğin; çok az bir sunucu müdahalesi ile veriler direkt olarak kaynaktan gönderilebilmektedir. Ayrıca birden fazla sunucu ile birden fazla depolama aygıtının aynı ağa bağlandığı yeni ağ mimarilerine de olanak tanımaktadır. Depolama alan ağını kullanmanın yararları aşağıdaki gibi sıralanmıştır:
- Uygulama izinlerindeki gelişmeler: Daha güvenilir, kullanılışlı ve hizmete elverişli olabilmek için depo uygulamalardan ve birden fazla erişilebilir veri yolundan bağımsız olarak hareket etmektedir.
- Daha yüksek uygulama performansı: Depo işlemeleri yüksek performans elde edebilmek için ayrı ağlara gönderilmektedirler. Bu sayede sunucular için fazla yük olmaktan çıkmaktadırlar.
- Merkezi ve birleşik depo: Merkezi ve birleşik bir depo kullanarak daha basit yönetim, ölçeklenebilirlik, esneklik ve uygunluk sağlamaktadır.
- Uzak sitelere geçiş yapma ve veri aktarımı: Uzaktan veri kopyalama, kötü niyetli saldırılara ve olası sistem çökmelerine karşı etkin bir haldedir.
- Basitleştirilmiş merkezi yönetim: Depolama ortamındaki tek bir resim yönetimi basitleştirmektedir.
Depolama Alan Ağı Nasıl Kullanılır?
Depolama alan ağının en önemli yararları basit konseptlerin dışında üç maddeyle özetlenebilir: altyapı sadeleştirme, bilgi yaşam döngüsü yönetimi ve işletme devamlılığıdır.
Altyapı Sadeleştirme
Bir altyapı sadeleştirmesinin başarılı olabilmesi için 4 ana yöntem kullanılmaktadır: birleştirme, görselleştirme, otomasyon ve entegrasyondur.
- Birleştirme
Bu yöntemde sistemler ve kaynaklar lokasyonlara daha az konsantre olmaktadırlar, fakat daha güçlüdürler. Sunucular ve depo havuzları Bilişim Teknolojisi (BT) verimliliğini artırmak ve altyapıyı sadeleştirmek için kullanılırlar. Buna ek olarak, merkezi depolama yönetim araçları ölçeklenebilirliğe, uygunluğa ve olası kötü durumların toleransını geliştirmeye yardım etmektedirler.
- Görselleştirme
Depo görselleştirme karışıklığı neredeyse en aza indirgemekte ve aynı zamanda depo varlıklarına birleşik bir bakış açısı kazandırmaktadır. Bu işlevsellik kullanıcılara daha iyi hizmet ve uygunluk sağlayarak, ana ve idari maliyetleri azaltmaya yardımcı olmaktadır. Görselleştirme BT altyapısını daha duyarlı, ölçeklenebilir ve uygun kılmak için tasarlanmıştır.
- Otomasyon
Depo bileşenlerini özerk yeteneklerine göre seçmek uygunluğu ve duyarlılığı artırıp, deponun ihtiyacı olduğu gelişme sürecinde korumasına yardımcı olmaktadır. Artık günümüzde görevlerin birçoğu otomatik olarak yapılmaktadır. Bu sayede depo yöneticileri kritik ve daha önemli görevler üzerine yoğunlaşmak için daha çok vakit bulmaktadırlar.
- Entegrasyon
Entegre edilmiş depo çevreleri sistem yönetim görevlerini basitleştirip, güvenliği geliştirmektedirler. Bütün sunucuların tüm verilere güvenlik erişimi olduğunda, altyapınız kullanıcıların enformasyon ihtiyaçlarına daha iyi cevap vermektedirler.
Aşağıdaki figür tek bir yönde dağıtılmış enformasyon adalarının birleşim hareketini daha da önemlisi sadeleştirilmiş altyapıyı resmetmektedir.
Sadeleştirilmiş depo çevreleri, yönetmek için daha az birimden oluşmaktadır. Bu sayede kaynak kullanımı artar, depo yönetimi basitleşir ve disk depo sürücülerine sahip olmak için ölçek ekonomisi sağlamaktadır
Enformasyon Yaşam Döngüsü Yönetimi
Enformasyon günümüzde yükselen değerli bir varlık haline gelmiştir fakat bütün olarak ele aldığımızda enformasyon, teknolojinin de gelişmesiyle birlikte depolanması ve yönetilmesi daha maliyetli ve karmaşık bir hal almıştır. Enformasyon yaşam döngüsü yönetimi, yüksek seviyede erişimi en az maliyetle ve kullanılan depoyu en uygun hale getirerek, enformasyonu yaşam döngüsü içerisinde yönetme sürecidir.
Bir SAN uygulaması, enformasyon yaşam döngüsünün yönetimini, uygulamaları birleştirip, veriyi tek bir sistem içine oturtarak daha verimli bir şekilde kullanılmasını sağlamaktadır.
İş Sürekliliği
Müşteriler, çalışanlar, tedarikçiler ve iş ortakları, kısacası iş süreçlerindeki bütün aktörler, enformasyona diledikleri zamanda ulaşmayı beklemektedirler. Devam eden iş operasyonları opsiyonel olmaktan çıkıp, başarılı olmak ve rekabetçi avantaj kazanmak için olmazsa olmazlar arasına girmiştir. İşletmeler müşteri gizliliğine ve veri güvenliğine karşı duyarlı olmak zorundadırlar. Bu yüzden, önemli enformasyon varlıkları tehlikeye atılamazlar.
Bahsedilen bu süreçler zorunluluk haline geldiğinden dolayı işletmeler bu süreçleri stratejilerinin bir parçası olarak düşünmeye başlamışlardır. SAN bu aşamada önemli bir rol üstlenmektedir. Tutarlı ve güvenli bir altyapı oluşturarak, işletmelere ihtiyaçlarını karşılayacak bir sistem sunmaktadırlar.
Bileşenleri
Dosya Sunucusu
Farklı çıkış noktaları ve farklı işletim sistemlerini kullanan birden fazla sunucu depo alan ağına bağlanabilmektedirler. Doğrudan bağlı depoların aksine, depolama alan ağına bağlı tüm sunucular, uygun olan tüm depoyu paylaşabilirler. Bu sayede işletmelerin megabayt başına olan toplam maliyeti düşmektedir.
Fiber Kablolama
Yüksek hızlı fiber optik kablolama, sunucuları, depoları ve bant yedekleme araçlarını birbirine bağlamak amaçlı kullanılmaktadır.
Bant Kütüphanesi
Bir bant kütüphanesini depolama alan ağına bağlamak, kritik veri yedeklemesi için hızlı ve güvenilir çözüm sunmaktadır. Depolama alan ağında depolanan veriler herhangi bir sunucu olmadan direkt olarak bant kütüphanesine aktarılmaktadırlar. Bu sayede sunucular üzerindeki yüklenme azalır ve verilerin yedeklenmesi aynı zamanda gerçekleşmiş olur.
Yönetim Yazılımı
Bu yazılım her bir bileşenin yapılandırılmasında ve performansın optimize edilmesinde kullanılmaktadır. BT yöneticilerini karşılaşılabilecek problemlere karşın uyarmak için sürekli olarak ağı izlemektedir.
Merkezi Veri Deposu ve Yedekleme Yönetimi
Depolama alan ağları günümüzde işletmelerin veri depolama taleplerine etkili çözümler sunabilmektedirler. Birçok şirketin tahmin edilen geliştirilmiş verileri ile birlikte, verileri depolama ve bu verilerin yönetimi kritik bir mesele haline geldi. Depolanan veri miktarı gün geçtikçe artmakta ve geleneksel depo aygıtları doğası gereği var olan kapasitelerinin %50sini kullanamamaktadırlar.
Veri depolamadaki gelişmeler, geleneksel yedekleme cihazlarının yeterli korumayı gerçekleştiremediğini ve kesintilerin sıklaştığını ortaya koymaktadır. İşletmeler bugünün veri depoları ve yedekleme gereksinimlerini karşılamak için yeni çözümler aramalıdırlar. Veri depoları ve yedekleme gereksinimlerini karşılamak için en etkili çözüm yolu depolama alan ağını uygulamaktır.
Bağlanabilirlik
SAN bağlanabilirliği depo aygıtlarının ve sunucuların bağlantısını mümkün kılan donanım ve yazılım bileşenlerinden oluşmaktadır. Bu bileşenler alt düzey katman, orta düzey katman ve üst düzey katman olarak üç katmandan oluşmaktadır.
Alt düzey katman
Ethernet arayüzü
Ethernet adaptörleri tipik olarak genellikle sunucudan sunucuya veya bilgisayardan sunucuya ağ bağlantısı olarak kullanılmaktadır. Bu tip ağ bağlantıları ağdaki her bir aracın birbiriyle iletişim kurabildiği ortak bir veriyolu topolojisi oluşturmaktadırlar. Bir Ethernet adaptörü 10 Gbps veri transfer hızına kadar çıkabilmektedir.
Fiber Kanal
Fiber Kanal seri bağlı bir arayüzdür (genellikle fiber-optik kablo ile uygulanır) ve SAN tipi ağların büyük çoğunluğu birincil bir mimaridir. Pazarda fiber kanal adaptörü ve diğer fiber kanal araçlarını üreten birçok tedarikçi vardır. Fiber kanalın bu denli popüler olmasının sebeplerinden bir tanesi SCSI kablosunun uzunluğunun maksimum 25 metre olması kısıtını ortadan kaldırmasıdır.
SCSI
Küçük bilgisayar sistemi arabirimi (Small Computer System Interface, SCSI) paralel bir arayüzdür. SCSI araçları sonlandırılmış veriyollarını oluşturmak için paralel olarak bağlanırlar. Maksimum kablo uzunluğu 25 metredir ve maksimum 16 araç basit bir SCSI veriyoluna bağlanabilmektedir. SCSI arayüzü hata ayıklama ve diğer araçlarla olan bağlantıyı kesmek ve tekrar bağlanmak için birçok yapılandırma seçeneğine sahiptir. Genellikle ana bilgisayar öncülük yapmaktadır.
Orta düzey katman
FCP
Fiber kanal protokolü (İngilizcesi Fibre Channel Protocol, kısaca FCP), fiber kanal üzerindeki SCSInin bir arayüz protokolüdür. FCP, depo ağları için öncelikli olarak kullanılan gigabit hızlı bir ağ teknolojisidir. İlk olarak süperbilgisayar alanında kullanılmaya başlanmıştır, fakat esas olarak kurumsal depolama alanında, depo alan ağı için standart bir bağlantı tipi haline gelmiştir. İsmine rağmen, FCP sinyalizasyonu hem bükümlü telli kablo hem de fiber-optik kablolarda kullanılmaktadır.
iSCSI
İnternet SCSI (iSCSI), SCSI komutlarını öncüden hedefe taşıyan bir taşıma protokolüdür. iSCSI, standart SCSI sorgularını TCP/IP ağ teknolojisine taşıyan bir veri depolama ağı protokolüdür.
iSCSI, IP-tabanlı depo alan ağlarının uygulanmasını ve müşterilerin aynı ağ teknolojilerini kullanmasını sağlamaktadır.
iFCP
İnternet Fiber Kanal Protokolü (İngilizcesi Internet Fibre Channel Protocol, kısaca iFCP), bir depo alan ağı için veriyi iletme ve fiber kanaldan alma işini yapan bir mekanizmadır. iFCP, var olan SCSI ve fiber kanal ağlarının internete girmeleri için birlikte çalışmalarını sağlamaktadır. iFCP, fiber kanal protokolleriyle ardışık olarak çalışabilmektedir. Oysaki FCIP ve iFCPnin sunduğu çözümler birbirinden farklıdır.
Üst düzey katman
Sunucuya doğrudan bağlanabilen depo
En eski yaklaşım olan sunucuya doğrudan bağlanabilen depo yaklaşımı, depo araçlarının sunucuyla arasında sıkı bir bağ olmasını öngörüyordu. Bu yaklaşım deponun sunucuya doğrudan bağlanarak performansını minimum seviyenin üzerinde tutmasını sağlamaktadır. Depo, adaptör kartını kullanarak direkt olarak sunucu veriyoluna bağlanabilmektedir ve herhangi bir depo aracı her bir sunucu için ayrı ayrı atanmaktadır.
Başlangıç olarak, disk ve bant depo araçları on-board zekasına sahip değillerdi. Sadece sunucunun girdi/çıktı taleplerini incelerdiler. Daha sonraki evrim, kontrol birimlerini doğurdu. Kontrol birimleri sınırlı zekaya sahip ve girdi/çıktı taleplerini yakalama gibi fonksiyonlarının işlevselliğinde görev alan depo yüksüz sunuculardır. Birçok gelişmiş depo fonksiyonları kontrol birimleri içerisinde geliştirilmış ve uygulanmıştır.
Ağa doğrudan bağlanabilen depo
NAS, basit olarak düşünürsek, Yerel Ağ Bağlantısı üzerinden bağlanan ve Ağ Dosya Sistemi gibi ağ protokollerini kullanan hızlı, sorunsuz ve güvenilir bir ağ depolama yöntemidir. NAS cihazları sadece dosya paylaşımıyla ilgili işlemleri yapabilmek adına sadeleştirilmiştir.
NAS dosya transferini sağlayan sunucu olarak da bilinir. Bu cihazlar için her ne kadar sunucu ifadesi kullanılıyor olsa da, veri depolama ya da depo paylaşımı gibi özelliklerden başka yeni yetiler kazandırmak pek mümkün değildir.
Ağ Tipleri
Birçok depo ağı, sunucular ve disk sürücü birimi aygıtları arasındaki iletişim için Küçük bilgisayar sistemi arabirimi (Small Computer System Interface, SCSI) protokolünü kullanırlar. Diğer protokoller ise bir eşleştirme katmanı olarak bir ağ oluşturmak için kullanılmaktadır:
- Ethernet üzerinden analog telefon adaptörü (İngilizcesi Analog Telephone Adapter over Ethernet, kısaca AoE), ethernet üzerinden analog telefon adaptörünün eşleştirilmesidir.
- Fiber kanal protokolü (İngilizcesi Fibre Channel Protocol, kısaca FCP), fiber kanal üzerinden küçük bilgisayar sistemi arabiriminin eşleşmesi ve en önemlisidir.
- Ethernet üzerinden fiber kanal (İngilizcesi Fibre Channel over Ethernet, kısaca FCoE).
- HyperSCSI, Ethernet üzerinden SCSIye yol göstermektedir.
- iFCP veya SANoIP, IP üzerinden FCPye yol göstermektedir.
- iSCSI, TCP/IP internet protokollerinin üzerinden SCSIye yol göstermektedir.
- Uzaktan doğrudan bellek erişimi (İngilizcesi Remote Direct Memory Access, kısaca RDMA) için iSCSI uzantısı, InfiniBand üzerinden iSCSIye yol göstermektedir.
Depo ağları ayrıca SAS ve SATA teknolojileri kullanılarak da inşa edilebilmektedirler. SAS SCSI direkt olarak sunucuya bağlanan ağlar tarafından evrimleştirilmiştir. SATA ise IDE direkt olarak sunucuya bağlanan ağlar tarafından evrimleştirilmiştir. SAS ve SATA araçları SAS genişletici sayesinde bir ağ oluşturabilirler.
Standartların Önemi
Standartlar, ağ araçlarının olası birlikte çalışabilirliği ve depolama alan ağı pazarından tedarik edilen yazılımlar için başlangıç noktasıdır. SNIA sertifikası günümüzde depolama alan ağı için bu gibi standartları tanımlamıştır ve gelecek için de bu böyle olacaktır. Depolama alan ağı endüstrisindeki oyuncuların her biri bu standartları kullanmaktadır. Geniş ölçüde kabul edilmiş standartlar depolama alan ağı çözümleri için heterojen, platformlar arası ve çok tedarikçili dağıtım sağlarlar.
Bütün tedarikçiler depolama alan ağı standartlarını kabul ettikleri için, farklı tedarikçilerin aynı ağa bağlanmasında herhangi bir problem olmamalıdır. Bununla birlikte, her bir tedarikçinin kendi ürünlerini ve diğer satıcıların ürünlerinin kombinasyonlarını farklı şekilde değerlendirip, test edip birlikte çalışabilecekleri bir laboratuvarları vardır. Bu testlerin en önemli yönlerinden bazıları arasında güvenilirlik, hata kurtarma ve performansı artırma vardır. Eğer herhangi bir kombinasyon testi geçerse, tedarikçiler bu kombinasyonu tasdikleyip destekleyeceklerdir.
IBM de depolama alan ağı alanında çalışan kuruluşlar arasında yerini almaktadır. Ayrıca IBM, endüstri standartlarının var olması ve gerekirse depolama alan ağının BT işletme akımının önemli bir parçası olduğun şeklinde tekrar tanımlanması gerektiğine inanmaktadır.
Günümüzde depolama alan ağı için gösterilebilecek en önemli kuruluş SNIAdır. IBM bu kuruluşun kurucuları arasında ve yönetim kurulundadır.