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© 2012 IBM Corporation

German UNIX Users Group

Einführung in Storage AreaNetworks (SAN)

IBM PSC Berlin

Jürgen SchwarzTechnical ConsultantPSC [email protected]

© 2012 IBM Corporation2

Agenda Was ist ein SAN?

Komponenten eines Storage Area Networks Fibre Channel Protokoll Kabel HBAs SAN-Switche

Logische Struktur und Verwaltung eines SANs Zoning Redundanz / Multipathing Switch Management Storage Partitioning an praktischen Beispielen

Storagesysteme Grundlagen IBM Entry Storage IBM Midrange Storage IBM Highend Storage

IBM Backup Storage

SAN für Fortgeschrittene






IBM Backup Storage



Was ist ein SAN? Evolution von Storage….

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Server Server

SCSI / SAS etc.

Server

NFS / CIFS

Ethernet

Server

StorageSubsystem

SAS / iSCSI / FibreChannel

Integrierte HDDsExterne HDDs

JBOD

File Server

Network Attached Storage

„SAN“

Storage Subsystem

(direct attached)


Was ist ein SAN? Evolution von Storage II….

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Was ist ein SAN? Und wozu ist es gut?

Storage Area Network– separates Netzwerk, von Datennetzwerk getrennt– Block Storage, logisch vergleichbar zu lokalen Platten (/dev/sdx)

• SCSI-Abkömmling– Verschiedene Protokolle möglich

• iSCSI – IP-basiert• SAS – serial attached SCSI• FC - Fibre Channel• Fibre Channel Abkömmlinge

– Switche zwischen Servern (Initiator) und Storage (Target)– Direct Attachment möglich, aber unüblich (außer SAS)

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HöherePerformance:

CacheHDD-Zahl

FlexibleErweiterbarkeit :

LUNs (Volumes)Arrays / Pools

Expansion Units

HöhereVerfügbarkeit:

RedundanteKomponenten

Remote MirroringEinfache

Verwaltung

1 SAN statt Dutzende RAID

Controller

Shared Storagefür Cluster &

Virtualisierung






IBM Backup Storage



Fibre Channel Protocol – Layer 0 - Physical

3 Topologien– Arbitrated Loop (FC-AL)– Point-to-Point (FC-P2P)– Switched (FC-SW)

Port-Typen– N-Port – Node-Port (HBA)– F-Port – Fabric-Port (Switch)– E-Port – verbindet Switche (ISL)

Abwärtskompatibilität– mindestens 2 Generationen

Verkabelungstypen– Optisch

• Multimode- billiger, kleine Reichweiten

• Single Mode- teurer, mehrere Kilometer

• Anpassbar mit SFP / SFP+(Small Formfactor Plug)

– Kupfer-basiert• z.B. Midplane in BladeCenter

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Kabeltypen

Multimode (Short Range SFPs) – Kabellängen in Metern:

– 10 (und 20) Gb sind unüblich, auch nicht abwärtskompatibel zu 8/4 Gb– heute nur noch LC-Stecker im Einsatz

Single Mode bis zu 10 km, abhängig von Kabeltypen und Long Range (LR) SFPs

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LC-Stecker SC-Stecker


Fibre Channel Host Bus Adapters

Verfügbar für Intel- und POWER-basierte Server und Blade-Systeme

Single Port oder Dual Port (Blade immer Dual Port)

OEM-Hersteller der IBM– Qlogic– Emulex (für Intel und POWER)– Brocade

Standard 8Gb mit PCI Express 2.0 x8 und Multimode SR SFP+ Modulen

16Gb kommt!– Announcement vom 3.4.12: Brocade 16Gb HBA

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Qlogic 8Gb 200‘000 IOPS pro Port

Emulex 8Gb

Mehr als 200‘000 IOPS pro Port

Brocade 8Gb500‘000 IOPS pro Port


SAN Switche

SAN Switche– nur logisch erweiterbar– typisch < 100 Ports– „full fabric“: mehrere Switche

zusammenschaltbar– kleine Installationen– „Edge“-Komponenten– SAN32B-E4 mit FC-Encryption

SAN Directoren– physikalisch über Blades

erweiterbar– „Core“-Komponenten– typisch > 100 Ports

Brocade– SAN Switche „b“-Type– BladeCenter SAN Switche– SAN Directoren

Cisco– SAN Directoren– Große SAN Switche

Qlogic– BladeCenter SAN Switche

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TIP: Switchherstellermöglichst nicht

mischen!






IBM Backup Storage



Zoning auf Basis vonAnwendungen oder

Systemclustern

Logische Struktur und Verwaltung eines SANs: Zoning

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Zoning auf Basis vonAnwendungen oder

Systemclustern

Zoning auf Basis des Betriebssystems

oder des HBA-HerstellersKein Zoning bzw. eine Zone

Zugriff über „LUN Masking“ amStorage gesteuert

Switchport basiertes Zoning

World Wide Node / Port Namebasiertes Zoning

mit 2-3 Endpunkten pro Zone

Zone: „Virtuelles Kabel“ mit (möglicherweise) mehreren Enden

Zoning-Regeln:• Zoning wird im Switch angelegt

• Mehrere Switche im Fabric zusammengeschlossen: Full Fabric

• konsistente Namensgebung nur im Switch-Managementtool sichtbar

• Übergreifende Managementtools z.B. IBM Data Center Fabric Manager für große Umgebungen sinnvoll

• Aliase für Geräteports auf WWPN- Basis vergeben

• Zone verbindet 2 oder mehrere Aliase

• Zoneset verbindet mehrere Zonen

• Nur ein Zoneset ist aktiv

• Möglichst 2 voneinander völlig getrennte Netze


Redundanz / Multipathing im SAN

Redundante Komponenten bewirken multiple Pfade

Multipathing-Treiber fassen Pfade zusammen– SDD– MPIO– Native MP

Abhängig von – Storagehersteller– Betriebssystem– RHEL 5/6 native– vSphere native

MP-Treiber nicht kombinierbar

– Getrennte HBAs– Getrennte Systeme

Pfadanzahl– Früher 2– Heute meist 4

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Redundante Komponenten und Pfade sind ein Muß!

Storage mit LUN

Switch

Server

Server

Physikalischer Aufbau mit redundanten HBAs und Controllern

Logische Sichtweise:

Switch


Switch Management – Beispiel Brocade

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Brocade Web Tools• im SAN Switch enthalten

• Lizenzfrei

• admin / password

WWNN

WWPN


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LUN

0

LUN

1

LUN

2

LUN

0

LUN

1

LUN

0

LUN

1

Logicalpartition

A

Logicalpartition

B

Logicalpartition

C

unmapped volumes

Host A Host B HostGroup C Logische Einheit aus einem oder mehreren Volumes, die

von einem Host oder einer Host Group gesehen werden

Feste Zuordnung der LUN (Logical Unit Number) für jedes Volume

Maskierung von LUNs ggü. Server, falls kein Zugriff zugelassen ist - LUN-Masking

Storagecontroller (nicht SAN) kontrolliert Zugriff auf Partition anhand Server-WWPN oder IQN (iSCSI)

IBM DS3500: – Standardmäßig 4 Partitionen– 8, 16, 32, 64 Partitionen als Premium Feature– Partitionen ~ Anzahl der Server mit Zugriff (gaanz grob)

IBM V7000 und andere: Keine lizenzmäßige Beschränkung

W2K3 Server 1 W2K3 Server 2 Backupserver

LUN 0 LUN 0LUN 1

LUN 2

AIX-Server

LUN 1

LUN 04 Partitionen notwendig

- 2 für die 2 W2K3 Bootplatten- 1 für die 2 Clusterlaufwerke- keine für den Backupserver

- 1 für die 2 AIX-LUNs

Was ist Storage Partitioning?


Storage Partitioning in der Praxis: IBM DS3500

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DS3500 und Familie:

• Hosts Groups und Hosts

• Schneller Überblick

• Einfache Strukturen erzwungen


Storage Partitioning in der Praxis: IBM Storwize V7000

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IBM Storwize V7000

• Keine Lizenzen erforderlich, keine „Partitions“-Zählerei

• Jedes Volume individuell an 1 oder mehrere Server gemappt

• ++ Komplexere Architekturen möglich

• - - Übersichtlichkeit eingeschränkt






IBM Backup Storage



Allgemeines zu Storage-Subsystemen

Performance:

I/O-Performance– Plattenzahl: ca. 200 IOPS

pro 15K HDD– Controller-Leistungsfähigkeit– Cache-Größe &

Schnelligkeit– RAID-Level (RAID 10)– Tiering – effizientes

Ausnutzen von SSDs

Kapazität–Plattengrößen und –anzahl–RAID-Level (RAID5/6)–RAID-übergreifende LUNs–Thin Provisioning

Features:

Ease Of Management

Schnittstellen–FC, iSCSI, SAS–Port-Anzahl, Bandbreite

LUN / Volume-Flexibilität–Vergrößern, Umpositionieren–RAID-Level-Änderungen

Lokale Funktionen–Snapshots, Internes Mirroring

Remote Funktionen– Metro Mirror, Global Mirror– Consistency Groups

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Was unterscheidet verschiedene Plattensysteme?


IBM DS3500: Drei Interface-Optionen in einer Box

DS3500

4 oder 8 x 6-Gbps SAS

Direct-attach

BladeCenter “SAN”

DS3500

8 x 8-Gbps Fibre

und 4 x 6-Gbps SAS

Direct-attach oder SAN

DS3500

8 x 1-GbE iSCSI

oder 4 * 10Gb iSCSI

und 4 x 6-Gbps SAS

Kontroller

Stromzufuhr / Kühlung

SAS Drives

12 oder 24 Laufwerke pro Platteneinheit, bis zu 192 Laufwerke

SAS, SAS Nearline, Self Encrypting SAS, SSD mischbar

Erweiterung über EXP3512 oder EXP3524

Dual Power Supplies, dual active RAID Controller

FlashCopy, Volumecopy

Dynamische Volumeerweiterung

Remote Mirroring

Online Administration und RAID Level Migration uvm.


2222

Storwize

2U

Bewährte IBM Software Funktionalität

Easy Tier (dynamic HDD/SSD management)

RAID 0, 1, 5, 6, 10

Storage Virtualization (lokale & externe disks)

Unterbrechungsfreie Data Migration

Spiegelung mit Global & Metro Mirror

Mit FlashCopy bis zu 256 Kopien pro Volume

Thin Provisioning

Neue Advanced Software Funktionen

Neue GUI (easy-to-use, web basierend)

Integration in den IBM Systems Director

Verbesserungen bei Tivoli Productivity Center, FlashCopy Manager und Tivoli Storage Manager Unterstützung

Dual-active, hot-swappable controllers mit 8GB cache pro controller – 16GB total

Acht 8 Gbps FC oder vier 1 Gbps iSCSI ports

Das neue IBM Midrange Disk System - IBM Storwize V7000


IBM SAN Disk + NAS Portfolio 2012

Enterprise

DS3000 DS5000V7000 DS8000XIV

MidrangeEntry-level

SAN

UltrascalableEnterprise

N6000 N7000N3000

MidrangeEntry-level

NASSONAS

Gateway

System x Storage

V7000 Unified

http://9.155.51.64/






IBM Backup Storage



Konvergenz der Netzwerke beginnt heute!

Separate Netzwerke LAN, SAN, IPC (Inter processor

communication)

Jeweils eigene Infrastruktur Adapter in Servern Netzwerkswitche Kabel

Separates Management

Teuer und kompliziert

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LAN

SAN

IPC

DCBCEE/FCoE

LAN, SAN und IPC Datenverkehr laufen über ein Ethernet-Netz!

Reduzierte Hardware-, Strom-, Kühlungs- und Managementkosten

Ein neuer I/O-Adapter wird benötigt: Converged Networking Adapter (CNA)

Zukünftig:

Bisher:


Converged Network Adapter Modes

FCoEFCoEConfigurable with vNIC

DCB FC-Protocol

Beruht auf DCB 10Gb Ethernet

iSCSIiSCSIpNIC - Full iSCSI hardware offload

Reduziert CPU load

vNIC – DCB iSCSI-Protocol

Höhere Performance dank 10Gb DCB

10 Gb pNIC10 Gb pNIC2 Physical Ports

High Performance

Upgradeable auf vNIC

Upgradeable auf iSCSI | FCOE

vNIC / vFlink / NPARvNIC / vFlink / NPARheute 8 Virtual Ports/Physical Port

Single Root IOV SRIOV: ++ mehr

Mix ‘n Match mit iSCSI or FCoE (DCB)

Reduziert HW- & Kabelkosten

Fibre Channel over Ethernet Fibre Channel over Ethernet


SAN-Virtualisierung: IBM SAN Volume Controller SVC

Enge Server - Speicher Beziehung führt zu Insellösungen

Schlechte Ressourceausbeute

Hohe Beschaffungskosten für Speicher

Hoher Wartungsaufwand

AF

AF AF

AFCache

CacheCache

Cache

Cache

Nicht unterstützt!


Storage-Virtualisierung: IBM SAN Volume Controller SVC

Wirkungsgrade verbessern– Speicher effizienter nutzen– Mehr Kapazität aus vorhandenen Speicher gewinnen, Nutzung

um 30% verbessern

Beschaffungskosten für Speicher reduzieren– Günstiger Speicherbausteine für Kapazitätsaufbau– Keine boxbezogene Kosten für Funktionen und Cache

SAN Infrastruktur vereinfachen– Server Speicherbeziehung entkoppeln– Vereinfacht Planung und Ausbau– Weniger Einzelsystem bezogene Aufgaben– Weniger Einschränkungen durch Inkompatibilitäten


Storage Virtualisierung: IBM SAN Volume Controller SVC

AF + Cache

SAN VolumeController

AF

AF AF

AFCache

CacheCache

Cache

Cache

Entkopplung Server zu Speicher

– Jetzt Any to Any Beziehungen

Ressourceausbeute optimiert

Geschützte Investitionen

Wartungsfreundlich

Hochverfügbarer Speicher


Storage Virtualisierung: Ein Storage-Subsystem, verteilt auf 2 Räume!

SVC SVCSVC SVC

Interner Datenspiegel

Schützt vor Ausfall eines Speichersystems

Transparenter Failover für Server

No Single Point of Failure Konzept Stretched Cluster

Transparenter Failover beim Ausfall einer SiteTransparentes Verschieben der Disks auf allen Ebenen (Server, SVC´s, Speicher)

Anwendung:

VMWare und VMotion, Hyper-V, CitrixWindows Applikationen

Virtual DiskMirror

Transparentes Verschieben (Motion) auf allen Ebenen

Stretched ClusterAnwendung


Vielen Dank für Ihr Interesse!

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