Convergencia de datos y almacenamiento

Esta semana tenemos como tema la convergencia de datos y el almacenamiento en CPD de nueva generación. Para abordar este tema vamos a fraccionarlo en dos partes, en la primera hablaremos de la evolución del almacenamiento y cuales son las soluciones actuales. En la segunda parte nos centraremos en la empresa que tenemos asignada para desarrollar el CPD, Del.

Evolución del almacenamiento

En los años 50 se presentó la primera forma de almacenamiento no volátil, las tarjetas perforadas que podían almacenar hasta 960 B. Desde ese entonces, el almacenamiento ha sufrido muchos cambios, tanto de formato físico como de tecnología. La industria pasó de utilizar tarjetas perforadas a cintas magnéticas que podrían almacenar hasta 10 MB y podían medir hasta 1,5 km de longitud. Algunos años después la industria adoptó un formato ya más compacto, el disquete. Luego de varias iteraciones de esta tecnología llegaron los primeros discos duros (HDD) que conocemos hoy en dia. Actualmente en el mercado se pueden encontrar HDD de alta capacidad que pueden llegar a almacenar 8TB. Por otro lado, una tecnología que se volvió muy popular en los últimos años fueron los discos de estado sólido (SSD). Estos ofrecen una velocidad mucho mayor a los tradicionales HDD y solo se desgastan cuando se escribe sobre el.

Hoy en día, se utilizan principalmente versiones híbridas. Se utilizan HDD para almacenamiento que no requiere una velocidad elevada y SSD para partes del CPD que reciben muchas solicitudes o necesiten una velocidad de acceso elevada.

NAS

La solución más directa y económica es utilizar una tecnología de almacenamiento llamada NAS (Network Attached Storage). Esta solución está dedicada a compartir la capacidad de almacenamiento de un computador (servidor) con computadoras personales o servidores clientes a través de una red ethernet, haciendo uso de un sistema operativo optimizado.

SAN

El problema principal que afrontan los sistemas de almacenamiento tradicionales, es que la redes ethernet tienen un límite a cuanta información se puede enviar en una traba Ethernet. Esto resulta en velocidades de transferencia limitadas. Para solventar este inconveniente se utilizan las redes SAN (Storage Area Network).

SAN, una red especializada para almacenamiento, es una arquitectura que aúna diversos dispositivos como si fuesen uno solo y en ella los sistemas están disponibles para todos los servidores. Se trata de una arquitectura completa que agrupa los siguientes elementos:

• Una red de alta velocidad de canal de fibra o iSCSI.
• Un equipo de interconexión dedicado (conmutadores, puentes, etc).
• Elementos de almacenamiento de red (HDD y SSD).

El inconveniente que introduce esta tecnología es que los servidores, que tiene que acceder a la información almacenada, tienen tarjetas de red (NIC) ethernet. Por esta razón no pueden comunicarse con las redes SAN que utilizan Fibre Channel. Existen dos soluciones a este problema. Por un lado, se puede equipar cada servidor con una interfaz de fibre channel. Por otro lado, se puede utilizar fibre channel over ethernet (FCoE).

Las principales características son:

• Latencia: una de las diferencias y principales características de las SAN es que son construidas para minimizar el tiempo de respuesta del medio de transmisión.
• Conectividad: permite que múltiples servidores sean conectados al mismo grupo de discos o librerías de cintas, permitiendo que la utilización de los sistemas de almacenamiento y los respaldos sean óptimos.
• Distancia: las SAN al ser construidas con fibra óptica heredan los beneficios de esta, por ejemplo, las SAN pueden tener dispositivos con una separación de hasta 10 km sin repetidores.
• Velocidad: el rendimiento de cualquier sistema de cómputo dependerá de la velocidad de sus subsistemas, es por ello que las SAN han incrementado su velocidad de transferencia de información, desde 1 Gigabit, hasta actualmente 4 y 8 Gigabits por segundo.
• Disponibilidad: una de las ventajas de las SAN es que al tener mayor conectividad, permiten que los servidores y dispositivos de almacenamiento se conecten más de una vez a la SAN, de esta forma, se pueden tener "rutas" redundantes que a su vez incrementan la tolerancia a fallos.
• Seguridad: la seguridad en las SAN ha sido desde el principio un factor fundamental, desde su creación se notó la posibilidad de que un sistema accediera a un dispositivo que no le correspondiera o interfiriera con el flujo de información, es por ello que se ha implementado la tecnología de zonificación, la cual consiste en que un grupo de elementos se aíslen del resto para evitar estos problemas, la zonificación puede llevarse a cabo por hardware, software o ambas, siendo capaz de agrupar por puerto o por WWN (World Wide Name), una técnica adicional se implementa a nivel del dispositivo de almacenamiento que es la Presentación, consiste en hacer que una LUN (Logical Unit Number) sea accesible sólo por una lista predefinida de servidores o nodos (se implementa con los WWN).
• Componentes: los componentes primarios de una SAN son: switches, directores, HBAs, servidores, ruteadores, gateways, matrices de discos y librerías de cintas.
• Topología: cada topología provee distintas capacidades y beneficios las topologías de SAN son:
  • Cascada (cascade).
  • Anillo (ring).
  • Malla (meshed).
  • Núcleo/borde (core/edge).
• ISL (Inter Switch Link, enlace entre conmutadores): actualmente las conexiones entre los switches de SAN se hacen mediante puertos tipo "E" y pueden agruparse para formar una troncal (trunk) que permita mayor flujo de información y tolerancia a fallos.
• Arquitectura: los canales de fibra actuales funcionan bajo dos arquitecturas básicas, FC-AL (Fibre Channel Arbitrated Loop) y Switched Fabric, ambos esquemas pueden convivir y ampliar las posibilidades de las SAN. La arquitectura FC-AL puede conectar hasta 127 dispositivos, mientras que switched fabric hasta 16 millones teóricamente.

Como se puede ver, la tecnología SAN ofrece muchas ventajas frente a tecnologías tradicionales como NAS. Las desventajas son el elevado costo que tiene el equipamiento y la integración con los servidores de la red LAN.

Soluciones Dell

Dell ofrece las dos soluciones, equipos NAS para redes Ethernet y equipos SAN para redes tanto Fibre Channel como para redes iSCSI. Dell apuesta a la tecnología FCoE como podemos ver en este artículo, donde afirman:

“In Dell's view, CEE/FCoE is a promising new technology combination that organizations will leverage to extend lossless and deterministic Fibre Channel-like reliability, network services, and performance to their traditional Ethernet networks. A key component of Dell's industry-leading networking strategy, CEE/DCB and FCoE will ultimately enable organizations to transform their data centers with reliable, powerful, and dynamic infrastructures that support holistic data center consolidation and virtualization solutions.”

Otras soluciones que ofrecen es la llamada Del Fluid Cache for SAN

Dell Fluid Cache for SAN: la solución y las cargas de trabajo específicas

“Dell Fluid Cache for SAN es una solución de aceleración de aplicaciones ideal para cargas de trabajo como las de procesamiento de transacciones en línea y VDI. Precisa un mínimo de tres servidores Dell PowerEdge validados en los que se ejecute el software Fluid Cache y que cada uno de ellos contenga al menos una SSD PCIe Dell Express Flash para formar un grupo de caché. El grupo de caché se conecta a una red 10/40GbE de caché privada y a una cabina de almacenamiento Dell Compellent”

Esta solución es perfecta para data centers que necesitan tener una velocidad de acceso a su almacenamiento muy elevada.

Como podemos ver, el mundo del almacenamiento en el data center sigue siendo dominado por las tecnologías SAN. No obstante vemos que hay una fuerte tendencia a integrar la LAN con las SAN utilizando tecnologías como FCoE, lo que nos permite tener arquitecturas más versátiles y escalables.