Red SAN

SAN Red de área de almacenamiento o Storage Area Network, es una red de almacenamiento integral. Se trata de una arquitectura completa que agrupa los siguientes elementos:

• Una red de alta velocidad de canal de fibra o ESCASI.
• Un equipo de interconexión dedicado (conmutadores, puentes, etc).
• Elementos de almacenamiento de red (discos duros).

Una SAN es una red dedicada al almacenamiento que está conectada a las redes de comunicación de una compañía. Además de contar con interfaces de red tradicionales, los equipos con acceso a la SAN tienen una interfaz de red específica que se conecta a la SAN.

El rendimiento de la SAN está directamente relacionado con el tipo de red que se utiliza. En el caso de una red de canal de fibra, el ancho de banda es de aproximadamente 100 megabytes/segundo (1.000 megabits/segundo) y se puede extender aumentando la cantidad de conexiones de acceso.

La capacidad de una SAN se puede extender de manera casi ilimitada y puede alcanzar cientos y hasta miles de terabytes.

Una SAN permite compartir datos entre varios equipos de la red sin afectar el rendimiento porque el tráfico de SAN está totalmente separado del tráfico de usuario. Son los servidores de aplicaciones que funcionan como una interfaz entre la red de datos (generalmente un canal de fibra) y la red de usuario (por lo general Ethernet).

Por otra parte, una SAN es mucho más costosa que una NAS ya que la primera es una arquitectura completa que utiliza una tecnología que todavía es muy cara. Normalmente, cuando una compañía estima el TCO (Coste total de propiedad) con respecto al coste por byte, el coste se puede justificar con más facilidad.

Además es una red concebida para conectar servidores, matrices (arrays) de discos y librerías de soporte. Principalmente, está basada en tecnología fibre channel y más recientemente en iSCSI. Su función es la de conectar de manera rápida, segura y fiable los distintos elementos que la conforman.

Figura 3. Ejemplo de una SAN

Estructura Básica de una SAN

Las SAN proveen conectividad de E/S a través de las computadoras host y los dispositivos de almacenamiento combinando los beneficios de tecnologías Fibre Channel y de las arquitecturas de redes brindando así una aproximación más robusta, flexible y sofisticada que supera las limitaciones de DAS empleando la misma interfaz lógica SCSI para acceder al almacenamiento.

Las SAN se componen de tres capas:

• Capa Host: Esta capa consiste principalmente en Servidores, dispositivos ó componentes (HBA, GBIC, GLM) y software (sistemas operativos).
• Capa Fibra: Esta capa la conforman los cables (Fibra óptica) así como los SAN Hubs y los SAN switches como punto central de conexión para la SAN.
• Capa Almacenamiento: Esta capa la componen las formaciones de discos (Disk Arrays, Memoria Caché, RAIDs) y cintas empleados para almacenar datos.

La red de almacenamiento puede ser de dos tipos:

• Red Fibre Channel: La red Fibre Channel es la red física de dispositivos Fibre Channel que emplea Fibre Channel Switches y Directores y el protocolo Fibre Channel Protocol (FCP) para transporte (SCSI-3 serial sobre Fibre Channel).
• Red IP: Emplea la infraestructura del estándar LAN con hubs y/o switches Ethernet interconectados.Una SAN IP emplea iSCSI para transporte (SCSI-3 serial sobre IP).

Figura 4. Utilización de switches en una SAN

Protocolos

Existen tres protocolos básicos usados en una red de área de almacenamiento:

• FC-AL: Protocolo Fibre Channel Arbitrated Loop, usado en hubs, en el SAN hub este protocolo es el que se usa por excelencia, el protocolo controla quién puede comunicarse, sólo uno a la vez.
• FC-SW: Protocolo Fibre Channel Switched, usado en switches, en este caso varias comunicaciones pueden ocurrir simultaneamente. El protocolo se encarga de conectar las comunicaciones entre dispositivos y evitar colisiones.
• SCSI: Usado por las aplicaciones, es un protocolo usado para que una aplicación de un equipo se comunique con el dispositivo de almacenamiento.

Componentes de una red SAN

• Servidores: Una red de almacenamiento debe ser una red abierta y heterogénea en la que entre a formar parte todo tipo de servidores con todo tipo de sistemas operativos que puedan acceder al almacenamiento de la red. La red entre los servidores y el almacenamiento será transparente a las aplicaciones, que verán los discos y cintas magnéticas compartidas como si fuesen dispositivos locales del sistema. Los servidores se conectan a la SAN mediante uno o varios adaptadores Fibre Channel (HBA, Host Bus Adapter) El software del sistema operativo deberá estar optimizado para la nueva situación: número elevado de dispositivos y varios caminos distintos alternativos para acceder al mismo dispositivo con reconfiguración automática en caso de caída de un camino, sistemas de ficheros adaptados, capacidad de arranque desde un disco de la SAN, etc.
• Dispositivos de almacenamiento: son la base de la SAN. La SAN libera el almacenamiento de tal manera que ya no forma parte de un bus particular de un servidor, es decir, el almacenamiento se externaliza y su funcionalidad se distribuye. Tanto unidades de cinta magnética o librerías y robots de cintas como cabinas de discos se conectan directamente a la red Fibre Channel.Las cabinas de discos se diseñan teniendo en cuenta la importancia de la disponibilidad y seguridad de los datos contenidos en sus dispositivos. Elementos redundados e intercambiables en caliente: controladoras, módulos de caché, baterías, fuentes de alimentación, discos. El componente fundamental de una cabina de discos es su controladora, normalmente emparejada con otra igual. Las controladoras se conectan a la SAN mediante puertos Fibre Channel y a la estructura interna de la cabina mediante buses SCSI o conexiones Fibre Channel internas formándose un doble bucle balanceado. Los discos serán dispositivos propiamente SCSI o discos Fibre Channel. Las controladoras tiene funcionalidades de redundancia y paridad tipo RAID 2, de acceso a los volúmenes o LUN por ellas gestionadas (LUN Masking) y capacidad de tomar el control del sistema transparentemente si su pareja falla.
• Elementos de interconexión: Toda la terminología de una red de datos se hereda en el mundo de las SAN para definir los dispositivos y elementos usados para interconectar los servidores con el almacenamiento. Ya se ha mencionado al hablar del estándar Fibre Channel que existe cableado y conectores tanto para cobre como para fibra óptica multimodo y monomodo. Igualmente existen otros elementos como adaptadores de media MIA, convertidores de interface GBIC y extensores para facilitar mayores distancias en los enlaces. Entre los elementos de interconexión tenemos:

• HUB: es el dispositivo de red que permite la creación de una topología de bucle, en la cual todos los dispositivos conectados comparten el ancho de banda.
• Switch: es un equipo de red de alto rendimiento capaz de interconectar muchos dispositivos o interactuar con otros conmutadores. Al conjunto de switches de una red se denomina fabric o switch fabric. Cualquier dispositivo conectado a un puerto de un switch puede conectarse con cualquier otro dispositivo de la red. La infraestructura de switches de una red es la encargada de encaminar todo el tráfico de un dispositivo a otro. También tienen la funcionalidad de restringir a qué puertos puede otro puerto conectarse mediante lo que se denomina port zoning.
• Puente o bridge SCSI: permite conectar dispositivos SCSI tradicionales a una red Fibre Channel.
• Routers o encaminadores: que permiten conectar una red Fibre Channel con otro tipo de redes: ATM, IP.

Aplicaciones de una SAN

• Gestión Centralizada: Una SAN permite agrupar los dispositivos de almacenamiento formando elementos especializados y separados de los servidores. Ya no necesitamos una tarjeta RAID y varios discos para cada servidor, con una cabina de discos y varios servidores en una SAN optimizamos la gestión del almacenamiento. La interconexión de todo el almacenamiento dentro de la misma infraestructura de red permite la utilización de las técnicas de gestión globales propias de las redes en una SAN.
• Compartición de Datos: En el caso anterior obtenemos el beneficio de una mejora en la utilización de los dispositivos de almacenamiento, pero seguimos teniendo un modelo en el que cada volumen de almacenamiento es asignado a un único servidor. Tanto el protocolo SCSI como el software de sistema operativo está adaptado para estos casos, todavía no contemplan la situación en que un conjunto de servidores compartan simultáneamente un mismo volumen.
• Protección de Datos: La oportunidad de conectar unidades de cintas magnéticas a una SAN abre la posibilidad de descargar la red de datos del tráfico de copias (LAN-less backup), incluso si los elementos de la red tienen la funcionalidad adecuada se pueden realizar las copias de disco a cinta sin pasar por el servidor (server-free backup) Nuevas técnicas de protección de datos pueden implementarse en una SAN: mirroring entre dos volúmenes remotos, snapshots de volúmenes como paso intermedio para un volcado a cinta, etc.
• Alta Disponibilidad: Una SAN permite que varios servidores tengan acceso al mismo volumen de datos por uno o varios caminos dependiendo de la topología y configuración de la misma. Es el escenario adecuado para los entornos críticos y para la implementación de clusters de servidores.
• Continuidad de Negocio: Una SAN puede extenderse a largas distancias, incluso su tráfico puede ser encaminado a través de otras redes de área extensa. Esto permite soluciones de recuperación ante desastres.