ذخیره‌سازی هوشمند اطلاعات

امروزه بسیاری از فعالیت های سازمانها، بصورت الکترونیکی انجام می شود و کسب و کارهای زیادی در فضای مجازی فعالیت می کنند. این موضوع نقش دیتای الکترونیکی را در ماموریت سازمان ها حایز اهمیت می سازد.

بر اساس آمارهای جهانی، حجم دیتای موجود در سازمانها بطور متوسط، سالیانه به میزان 40 درصد رشد میکند. از طرفی، به دلیل اهمیت دیتا در گردش کسب و کارها و ماموریت سازمان ها، در صورت بروز بحران هایی مانند خرابی یا از دست رفتن دیتا، لطمات جبران ناپذیری به بسیاری از سازمان ها وارد می شود. این موضوع سبب می شود سازمان ها مجبور شوند دو یا چند کپی همزمان از دیتای خود نگهداری کنند که در صورت بروز بحران، خدمات الکترونیکی دچار اختلال نشود. تجربه نشان می دهد بصورت معمول بیش از نیمی از سرمایه گذاری سازمانهای متوسط و بزرگ در بخش تجهیزات اکتیو یک مرکز داده، در مورد موضوع ذخیره سازی و ایمن سازی دیتا صورت میپذیرد.

از طرفی ازدیاد حجم دیتا و تنوع در نیازمندی ها، موجب شده شرکت های تولید کننده تجهیزات و نرم افزارهای ذخیره سازی اطلاعات، محصولات و تکنولوِژی های متنوعی جهت پاسخگویی به نیازهای مختلف به بازار ارایه نمایند. لذا مشاهده می شود که در سالهای اخیر تجهیزات ذخیره سازی از تنوع تکنولوژیکی بیشتری نسبت به دهه قبل برخوردار هستند.
در این نوشتار سعی می شود یک نگاه اجمالی به انواع مختلف تکنولوژی های ذخیره سازی و موارد استفاده هر کدام انجام گردد.

انتظارات از یک دستگاه ذخیره سازی اطلاعات

انتظارات مهم از یک دستگاه ذخیره سازی به قرار ذیل است:

کاهش سرعت ذخیره سازی و خوانش اطلاعات میتواند اثر بسیار بدی در سرعت سامانه های نرم افزاری سازمان داشته باشد. لذا یکی از اصلی ترین انتظارات در تجهیزات ذخیره سازی این است که نسبت به کارکرد مورد انتظار، سرعت بالا و مناسبی داشته باشند. شاخص های سنجش سرعت در تکنولوژیهای مختلف ذخیره سازی اطلاعات متفاوت است. بعنوان مثال در تکنولوژی های Block Storageشاخص سنجش سرعت معمولن توسط پارامتر های IOPS( IO Per Second) و Latency و گاهی پهنای باند ارتباطی قابل اندازه گیری است. فاکتور IOPSدر حقیقت تعداد درخواست های همزمان خواندن یا نوشتنی است که دستگاه در یک ثانیه پشتیبانی میکند. دستگاه میبایست از لحاظ فاکتور IOPSنیازمندی سازمان را براورده سازد. بعنوان مثال ممکن است یک سازمان تعداد 20K IOPSنیاز داشته باشد و سازمان دیگری 60K IOPSنیاز داشته باشد. مجموعه مشخصاتی که برای دستگاه انتخاب می شود میبایست حداقل این میزان را پشتیبانی نماید. همچنین در زمینه Latencyدر تجهیزات مربوط به تکنولوِژی Block Storage در اکثر سازمانها زمان 2 الی 10 میلی ثانیه زمان مناسبی محسوب می شود. در صورتی که دستگاه Latencyبیش از این داشته باشد ممکن است در سرعت سامانه ها و نرم افزارها تاثیر محسوسی داشته باشد.

امروزه سازمان ها خدمات الکترونیکی 24×7ارایه می کنند. لذا این موضوع که دستگاه ذخیره سازی هم بصورت 24×7در دسترس باشد اهمیت زیادی پیدا میکند. یکی از انتظارات مهم از دستگاه ذخیره سازی این است که مکانیزم های مناسبی در جهت افزایش سطح دسترس پذیری پشتیبانی کند. بعنوان مثال در محصولات ذحیره سازی Block Storage از مکانیزمهایی مانند کنترلر افزونه، RAID، قطعات سخت افزاری مانند منبع تغذیه و کابلهای ارتباطی افزونه جهت افزایش میزان دسترس پذیری استفاده می شود. همچنین کیفیت قطعات و هارد دیسک ها و درایو های مورد استفاده در تجهیزات از اهمیت بسیار بالایی در راستای دسترس پذیری بالا برخوردار است. وندورهای مختلف سطح دسترس پذیری 99.999الی 99.9999را بسته به نوع محصول و مشخصات آن پشتیبانی می کنند.

یکی از موضوعات اساسی در محصولات ذخیره سازی، حفظ و سیانت از سلامت داده است. دستگاه ذخیره سازی میبایست مکانیزمهای مناسبی جهت حفظ سلامت داده داشته باشد. از جمله می توان به Online Snapshotو Replicationاشاره نمود. همچنین دستگاه میبایست مکانیزمهای هوشمندی جهت مدیریت بحران هایی مانند برق رفتگی داشته باشد به گونه ای که بروز این گونه بحران ها موجب خرابی دیتا نشود.

سازگاری محصولات ذخیره سازی با پروتکل ها، محصولات و وندورهای مورد نیاز فاکتور مهمی محسوب می شود.

حجم بالای اطلاعات سازمانها ممکن است موجب شود هزینه تجهیزات ذخیره سازی مورد استفاده در مرکز داده سازمان بسیار بالا باشد. در سالهای اخیر یکی از نکات مورد تمرکز وندور ها این بوده است که هم از جهت سخت افزاری و هم مکانیزمهای هوشمند نرم افزاری، راهکارهایی جهت کاهش هزینه تعبیه کنند که گوی رقابت را از رقبای خود بربایند. از جمله قابلیت های نرم افزاری می توان به قابلیت های فشرده سازی آنلاین و Online Deduplicationدر برخی محصولات ذخیره سازی وندورهای معتبر اشاره نمود. همچنین بعنوان مثالی دیگر، مکانیزم Automatic Data Tiering در محصولات ذخیره سازی موسوم به هایبرید، یکی دیگر از مکانیزمهای نرم افزاری است که جهت کاهش هزینه اثر چشمگیری دارد.

این مساله در سالهای اخیر بیشتر مطرح شده است. در دهه قبل، اکثر شرکت ها و سازمان ها محصولات Block Storageخریداری میکردند و برای نیازهای مختلف خود استفاده مینمودند. در سالهای اخیر،تنوع نیازمندی ها موجب شده تکنولوژی ذخیره سازی به یکی از موضوعات بسیار مهم به خصوص در سازمان های بزرگ بدل شود. بارها مشاهده شده انتخاب نامناسب تکنولوژی ذخیره سازی موجب کاهش سرعت چشمگیر عملیات خواندن و نوشتن اطلاعات روی دستگاه شده است.

در تجهیزات ذخیره سازی اطلاعات امروزی، مغز نرم افزاری دستگاه اهمیت ویژه ای دارد. توجه به قابلیت های نرم افزاری دستگاه ذخیره سازی یکی از موضوعات مهم در انتخاب محصول است

معماری تجهیزات ذخیره سازی

معماری کلان تجهیزات ذخیره سازی به دو دسته Scale Up و Scale Out قابل تقسیم است

معماری Sacle Up: منظور ازاین معماری این است که تمامی بخش های سختافزاری محصول، به کنترلر یا کنترلر های مشترکی متصل می شوند. به عنوان مثال محصولات EMC Unity و HPE MSA هر دستگاه دارای دو کنترلر است که تمامی دیسک ها و قطعات سخت افزاری دستگاه به این دو کنترلر متصل می شوند. کل دستگاه از طریق کارتهای ارتباطی که روی کنترلر ها نصب شده است به دنیای خارج متصل می شوند.این معماری به معماری تک نود نیز معروف است. دیتای تبادلی بین سرورها و دستگاه ذخیره سازی ، ابتدا به یک (یا هر دو) کنترلر وارد شده، سپس در دیسکهای دستگاه ذخیره سازی قرار می گیرند. هنگام توسعه ظرفیت دستگاه، تمام دیسک های جدید به همان یک (دو) کنترلر مشترک متصل خواهند شد.

معماری Scale Out : در این معماری، دستگاه شامل چند نود سخت افزاری مجزا است. این نودها به یکدیگر متصل شده، مجموع این چند نود با کمک همدیگر یک دستگاه ذخیره سازی را تشکیل می دهند. هر نود بصورت مجزا دارای کنترلر و کارتهای ارتباطی جهت ارتباط با دنیای خارج است. در این معماری، دیتای تبادلی بین سرورها و دستگاه ذخیره سازی، بین نود های مختلف پخش می شود. در هنگام توسعه ظرفیت دستگاه نیز میبایست نود های مختلف به نسبت ( و بر اساس توصیه های خود محصول) توسعه پیدا کنند.

معرفی سخت افزاری و مروری بر تنظیمات اولیه محصول DELL EMC Unity XT

دسته بندی کلان تجهیزات ذخیره سازی

همانطور که پیش تر عنوان شد، انتخاب مناسب تکنولوژی، یکی از موضوعات مهم در انتخاب دستگاه است.
در مورد تکنولوژی های ذخیره سازی از زاویه نکاه های مختلف دسته بندی های متفاوتی صورت میپذیرد. در این بخش از دو نگاه مختلف، دو دسته بندی متفاوت از محصولات ذخیره سازی ارایه می کنیم

نگاه دسته بندی سنتی

در نگاه دسته بندی سنتی، حصولات ذخیره سازی اطلاعات به سه دسته زیر قابل تقسیم هستند

NAS : محصولات ذخیره سازی اطلاعات NAS از رابط ارتباطی TCP/IPبرای ارتباط با تجهیزات پردازشی و سیستم عامل ها استفاده می کنند. در این روش، سیستم عامل واقع بر روی سرور، نیاز به فرمت کردن فضایی که در اختیارش قرار میگیرد را ندارد و فایل سیستم ، از طریق دستگاه NASساخته میشود. به عبارت دیگر، سیستم عامل مربوط به سرور از طریق یک پروتکل شبکه ای مانند CIFS(SMB) , FTP,NFS به فضای ذخیره سازی دسترسی پیدا میکند. به عنوان مثال، در صورتی که سیستم عامل سرور شما ویندوز باشد می تواند از طریق قابلیت Map Network Drive به یک فضایی داخل دستگاه ذخیره سازی دسترسی پیدا کند.

SAN: در این دسته، سیستم عامل سرورهای سازمان، بصورت Block Accessبه فضاهای روی دستگاه ذخیره سازی دسترسی پیدا میکند. از دید سیستم عامل، گویی هارد دیسک بطور مستقیم داخل دستگاه سرور مربوطه نصب شده است. علامت مشخصه این نوع دسترسی این است که سیستم عامل سرور شما میبایست فضایی که از دستگاه ذخیره سازی مشاهده میکند را فرمت کند. از جمله پروتکل های معروف برای دسترسی به SAN، میتوان به FCPو iSCSIاشاره نمود. در FCP، سرور از طریق پروتکل های FCبه فضا دسترسی پیدا میکند و میبایست شما از داخل سیستم عامل، فضا را فرمت کنید. در iSCSI، بلاک از روی شبکه TCP/IPبه سرور منتقل می شود و فرق آن با NASاین است که در iSCSIشما میبایست درون سیستم عامل فضا را فرمت کنید تا برایتان قابل استفاده گردد.

نگاه دسته بندی نوین

در سالهای اخیر دسته بندی دیگری هم از تجهیزات ذخیره سازی باب شده است . برخی از این دسته ها با برخ یدیگر همپوشانی هایی دارند. در حقیقت از زوایای دید مختلف به مرور یک سری اصطلاح در وندورها استفاده شد که به مرور جا افتاد. اسامی استانداردی نیستند و وندورها بسته به سلیقه از اسامی مختلفی استفاده میکنند. در این بخش برخی از این دسته ها را توضیح می دهیم.

Block Storage منظور از Block Storageاین است که دسترسی به فضای واقع بر روی دستگاه بصورت Block-basedصورت میپذیرد. به عبارت دیگر فاییل سیستم میبایست از طریق سیستم عامل واقع بر روی سرور ساخته شود. تجهیزات SAN(با نگاه دسته بندی سنتی) و DAS عمومن در دسته Block Storageقرار میگرفتند.

File Storage تجهیزات File Storage، فایل سیستم داخل خود دستگاه ذخیره سازی ساخته می شود و سرورها از طریق شبکه و پروتکلهایی مانند NFS, CIFS, FTPبه فضای داخل دستگاه دسترسی دارند. دسته بندی NASاز نگاه دسته بندی سنتی عموما در نگاه جدید به File Storage مشابه هستند.

Unified Storage: بسیاری از سازمانها بصورت همزمان هم نیاز به Block Storageو هم نیاز به File Storageدارند. لذا بسیاری از وندورها رده محصولاتی به بازار معرفی کردند که بصورت همزمان از هر دو مدل پشتیبانی میکند . این نوع محصولات معمولن با نام Unified Storageشناخته می شوند. لازم به ذکر است نامگذاری های مختلفی توسط وندورهای متفاوت انجام شده ولی بسیاری از وندورها از عبارت Unified Storageدر چنین شرایطی استفاده میکنند.

Object Storage: این دسته بندی نگاه آبجکتیو به دیتا دارد. به این معنی که دیتا با یک ساختاری درون دستگاه ذخیره سازی ذخیره می شود و معمولن با استفاده از APIواکشی میگردد. بطور کلی Object Storageها برای انواع دیتای غیر ساختیافته و فایل محور استفاده می شوند و کاربردشان به این صورت است که تعداد بسیار زیاد فایل را مدیریت میکنند. محصولات مربوط به object Storage معمولن محصولات نرم افزاری هستند و با معماری Scale Outکار میکنند. یکی از معروفترین محصولات در این زمینه محصول متن باز Ceph است و بسیاری از وندورها، محصول Object Storage خود را مبتنی بر این محصول متن باز ارایه میکنند. بعنوان مثال یکی از کاربردهای بسیار معمولی که از این نوع از محصولات ذخیره سازی می شود، ذخیره سازی و مدیریت تعداد چند میلیون عکس یا فیلم است.

Software Defined Storage: دسته بندی با نام Software Definedتاکید بر این دارد که محوریت موتور مرکزی محصول ذخیره سازی نرم افزاری است . معمولن محصولاتی که به نام Software Defined توسط یک وندور معرفی می شود معماری Scale Outدارد. به عنوان مثال می توان ره راهکار Software Defined Storageشرکت Vmwareاشاره نمود. در اصل راهکارهای Software Defined از جهت فنی وابستگی زیادی به سخت افزار ندارند.بعنوان مثال، راهکار Vmware روی سرورهای وندورهای مختلف قابل اجراست. ممکن است یک وندور خاص به دلیل سیاست های خود، محصول Software Definedخود را بصورت Applianceو باندلی از سخت افزار و نرم افزار ارایه کند . بعنوان مثال محصول EMC iSilon محصول Software Definedای است که به دلیل سیاست های شرکت EMC بصورت Applianceباندل سخت افزار و نرم افزار به بازار عرضه می شود. ممکن است محصول Software Defined بصورت Object Storageباشد یا بصورت File Storageسرویس دهی نماید. در این نگاه، محوریت نگاه و تاکید موضع است که راهکار اساسا راهکار نرم افزاری است. ذخیره ساز های Software Defined معمولا دارای معماری Scale out هستند به اینمعنی که از چند نود مجزا برای سرویس دهی استفاده میکنند

Multiple Workload Storage: برخی وندورها جدیدا محصولاتی مطرح کرده اند که در دسته Multiple Workloadانها را قرار داده اند. یک سازمان بسته به نیازمندی ممکن است از Block Storage یا Object Storageیا هر دو استفاده نماید. Block Storageها معمولن برای محیط های Low Latency استفاده می شوند و Object Storageها معمولن برای محیط هایی که تعداد فایل زیادی دارند مورد استفاده قرار میگیرند. برخی سازمانهای بزرگ مانند بانکهای بزرگ هر دو نیازمندی را دارند. هم دیتای ساختیافته و هم درتای غیر ساختیافته دارند. محصولات موسوم به Multiple Workloadعموما محصولات Software Definedای هستند که از انواع مختلف کاربری بصورت همزمان پشتیبانی میکنند و موجب می شوند سازمان به ازای هر نیاز مجبور به تهیه دستگاه مجزایی نشود.