Bestehende Storage Strukturen

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1 iscsi - Router Decus Symposium 2003 in Bonn PDV-SYSTEME Goslar Bornhardtstr Goslar Ref.: Wolfgang Tiegges Bestehende Storage Strukturen 1

2 DAS - Direct Attached Storage File Server Server ERP Server DAS - Direct Attached Storage Vorteile: Preiswert Einfach zu benutzen Einfach zu installieren Nachteile: Keine shared resources Backup ist kompliziert Begrenzte Entfernungen Upgrade komplex HA-Lösung nur bedingt mögl. Komplexe Administration Nur als Lösung für kleine Organisationen geeignet 2

3 NAS - Network Attached Storage Hosts NAS Filer Disk Subsystem IP Netzwerk Shared Information Arbeitet z.b. mit: NFS=Network File System (SUN) CIFS=Common Internet File System (Microsoft) NAS - Network Attached Storage Vorteile: Einfach zu installieren Einfach zu administrieren Unix, Windows file sharing Remote access möglich Nachteile: Nicht geeignet für Datenbanken Storage Inseln Nicht skalierbare Lösung NAS controller ist "bottle neck Hersteller-abhängig Nur geignet für Datei-basierende Anwendungen 3

4 SAN Storage Area Network Clients Hosts Shared Storage IP Netzwerk Storage Netzwerk SAN Storage Area Network Vorteile: Ermöglicht resource sharing Hohe Performance Skalierbare Lösung Effizientes Backup & Recovery DR-Prozeduren möglich Nicht Hersteller-abhängig Nachteile: Storage Inseln Hohe Implementierungs-Kosten Komplexe Administration Geignet für Block- & File-basierende Anwendungen 4

5 Zusammenfassung! DAS hat einen niedrigen Einstiegspreis, " ist aber ineffizient und schwierig zu administrieren! NAS ist erschwinglich, " aber eingeschränkt auf File-basierende Anwendungen! SAN unterstützt ein besseres storage management, " hat aber einen hohen Implemtierungspreis und ist sehr komplex! Storage Inseln sind ein Problem, daß für alle genannten Architekturen gilt iscsi: Die Lösung!!! 5

6 iscsi - Die Lösung! Warum ist iscsi SAN die Lösung? - Eine Möglichkeit, auf Storage Ressourcen über ein IP-Netzwerk zuzugreifen, als ob diese lokal angeschlossen wären - Transportiert SCSI-Protokoll-Kommandos und -Daten über ein IP Netzwerk - Low Cost Server benötigen kosteneffektive Storage-Connectivity - Nutzung bestehender IP Ressourcen - Beseitung von Hindernissen, von DAS zu SAN zu migrieren - Ermöglicht Block-Level Zugriff, ohne Änderung oder Austausch bestehender Applikationen Was s ist iscsi? HOSTS Betriebssystem File System iscsi Device Treiber Gbit NIC oder iscsi Gbit HBA Gbit Ethernet iscsi Router SCSI Kommandos werden aus dem iscsi Paket extrahiert und auf dem physischem Storage ausgeführt FC oder SCSI Storage Ressourcen 6

7 Storage Konsolidierung durch iscsi iscsi iscsi-fähige Hosts! Zugriff über IP auf iscsi und Fibre Channel storage! iscsi Treiber werden auf Hosts im Ethernet Netzwerk geladen! Möglichkeit zur Anbindung von Servern via iscsi an bestehende Storage Systeme iscsi iscsi IP Netzwerk iscsi Router Routing Switch FC Fabric FC Server Storage Pool iscsi Encapsulation Benutzer File-level Zugriff Daten Server Ethernet Header IP TCP DATEN CRC block-level Zugriff Ethernet Header IP TCP iscsi SCSI DATEN CRC iscsi Storage Router FC Header SCSI DATEN CRC Fibre Channel 7

8 iscsi TCP Paket # - Ethernet Frame belastet CPU zusätzlich: # - Header müssen entfernt werden # - Pakete müssen sortiert werden # - Daten werden in memory buffer kopiert # - Es wird ein CRC-Check durchgeführt Vergleich: FCIP, ifcp,, iscsi 8

9 iscsi-struktur in einem Host-Rechner! SCSI ist das gemeinsame Protokoll zur Ansprache physischer Laufwerke " Vermittelt zwischen dem file system des Betriebssystems und dem physischem Laufwerk! iscsi übertragt SCSI Kommandos über TCP/IP " FCP tut das Gleiche über FC " P-SCSI tut dies über einen SCSI bus File System Disk Commands SCSI Layer SCSI Commands Miniport Driver iscsi FCP P-SCSI TCP/IP NIC FC HBA SCSI Adapter iscsi: Modell-Architektur SCSI Applikationen (File Systeme, Datenbanken) SCSI Device-Type Kommandos SCSI Block Kommandos SCSI Stream Kommandos Andere SCSI Kommandos Generische SCSI Kommandos SCSI-Kommandos Kommandos, -Daten und -Status SCSI Transport Protokolle Paralleler SCSI Transport FCP SCSI über FC iscsi SCSI über TCP/IP Transport Layer TCP Network Layer IP Physical Layer Parallel SCSI Interfaces Fibre Channel Ethernet 9

10 Initiator / Target Modell für iscsi! Initiator SCSI Device, welches in der Lage ist, SCSI-Kommandos zu generieren! Target SCSI device, welches in der Lage ist, SCSI-Kommandos auszuführen FC Fabric iscsi Initiator iscsi Target FC Initiator FC Target iscsi Sessions iscsi Host iscsi Session iscsi Device iscsi Initiator TCP Connection TCP Connection TCP Connection iscsi Session iscsi Target iscsi Target! Session zwischen Initiator und Target! Jede Session enthält eine oder mehrere Verbindungen! Jede Verbindung durchläuft einen Login-Prozess! iscsi sorgt für geordnete Paket-Zustellung innerhalb einer Session! iscsi stellt Verbindung bei Verbindungsabbruch wieder her 10

11 Hochverfügbarkeits - Strukturen Hochverfügbarkeits-Strukturen! Fibre Channel Topologien " Split Fabric. Server hat zwei FC HBAs " Getrennte, nicht verbundene FC Switches. Storage System hat mehrere Kontroller (jeder mit einem FC port zu jedem FC Switch) " Software auf dem Server managed die möglichen Pfade HBA Server HBA FC Switch FC Switch Port Port Port Port Controller Controller Storage System 11

12 Hochverfügbarkeits-Strukturen! iscsi kann auf verschiedene Arten eingesetzt werden " Split Fabric mit iscsi Adapter Server Adapter iscsi Switch iscsi Switch Port Port Port Port Controller Controller Storage System Hochverfügbarkeits-Strukturen! iscsi kann auf verschiedene Arten eingesetzt werden " Einzelner iscsi Switch mit mehrfachen Anschlüssen Adapter Server Adapter iscsi Switch Port Port Controller Controller Storage System 12

13 Hochverfügbarkeits-Strukturen! iscsi kann auf verschiedene Arten eingesetzt werden " Einzelner iscsi Switch mit einfachem Anschluß auf der Hostseite und mehrfachen Anschlüssen auf der Storageseite Adapter Server iscsi Switch Port Port Controller Controller Storage System Migration / Skalierbarkeit 13

14 Pass Thru Striped V olume Striped V olume Striped V olume Striped V olume Striped V olume VIRTUAL STORA GE PO OL D OMAIN- S 1 Sim ple 08 Sim ple 09 Sim ple 11 Sim ple 10 Large Concat enat ed Con 01 Mirror 02 VIRTUAL STORAGE PO OL D OMAIN- S 2 Con 02 Con 03 Mirror 01 Con 04 Gegenüberstellung von FC und iscsi Herkömmliches FC SAN iscsi IP SAN iscsi - Integriert IP Hosts in FC SANs 14

15 Skalierbarkeit App Server DB Server File Server IP1 Ethernet Clients Clients Disk system Disk system Skalierbarkeit App Server DB Server File Server IP1 Ethernet Clients Clients Disk system Disk system 15

16 Skalierbarkeit App Server DB Server App Server File Server DB Server File Server Ethernet App Server File Server DB Server IP1 Clients Clients Disk system Disk system Disk system Disk system Skalierbarkeit App Server App Server DB Server File Server File Server Video Server Ethernet Clients Clients Disk system 1 Disk system 2 Disk system 3 Disk system 4 Disk system 5 Disk system 6 Disk system 7 Disk system 8 16

17 Anwendungsbeispiele Local Synchronous Data Mirroring Building C Exchange Application Hosts Mirror 3 FC iscsi FC Mirror 1 Building A FC Building B Mirror 2 17

18 Off-site Remote Backup und Recovery Customer site Clients Clients Clients Recovery/SSP site VPN IP Network VPN Exchange File Server Backup Server iscsi Initiator Tape drive Virtual volume SCSI/FC Virtual volume iscsi SCSI Tape drive Remotely attached volume Customer site Clients Clients Clients Recovery/SSP site VPN IP Network VPN iscsi Initiator iscsi SCSI/FC Virtual volume Virtual volume 18

19 E n t e r p r i s e S t o r a g e E n t e r p r i s e S t o r a g e E n t e r p r i s e S t o r a g e T a p e d r i v e T a p e d r i v e T a p e d r i v e Remote Connectivity zum Data Center Y-Site Data Center IP Network Z-Site Storage Service Providers Customer sites Customer A IP Network Customer B Service Provider site (ISP/ASP/SSP) Customer A Virtual Volumes Customer B Virtual Volumes Customer A Mirrored Virtual Volumes Customer N Virtual Volumes Customer N 19

20 iscsi Treiber Status Cisco iscsi Treiber Status! Solaris 2.6, 7, 8 Verfügbar! Linux Verfügbar! Win2K Verfügbar! WinNT 4.0 Verfügbar! HPUX 10.2 Verfügbar! AIX Verfügbar 20

21 SANRAD iscsi V Switch SANRAD: iscsi V Switch! Block Level Switching & Virtualisierung auf einer Plattform! Multiple Protocol Support iscsi, FC, SCSI! Basiert auf IETF Standards - Keine speziellen host agents erforderlich! Hoch performant - Keine Flaschenhälse! Hoch verfügbar - Automatische fault-tolerance und kein single point of failure! Skalierbarkeit Erhöhung der Portdichte innerhalb derselben Plattform! Einfach zu managen und konfigurieren 21

22 iscsi V Switch: Hardware Spezifikationen! Die iscsi V Switch Hardware: " 3 Wire-speed iscsi Gb Ethernet Ports " 2 bis 4 Wire-speed FC or SCSI Ports " Heartbeat und austauschbares Flash " Zwei redundanten hot-swap Netzteilen " Einzigartiger Turbo bus ScalabilityPORT " 10/100 Ethernet Management Port " LCD - Display 3 iscsi Gb Ethernet Turbo BUS Scalability PORT Turbo BUS Scalability NETWORK Port PROCESSORS SPECIAL ASICs Memory Turbo BUS RS232 and Ethernet service/mgt ports 2-4 FC or SCSI Ports iscsi V Switch: Technologie! High speed Netzwerk Prozessoren! Turbo Bus - 12 Gbit/sec Architektur! TCP Offload Engine (TOE) for TCP und iscsi " Ermöglicht wire speed iscsi Performance! Scalability PORT - Ermöglicht die Kaskadierung mehrerer V Switches 3 iscsi Gb Ethernet Turbo BUS Scalability PORT Turbo BUS Scalability NETWORK Port PROCESSORS SPECIAL ASICs Memory Turbo BUS RS232 and Ethernet servic e/ mgt ports 2-4 FC or SCSI Ports 22

23 iscsi V Switch: Skalierbarkeit 6 iscsi Gb Ethernet Turbo BUS ScalabilityPORT NETWORK PROCESSORS SPECIAL ASICs Memory Turbo BUS Turbo BUS Scalability NETWORK Port PROCESSORS SPECIAL ASICs Memory Turbo BUS 8 FC or SCSI Ports Verbindung zweier iscsi V Switches über den Turbo BUS ScalabilityPORT um einen einzelnen größeren Switch zu erzeugen iscsi V Switch: Hochverfügbarkeit Host Link OFF- LINE V Switch OFF- LINE V Switch OFF- LINE V Switch OFF- LINE STORAGE LINK OFF- LINE 23

24 Hochverfügbarkeit - IP Take-Over IP Network Campus LAN, MAN or WAN IP 1 - Connections Go Off Line Heartbeat senses off line systems and - triggers IP Takeover IP 1 Is taken over by iscsi V Switch B - New connections are established. iscsi V Switch A iscsi V Switch B iscsi V Switch: Security Features UNATHORIZED ACCESS ATTEMPT ACL User/Password CHAP IPSEC ACCESS DENIED 24

25 iscsi V Switch Virtualisierung App Server File Server DB Server App Server File Server DB Server LAN / MAN WAN iscsi / TCP-IP/ Ethernet Pass Thru Striped Volume Striped Volume Striped Volume Striped Volume Striped Volume VIRTUAL STORAGE POOL Simple 08 Simple 11 Large Concatenated Storage Pool Simple 09 Simple 10 Mirror 02 Con 01 Con 02 Con 03 Mirror 01 Con 04 FC RAID FC JBOD SCSI JBOD SCSI RAID iscsi RAID ATA RAID ATA JBOD SSA Storage Pooling Virtualisierung im SAN Storage Pool Transparent Striped Volume Striped Volume Striped Volume Striped Volume Striped Volume Simple Simple Large Concatenated Mirror Concat Concat Stripe Mirror Stripe SCSI JBOD SCSI RAID FC RAID FC JBOD REMOTE FC JBOD TAPE 25

26 SANRAD s Vol.-Management Vorteile! Efficient Storage Utilization " Concatenation of Volumes: Creates large logical volumes across diverse storage systems for oversized files. " LUN Carving: Builds hundreds of smaller volumes from a single disk or RAID enclosure for efficient storage utilization! Performance " Volume Striping: Stripes heavily used files over several disks or storage systems to improve performance.! Continuous Access to Data " Synchronous Mirroring: Data replication and access failover is automatic across mirrored volumes within the SAN.! Data Protection and Replication " Instant Mirroring: Adds and detaches volume mirrors for increased performance, data-mining and testing. iscsi V Switch - SW Spezifi ifikationen! iscsi nach FC/SCSI Protokoll- Konversion! Storage virtualization (mirroring, striping, concatenation, LUN carving)! Advanced Vintage Management System! Command Line Interface (CLI)! SNMP Java basierende GUI! In-band und Out of band management Optionen! Security (ACL, Authentication)! High Availability 26

27 SANRAD Platformen für Next generation 2005 VSwitch 3000 Higher port density Higher scalability Higher IO/Sec, MB/Sec 10 Gbit technology iswitch Gbit Ethernet 4 FC/4 SCSI/Combo Dual PS Scalability port 2 Gbit Ethernet 2 FC/2 SCSI Single PS No scalability port CISCO iscsi Router

28 Der Cisco SN 5428 Storage Router Migration von DAS zu Storage Area Network Kombiniert IP & Fibre Channel Technologien Ermöglicht Secure Storage Networking Konstanter Zugriff auf Ihre Daten Einfach zu installieren und managen 55 SN 5428: Hardware Features Small form factor GBIC Gigabit Ethernet SFP Konnektoren Management Fibre Channel 2 Gb/s Autosensing Wählen Sie entweder GbE oder Fibre Channel Ports, um die Bandweite Ihrer Server Performance anzupassen 28

29 Ciscos iscsi Architektur Host SN5428 Storage Router Applications SCSI/TCP Server SCSI Driver TCP/IP Driver FC HBA GigE NIC iscsi Host Driver TCP/IP Network TCP/IP Netzwerk File System Block Device SCSI Generic iscsi TCP/IP Stack NIC Driver Adapter Driver NIC Adapter SCSI Adapter Fibre Channel Storage Array HA High Availability Falls die Verbindung zum ersten SN 5428 unterbrochen ist X Ein zweiter SN5428 kann nach dem Verlust des Heartbeat am HA port des ersten SN5428 übergangslos übernehmen 29

30 Software Features! Access Control Listen! LUN Mapping und Maskierung! RADIUS and TACACS+ authentication! Management über SNMP! Unterstützt virtuelle LANs (VLANs)! Unterstützt Fibre Channel zoning! Unterstützt iscsi Standards! Unterstützt iscsi Treiber! AAA - Authentication, Authorization und Accounting Server über iscsi User Ethernet Switches Server über FC Storage Pool Cisco SN 5428 iscsi mit TCP Offload Engine (TOE) Hardware Implementation von iscsi und TCP/IP auf einer Netzwerkkarte iscsi und TCP processing belasten nicht mehr die CPU -> Reduzierung der CPU Last iscsi performance mit Wire speed Applications File System Block Device SCSI Generic TCP/IP Stack NIC Driver Adapter Driver TOE Adapter iscsi SCSI Adapter! Alacritech! Adaptec! Emulex! Intel! Qlogic 30

31 Produktvergleich Company Name Product name HW/ SW Virtual. Snap. SCSI Support Scalable Install & Manage Perfor- mance. SANRAD iscsi V Switch HW/S W Yes Yes Yes Yes Easy High FalconStor IPstor SW Yes Yes Yes No Complex Low DataCore SAN Symphony SW Yes Yes Yes No Complex Low Cisco SN5428 HW/S W No No No No Easy Med Nishan IPS4000 HW/S W No No No No Easy High Pirus PSX-1000 HW/S W No No No Yes- at high cost Easy High Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 31