آموزش رایگان Data Storage Networking؛آشنایی با مؤلفه‌های مهم آرایه و سفت‌افزار آن

در شماره گذشته آموزش رایگان Data Storage Networking؛ آرایه‌های ذخیره‌ساز چه مزایایی دارند؟  آناتومی یک آرایه ذخیره‌ساز را بررسی کردیم و در ادامه به سراغ بررسی مؤلفه‌های مهم ذخیره‌ساز رفتیم. در این قسمت آموزش رایگان Data Storage قصد داریم مؤلفه‌های دیگر آرایه ذخیره‌ساز را بررسی می‌کنیم. پس تا پایان با این مقاله فالنیک همراه باشید.

در صورت نیاز به دریافت قیمت استوریج می‌توانید محصولات فالنیک با گارانتی معتبر بررسی و انتخاب کنید. خرید استوریج hp و استوریج emc از طریق کلیک روی لینک‌ها امکان پذیر است.

• ورودی/خروجی چند مسیره
• نحوه پیکربندی متعادل‌کننده بار MPIO
• سرعت درگاه جلویی
• پردازنده‌های مرکزی
• LUNها، حجم‌ها و اشتراک‌ها

ورودی/خروجی چند مسیره (Multipath I/O)

یکی از پایه‌های اصلی همه طرح‌های ذخیره‌سازی خوب، افزونگی است. شما می‌خواهید افزونگی در هر سطح، از جمله مسیرهای سراسری شبکه از میزبان تا آرایه ذخیره‌سازی امتداد پیدا کند. ضروری است که هر سروری که به ذخیره‌ساز متصل می‌شود حداقل دو پورت برای اتصال به شبکه ذخیره‌سازی داشته باشد تا اگر یکی از کار افتاد یا قطع شد، از دیگری برای دسترسی به فضای ذخیره‌سازی استفاده شود. در حالت ایده‌آل، این پورت‌ها روی کارت‌های PCIe جداگانه قرار می‌گیرند.

در محیط‌های مبتنی بر میکرو سرور و سرور تیغه‌ای، یک HBA منفرد با دو پورت مستقر می‌شود. داشتن یک PCIe HBA منفرد با دو پورت به اندازه داشتن دو کارت PCIe HBA افزونگی خوبی در اختیارتان قرار نمی‌دهد، زیرا یک PCIe HBA دو پورتی تنها یک نقطه خرابی دارد، به بیان ساده‌تر، اگر کارت خراب شود، عملاً دسترسی به منابع ذخیره‌سازی قطع می‌شود. در این‌جا هر یک از این پورت‌ها باید برای سوئیچ‌های مجزا در نظر گرفته شده باشند و هر سوئیچ از طریق کابل‌های شبکه به پورت‌های مختلف روی کنترلرهای مختلف به آرایه ذخیره‌سازی متصل شود. معماری فوق در شکل زیر نشان داده شده است:

نرم‌افزار مبتنی بر میزبان که به عنوان نرم‌افزار ورودی/خروجی چند مسیری (MPIO) نامیده می‌شود، نحوه مسیریابی یا متعادل‌سازی داده‌ها را در این لینک‌های متعدد کنترل و وضعیت یکپارچگی یا خرابی لینک‌ها را بررسی می‌کند. الگوریتم‌های متداول MPIO متعادل‌کننده بار به شرح زیر هستند:

Failover Only: در جایی که یک مسیر به یک LUN فعال و دیگری غیرفعال است، فرآیند متعادل‌سازی بار در چندین مسیر انجام نمی‌شود.

Round Robin I/O: متعادل‌‌سازی بار در تمام مسیرها به شکل متناوب انجام می‌شود.

کمترین عمق مسیر (Least Queue Depth): کمترین عمق صف مسیری که کمترین تعداد ورودی/خروجی را داشته باشد برای عملیات وروی و خروجی بعدی استفاده خواهد شد.

همه سیستم‌عامل‌های مدرن دارای قابلیت MPIO بومی هستند که مدیریت مسیر از دست رفته و متعادل‌سازی بار را به خوبی مدیریت می‌کنند. معماری‌ MPIO در سیستم‌عامل‌ها و هایپروایزرها معمولاً به چارچوب‌هایی اشاره دارد که به فروشندگان آرایه‌ها اجازه می‌دهد ماژول‌های خاصی را بر مبنای آن‌ها برای تجهیزات طراحی کنند. این ماژول‌های سفارشی تجهیزات، قابلیت‌های کاربردی خوبی به چارچوب MPIO میزبان اضافه می‌کنند که از جمله باید به الگوریتم‌های متعادل‌کننده بار اضافی که به‌طور خاص برای یک آرایه تنظیم شده‌اند، اشاره کرد. مقاله LUN چیست و کش چه نقشی در آرایه‌های ذخیره‌ساز دارد؟ اطلاعات کاملی در خصوص حافظه کش که یکی از مؤلفه‌های مهم آرایه‌های ذخیره سازی است در اختیارتان قرار می‌دهد.

نحوه پیکربندی متعادل‌کننده بار MPIO

در تمرین زیر قصد داریم به شکل عملی با نحوه پیکربندی متعادل‌کننده بار MPIO آشنا شویم.

نحوه پیکربندی خط‌مشی متعادل‌سازی در سرور مبتنی بر سیستم‌عامل ویندوز با استفاده از Windows MPIO GUI به شرح زیر است:

1.  در اعلان Run دستور diskmgmt.msc را تایپ کنید تا ابزار  Snap-in Microsoft Disk Management اجرا شود.

2. در رابط کاربری Disk Management، دیسکی را که می‌خواهید خط‌مشی متعادل‌سازی بار را روی آن تنظیم کنید، انتخاب کنید، روی آن راست کلیک کرده و Properties را انتخاب کنید.

3. روی زبانه MPIO کلیک کنید.

4. از لیست کشویی Select MPIO Policy، خط‌مشی متعادل‌کننده باری که قصد استفاده از آن‌را دارید، انتخاب کنید.

این پنجره گرافیکی تمامی چهار مسیر این LUN را به صورت Active/Optimized نشان می‌دهد که به ما می‌گوید این LUN در یک آرایه مبتنی بر معماری شبکه وجود دارد. اگر یک LUN روی یک آرایه کنترل‌کننده دوگانه بود که فقط از ALUA پشتیبانی می‌کرد، فقط یک مسیر در وضعیت Active/Optimized قرار می‌گرفت و بقیه مسیرها تنها حالت failover پیدا می‌کردند.

ماژول ویژه (DSM) سرنام Microsoft Device Specific Module برخی از خط‌مشی‌های متعادل‌کننده بار اولیه را ارائه می‌کند، اما DSM متعلق به یک فروشنده خاص ممکن است از خط‌مشی‌های دیگری استفاده کند.

برخی از فروشندگان نیز نرم‌افزار چند مسیری خاص خود را ارائه می‌دهند. بهترین مثال در این زمینه Power Path شرکت DEL EMC است. Power Path یک نرم‌افزار دارای لایسنس مبتنی بر میزبان است که برای استفاده از آن باید هزینه زیادی را پرداخت کنید. این نرم افزاربه‌طور خاص برای ارائه ویژگی چند مسیری بهینه برای آرایه‌های EMC نوشته شده است. همچنین زیرساختی قدرتمندتر نسبت به MPIO برای فناوری‌های پیشرفته‌تر ارائه می‌کند.

استفاده از MPIO برای آرایه‌های کنترل‌کننده دوگانه که فقط از ALUA پشتیبانی می‌کنند، مستلزم آن است که چندین مسیر به LUN‌ها فقط به‌عنوان failover پیکربندی شوند، تا اطمینان حاصل شود که فقط مسیر کنترل‌کننده فعال (کنترل‌کننده‌ای که LUN را دارد) استفاده می‌شود. دسترسی به یک LUN از طریق یک مسیر بهینه نشده (مسیری از طریق کنترل‌کننده‌ای که مالک LUN نیست) می‌تواند عملکرد مسیر را تضعیف کند. به این دلیل دسترسی به یک LUN از طریق یک مسیر بهینه ‌نشده منجر به این می‌شود که I/O باید از کنترل‌کننده‌ای که مالک LUN نیست، از طریق اتصالات کنترل‌کننده به کنترل‌کننده‌ای که مالک آن است، منتقل شود. این موضوع باعث تأخیر اضافی می‌شود. شکل زیر این مسئله را به خوبی نشان می‌دهد.

سرعت درگاه جلویی (Front-End Port Speed)

این امکان وجود دارد تا پورت‌های جلویی را به‌گونه‌ای پیکربندی کرد تا عملیات ورودی و خروجی بر مبنای سرعت‌های مختلفی انجام شوند که انجام چنین کاری به نوع پورت جلویی دستگاه بستگی دارد. به‌عنوان مثال، یک پورت فرانت‌اند FC با سرعت 16 گیگابیت بر ثانیه را معمولاً می‌توان به‌گونه‌ای پیکربندی کرد که با سرعت 16 گیگابیت در ثانیه، 8 گیگابیت بر ثانیه یا 4 گیگابیت بر ثانیه کار کند. در یک کانال فیبر SAN، همیشه ایده خوبی است که سرعت پورت را خودتان تنظیم کنید و به پروتکل مذاکره خودکار تکیه نکنید. هنگام انجام این‌کار، اطمینان حاصل کنید که پورت‌های دو سر کابل روی سرعت یکسانی تنظیم شده‌اند تا ارتباطی پایدار و پر سرعت را تجربه کنید، اما در شبکه‌های ذخیره‌سازی مبتنی بر اترنت باید از تنظیمات مذاکره خودکار AN سرنامautonegotiate  استفاده کنند تا بهترین عملکرد را به دست آورید.

پردازنده‌های مرکزی

در پشت پورت‌های جلویی پردازنده‌های مرکزی قرار دارند. پردازنده‌های مرکزی، اغلب توسط شرکت اینتل طراحی می‌شوند و توان محاسباتی موردنیاز دستگاه را تأمین می‌کنند. آن‌ها سفت‌افزاری را اجرا می‌کنند (که متخصصان حوزه ذخیره‌سازی آن‌ها میکروکد می‌نامند) که مغز آرایه ذخیره‌سازی است. پردازنده‌های مرکزی جلویی و میکروکدی که اجرا می‌شود، مسئول انجام فعالیت‌های زیر هستند:

■■ پردازش عملیات ورودی/خروجی (Processing I/O)

■■ کش کردن (Caching)

■■ یکپارچگی داده‌ها (Data integrity)

■■ خدمات تکثیر (Replication services)

■■ خدمات کپی محلی (Local copy services)

■■ Thin provisioning

■■ فشرده‌سازی (Compression)

■■ کپی‌برداری هوشمندانه (Deduplication)

■■ بارگذاری هایپروایزر و سیستم‌عامل (Hypervisor and OS offloads)

آرایه‌های ذخیره‌سازی بزرگ و کلاس سازمانی نزدیک به 100 پردازنده مرکزی جلویی دارند تا هم قدرت پردازش پورت‌های جلویی بیشتر شود و هم افزونگی بهتری ارائه شود. همچنین، معمول است که آرایه‌های ذخیره‌سازی کوچک‌تر و پایین‌تر پردازنده‌های کمی داشته باشند و از پردازنده‌هایی که برای کنترل مؤلفه‌های جلویی آرایه استفاده می‌شود، برای مدیریت مؤلفه‌های پشتی نیز استفاده شوند.

نکته قابل تأملی که در این زمینه وجود دارد این است که فروشندگان مایلند آرایه‌های ذخیره سازی خود را هوشمند توصیف کنند. هرچند اصطلاح هوشمند در این‌جا چندان صادق نیست، زیرا هرگونه مکانیزم هوشمندانه‌ای که برای ذخیره‌سازی اطلاعات در یک آرایه انجام می‌شود توسط میان‌افزاری کنترل می‌شود که مسئولیت انجام محاسبات را بر عهده دارد. این سفت‌افزار است که باید عملکردی هوشمندانه داشته باشد!

اصطلاح میکروکد (microcode) اغلب در صنعت ذخیره‌سازی برای اشاره به نرم‌افزار/سفت‌افزاری که مغز یک آرایه ذخیره‌سازی است، استفاده می‌شود.

برخی منابع از عبارت کوتاه شده این مفهوم یوکد (ucode) استفاده می‌کنند. از نظر فنی، نگارش صحیح این واژه، μcode است، اما از آن‌جایی که نماد μ در هیچ صفحه‌ کلید استاندارد QWERTY وجود ندارد با حرف u جایگزین شده است. اصطلاح ucode به میکروکدی اشاره دارد که آرایه اجرا می‌کند.

از آن‌جایی که سفت‌افزار مغز آرایه است، مسئولیت مدیریت سیستم‌عامل و حفظ پایداری و عملکرد هر آرایه ذخیره‌سازی را بر عهده دارد. به‌ همین دلیل مهم است که آن ‌را به‌روز نگه دارید.

اجرای آخرین نسخه سفت‌افزار در همان روزهای انتشار با ریسک‌هایی همراه است. درست است که جدیدترین نسخه سفت‌افزارها باگ‌های شناخته شده را برطرف می‌کنند و عملکردهای آرایه را بهبود می‌بخشند، اما اگر در همان روز انتشار یا حتی نسخه‌های پیش‌نمایش را در محیط عملیاتی نصب کنید، ممکن است با باگ‌های عجیب روبرو شوید که در بهترین حالت باعث هدر رفت زمان و هزینه می‌شود و در بدترین حالت می‌تواند به‌طور موقت عملکردهای تجاری را متوقف کند.

یک قانون نانوشته در این زمینه وجود دارد که می‌گوید حداقل سه ماه پس از انتشار عمومی (GA) صبر کنید و سپس نسخه جدید را از سایت فروشنده آرایه دانلود کنید.

همچنین ایده خوبی است که سفت‌افزار جدید را ابتدا روی تجهیزاتی نصب کنید که به ‌طور مستقیم با فعالیت‌های تجاری در ارتباط نیستند. یک رویکرد رایج در این زمینه به شرح زیر است:

1. ابتدا در محیط آزمایشگاهی به مدت دست‌کم یک ماه به‌روزرسانی جدید را آزمایش کنید، تنظیمات مختلف را تست کنید و مواردی مثل سناریوهای خرابی و راه‌اندازی مجدد سرورهای متصل به آرایه را آزمایش کنید.

2. در آرایه‌های بازیابی پس از فاجعه (DR) به‌روزرسانی را به مدت یک هفته اجرا کنید.

3. پس از انجام آزمایش‌های مربوطه، به‌روزرسانی را روی آرایه‌های تجاری سازمان نصب کنید.

متاسفانه، همه شرکت‌ها آزمایشگاه تخصصی برای انجام چنین کارهایی ندارند، در چنین شرایطی پیشنهاد می‌کنیم به توصیه‌های زیر دقت کنید:

■■ ‌اجازه دهید دپارتمان امنیتی سازمان به‌روزرسانی‌های منتشر شده را آزمایش کنند. به‌طور معمول، اگر به‌روزرسانی‌های جدید مشکل خاصی داشته باشند پس از گذشت مدت زمان سه ماه خود را نشان می‌دهند.

■■ سعی کنید به‌طور مستقیم و بلافاصله پس از انتشار، به‌روزرسانی‌ها را در محیط عملیاتی نصب نکنید. نصب سریع به‌روزرسانی احتمال این‌که با مشکلات بالقوه زیادی روبرو شوید را زیاد می‌کند.

■■ پیشنهاد می‌کنیم مکانیزم پشتیبان‌گیری همزمان روی آرایه‌‌های ذخیره‌سازی که سفت‌افزارهای مختلفی را اجرا می‌کنند را انجام ندهید، زیرا احتمال عدم سازگاری زیاد است.

نکته دیگری که باید از آن آگاه باشید این است که بسیاری از سازمان‌ها برنامه ارتقاء سفت‌افزار سالانه استاندارد دارند. ارتقاء سالانه به شما این امکان را می‌دهد که به طور معقولی به‌روز باشید و تضمین می‌کند که سفت‌افزار دستگاه شما خیلی قدیمی نیست.

نکته نهایی که در مورد مدیریت سفت‌افزار باید به آن دقت کنید این است که اطمینان حاصل کنید که رفتار و عملکرد آرایه پس از ارتقا سفت‌افزار با مشکل خاصی روبرو نشود. به‌عنوان یک کارشناس ذخیره‌سازی به این مسئله دقت کنید که گاهی اوقات همزمان با ارتقا سفت‌افزار این احتمال وجود دارد که تمام پورت‌های جلویی تا حدودی پس از ارتقا آفلاین ‌شوند یا کل کنترلر برای مدتی آفلاین شود و عملکرد کلی را کاهش می‌دهد. از این‌رو، اگر با چنین مشکلی روبرو شدید، نگران نباشید.

LUN‌ها، حجم‌ها و اشتراک‌ها

به‌طور معمول، آرایه‌های ذخیره‌ساز خشاب‌هایی برای نصب دیسک‌ها در اختیار کاربران قرار می‌دهند. قبل از خرید رسانه‌های ذخیره‌ساز ابتدا ظرفیت و حجم حک شده روی آرایه را بررسی کنید. اگر آرایه ذخیره‌ساز شما یک آرایه SAN است، این حجم‌ها از طریق پورت‌های فرانت‌اند به عنوان LUN به میزبان‌ها ارائه می‌شوند. متاسفانه برخی کارشناسان، درست یا نادرست از اصطلاحات حجم و LUN به جای یکدیگر استفاده می‌کنند که صحیح نیست.

برای هاستی (میزبان) که LUN را مشاهده می‌کند، رسانه ذخیره‌ساز دقیقاً مانند یک درایو دیسک نصب شده محلی به نظر می‌رسد و رفتار می‌کند. اگر آرایه شما یک آرایه NAS است، حجم‌ به عنوان منبع اشتراکی شبکه، اغلب از طریق NFS یا SMB/CIFS در دسترس میزبان‌ها قرار می‌گیرد.

LUN‌ها در یک آرایه ذخیره‌ساز اغلب گسترش‌پذیر هستند، به این معنی که می‌توانید حجم آن‌ها را به ساده‌ترین شکل افزایش دهید. گاهی اوقات پیچیدگی‌هایی در ارتباط با پیاده‌سازی (replication) در ارتباط با LUNها وجود دارد که مشکلاتی را به وجود می‌آورد.

در این‌جا باید به‌طور اجمالی توضیحی در ارتباط با Data Replication ارائه کنیم. اصطلاح مذکور به معنای ساخت کپی‌ها از یک رسانه ذخیره‌ساز روی رسانه ذخیره‌ساز دیگر است تا هر زمان خرابی به‌وجود آمد، یک کپی بدون مشکل از اطلاعات در دسترس باشد. البته این تجهیزات لزوما در همان محل شرکت قرار ندارند و حتی ممکن است در منطقه یا شهر دیگری قرار گرفته باشند تا امنیت اطلاعات حفظ شود. مبحث کپی داده‌ها (data replication) با مفاهیم دیگری مثل دسترس‌پذیری داده‌ها (data availability) و بازیابی پس از فاجعه (disaster recovery) قرابت زیادی دارد.

کاهش حجم (ظرفیت) LUN خطرناک‌تر است. به همین دلیل، تقریباً هیچ‌گاه در محیط‌های ذخیره‌سازی بلوکی که آرایه ذخیره‌ساز، اطلاعاتی از سیستم فایلی روی LUN ندارد، این‌کار انجام نمی‌شود. با این حال، آرایه‌های NAS در این زمینه عملکرد هوشمندانه‌تری دارند، زیرا هم مالک سیستم فایل و هم حجم هستند.