helpdelete

ストレージネットワーク（SAN）入門

登壇者：@ban  さん

録画 

ストレージネットワークとは？

  • サーバとストレージをつなぐネットワーク

そもそもストレージとは

  • データを格納・記録するためのデバイス （例：HDD、SSD、DVD、SDカード、LTO）
  • ストレージはコンピュータの要素の一つ
  • データに根源的な価値がある 取り出して活用できてこそ価値がある。

ストレージへのアクセスで求められるもの

  • 高信頼性(データ整合性、エラー検出)
  • 高速・広帯域（データの大容量化）
  • 低遅延

データアクセス方法について

ブロックアクセス

  • ある一定の大きさの単位「ブロック」でデータの読み書きを行う
  • ブロックの大きさはデバイスごとに決まっている
  • ディレクトリ/ファイルなどを直接操作できない
  • 複数のコンピュータからは直接アクセスはできない 　(データにアクセスする帯域を占有できる)
  • フォーマットやデフラグという操作が必要

ファイルアクセス

  • ディレクトリやファイルをデータ単位として操作する仕組み
  • 人間にもわかりやすい単位（ [B] {kB} {MB} [GB] ）
  • ファイルシステム（OS）を介す必要があり、低速
    （OSがブロックアクセスに変換する処理をするため）
  • ファイルやディレクトリ単位での制御が可能
  • 複数のコンピュータから同時にアクセス可能
  • フォーマットやデフラグはできない。
  • OSに依存しない（例：SMB,NFS,CIFS）

コンピュータとストレージ接続の変遷

従来のストレージ接続

  • コンピュータとストレージを直接接続（DAS：Direct Attached Storage）（ 例：パラレルSCSI接続、IDE（パラレルATA / PATA）
  • パラレルアーキテクチャの性能/距離の限界　→　ファイバチャネル で距離を伸ばす
  • ファイバチャネルによるデバイス間でのストレージ共有　→　SANの始まり

ストレージ接続形態

一般的にSANはブロックストレージ（FC)を指すことが多い。

本来はストレージのネットワークのため、NASを含む場合もある。

DAS (Direct Attached Storage)

  • サーバとストレージを直接接続
  • ケーブル接続が、サーバとストレージの関係を紐づける。
  • サーバが接続したストレージを占有する
  • ケーブルの規格により、接続できる距離の上限がある
  • 光ファイバーケーブルで距離を延長することも可能（FC　Direct Attach)

＜接続形態＞

内蔵ストレージ (SAS,SATA,NVMe,etc)

外部ストレージ (SAS,SATA,USB,etc)

SAN (Storage Area Network)

FC-SAN(FCストレージ）(Fiber Channelプロトコル)

  • ストレージの共有を行うための専用設計
  • サーバ・ストレージ間通信に特化した仕組み
  • 信頼性、拡張性、I/O性能を確保
  • 低遅延、順序保証、ロスレス転送、冗長ファブリックで配信を保証
  • サーバからは、LANとSANのケーブルを配線

IP-SAN(IPストレージ） (iSCSI,NAS(CIFS/NFS))

  • どこにでもあるイーサネットとTCP/IPを活用した仕組み
  • 汎用（業務用）ネットワークと共用できる
  • LANのスキルセットで、ネットワークを構築できる
  • 懸念点 : LANとSANが混在した状態で、性能目標を達成できるか

iSCSIとNASの違い（IP-SAN)

  • iSCSIの場合は、ブロックレベルアクセス
  • NASの場合は、ファイルレベルアクセス
  • NASはアプリケーションレベルで制御できるため、柔軟性は抜群
  • iSCSIはNASに比べるとオーバーヘッドが低い。でもTCPセッションは張る必要がある。

FCoE（Fibre Channel over Ethernet ）

  • ファイバーチャネル（FC）のプロトコルを、 10ギガビット・イーサネット上で使えるようにする規格
  • TCPセッションの負荷を下げたいので低レイヤー（L2レベル)で信頼性を確保して、負荷を減らす方式がFCoE
  • ただし、信頼性をL2レベルで確保するために、カード、スイッチはどちらもFCoE対象機器（DCB)が必要
  • iSCSIの場合は、TCPセッションで信頼性を確保する。高速な通信ではオーバーヘッドが大きい

LANとSANの違い

“Network”の意味の違い

LANのNetwork

  • 異なるデバイス間でのコミュニケーション
  • 多種多様なデバイスやアプリケーション間で通信するためのネットワーク( Web, Mail, VoIP・・・)

SANのNetwork

  • 経路の共同利用
  • サーバ（OS）から見た通信対象はストレージのみ
  • インターフェイスをスイッチで統合
  • １対１で接続するDAS環境の集合体

冗長構成の違い

LANの冗長化

-　２重化された機器は全て接続しておく -　スイッチの先の経路が切断しても、サーバは認識できない。

SANの冗長化

  • 物理的に独立した複数の経路を用意する
  • 経路が切れた場合、マルチパスドライバで経路を切り換える
  • SANはサーバとストレージを直結している経路

（まとめ）ストレージシステムの全体概要

  • SANは、サーバとストレージの間を接続するネットワーク

  • ストレージアクセスは、高信頼性、広帯域、低遅延が必要

  • OSから見たら、ブロックストレージは全てDAS接続（結局は1対1）