IP Storage Area Networks
Rubens Altimari
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HDD
Desde 1980
densidade: + 7 ordens de grandeza
preço: - 5 ordens de grandeza
preço de storage systems: - 2.5 ordens
mais barato que papel e filme, menos que fita
Lei de Moore:
número de transistores duplica a cada 1.5 ano
densidade de HDD dobra a cada 1 ano
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Histórico
1960: controle direto pela CPU
1964: controlador
independente da CPU
assíncrono
buffer / cache
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RAID
1990: RAID
Redundant Array of Inexpensive Disks
RAID-0: striping (sem redundância)
RAID-1: espelhamento (c/ ou s/ duplexação)
RAID-5: striping + parity
point-in-time copy (virtual ou real)
mirroring/continuous copy (síncrono/assíncrono)
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IP
IP
Application
Application
DBMS / FS
DBMS / FS
Device Driver
Device Driver
Stor.Control.
Stor.Control.
RAID Control.
RAID Control.
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Backup
Fita Magnética
LAN-based: HDD <-> HDD
Incremental
File-Differential
SAN
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Network-Attached Storage (NAS)
PCs: Client / Server
LANs: Novell NetWare (PCs), NFS (Unix)
Ethernet + TCP/IP: padrão
SCSI (Small Computer System Interface)
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IP
IP
Application
DBMS / FS
Stor.Control.
FS Server
RAID Control.
Device Driver
Application
Application
FS Client
FS Client
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LAN
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SCSI
Padronização
definição clara
protocolo modular e em camadas
queuing, overlapping
Implementação: Paralela
limita número de dispositivos
limita distância
gerenciamento por host
dificulta compartilhamento
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Storage Area Networks (SAN)
Características
Hardware separado
Rede separada
Características
segurança
performance
escalabilidade
gerenciamento (independente)
distância
aproveitamento de recursos
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IP
IP
Application
Application
DBMS / FS
DBMS / FS
Stor.Control.
SAN
RAID Control.
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Requisitos SAN
Alta largura de banda
Infra-estrutura escalável
(distância, número de nós)
Confiável: dados em ordem
Segura contra ameaças
Gerenciamento: rede e storage
Alta performance ponto a ponto
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Implementações non-IP
Fibra Ótica, SSA, HIPPI
Fibra
2 Gbps, baixa latência, alta vazão
FCP: SCSI para fibra
Vantagens:
frame-based
credit-based congestion control
zero-copy send/receive
Desvantagens:
< 100km
não seguro
nova estrutura física
interoperabilidade entre fabricantes
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IP SANs
TCP/IP + Ethernet
Gigabit, 10-Gigabit
Escalabilidade
Segurança
Protocolo “maleável”
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IP
IP SAN
Stor.Control.
RAID Control.
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Application
Application
DBMS / FS
DBMS / FS
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TCP/IP
Application FTP SMTP
Transport
TCP
Network
Data-Link
Physical
iSCSI
SNMP
DHCP
UDP
IP
Ethernet
SONET
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FDDI
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Vantagens / Desvantagens
Vantagens
anos de refinamento
confiabilidade
Desvantagens
checksum fraco
não tem remote DMA
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IP SAN Management
DNS+TCP port+SCSI device+SCSI port
worldwide naming
SLP (Service Location Protocol)
descoberta de recursos em rede IP
ICMP, SNMP, SMI
monitoramento, diagnósticos
DiffServ, RSVP/IntServ, MPLS
QoS
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Discovery
Equipamento local: busca
Static
endereços dos targets conhecidos a priori
Multicast
SLP provê registro e multicast
In-Band
rede IP conhecida a priori, protocolo acha na rede
SNMP
SNMP/MIB: unicast/multicast
Storage Resource Server Discovery
Diretórios
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Monitoramento & Configuração
SMI
descreve e nomeia entidades
SNMP
transfere objetos SMI (via MIB)
SNIA CIM
novo padrão
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Segurança
Eavesdropping
escuta passiva
Impersonation
ativa, modifica dados
Padrões: TLS, Kerberos, IPSec
IPSec
3DES: 10 Gbps
key management: IKE
Message Authentication Code (MAC)
mecanismo antireplay
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Standards
iSCSI, FCIP, iFCP
SCSI sobre: UDP, IP, Ethernet
iSCSI: SCSI sobre TCP
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iSCSI
Sessão
1 ou mais sessões TCP (vazão e redundância)
número de sequência
Login
para cada sessão TCP: autenticação, parâmetros
operacionais (n. conexões, etc.)
Gerenciamento de Erros
falha de sessão
falha de transmissão (CRC próprio)
muitos outros casos
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Performance
Problemas
TCP overhead
sockets não permitem zero-copy
transferências por frame
Testes
gargalo: CPU
interrupt overhead: framing
TCP copy-and-checksum
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Caminhos
Modificação no nível da Ethernet
9kb Jumbo frames
transmissão zero-copy
TCP/IP offload
Interface iSCSI
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Bibliografia
R.J.T.Morris, B.J.Truskowski, “The
Evolution of Storage Systems”, IBM
Systems Journal 42, n. 2, 205-217,
2003
P.Sarkar, K.Voruganti, K.Meth, O.Biran
and J.Satran, “Internet Protocol Storage
Area Networks”, IBM Systems Journal
42, n. 2, 218-231, 2003
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