Storage Area Networks (SAN): Belangrijkste Kenmerken, Fabrikanten, voor- en Nadelen

Overzicht

Een Storage Area Network (SAN) is een speciaal, supersnel netwerk dat servers verbindt met een geconsolideerde opslagpool. De opslag kan worden geleverd in de vorm van harde-schijfarrays en tapebibliotheken.

Dit speciale netwerk maakt vervolgens opslagtoegang op blokniveau mogelijk via een apart netwerk, wat zorgt voor snellere prestaties, betere schaalbaarheid en grotere betrouwbaarheid dan network-attached storage (NAS). 

SAN verschilt aanzienlijk van NAS, dat toegang op bestandsniveau via Ethernet afhandelt, of van direct-attached storage (DAS), dat opslag aan een server koppelt.

In plaats daarvan houdt een SAN opslagverkeer buiten het LAN. Dit creëert een netwerk achter de servers dat de prestaties optimaliseert voor bedrijfsvereisten.

• SAN's verschenen voor het eerst aan het einde van de jaren negentig met Fibre Channel-fabrics, die werden aangeprezen als een manier om de toegang tot data te centraliseren.
• De eerste versies waren snel, maar waren afhankelijk van servergebaseerde virtualisatie en voldeden uiteindelijk niet aan de verwachtingen.
• De technologie is in verschillende fasen volwassen geworden.
• De eerste fase kwam in de vorm van virtualisatie-engines, voornamelijk NT-gebaseerde servers die zich tussen hosts en opslag bevonden.
• Dit maakte flexibele toewijzing mogelijk, maar er waren veel knelpunten en single points of failure, en bedrijven moesten investeren in dure Fibre Channel-verbindingen om op te schalen.
• In de volgende fase werd off-datapath-virtualisatie populair. SAN-managers en serveragents werden gebruikt om opslag te coördineren zonder de data-stroom te hinderen.
• Dit verminderde de poortvereisten aanzienlijk en verhoogde de schaalbaarheid. Latere platforms, zoals Troika, integreerden deze logica in de structuur zelf, waardoor er geen server-side software meer nodig was voor veilige opstellingen met lage latentie.

Tegenwoordig vormen SAN's een belangrijk onderdeel van de IT van ondernemingen. Ze kunnen petabytes aan opslagruimte verwerken, bieden het voordeel van geautomatiseerde back-ups en kunnen hoge werkbelastingen aan, zoals virtualisatie of videobewerking.

• SAN's maken gebruik van speciale hogesnelheidsverbindingen, meestal Fibre Channel (FC), iSCSI of InfiniBand, en scheiden opslagverkeer van LAN-gebruik.
  • Deze isolatie is uiterst nuttig omdat het de bandbreedteconflicten oplost die optreden bij netwerkgebonden opslag (NAS), waarbij opslag concurreert met applicatieverkeer.
  • In SAN's zijn de systeemprestaties daarom zeer consistent voor latentiegevoelige workloads, zoals databases.
• Ten tweede bieden SAN's toegang op blokniveau via een drielaagse architectuur. Er is een hostlaag die bestaat uit servers met hostbusadapters (HBA's), vervolgens de fabriclaag die bestaat uit switches en bekabeling, en ten slotte de opslaglaag die bestaat uit harde-schijfarrays, SSD's of tapestations.
  • De firmware en stuurprogramma's van de HBA integreren dit in het besturingssysteem van de server, waardoor opslagopdrachten worden geoptimaliseerd.
  • In tegenstelling tot NAS, dat abstractie op bestandsniveau biedt, maakt de toegang op blokniveau van SAN directe en meer gedetailleerde controle mogelijk, waardoor de inefficiëntie van de overhead van het bestandssysteem in scenario's met hoge IOPS wordt geëlimineerd.
• Ten derde is redundantie een integraal onderdeel van het ontwerp op fabricniveau. Er zijn meerdere paden – bijvoorbeeld in dubbele SAN's – die single points of failure elimineren, zoals vaak het geval is bij DAS. Als één verbinding uitvalt, kan het verkeer dus worden omgeleid, wat een aanzienlijke verbetering is ten opzichte van de servergebonden beperkingen van DAS.
• Ten slotte maken SAN's ook gecentraliseerd opslagbeheer mogelijk via LUN's en protocollen zoals FCP (SCSI over Fibre Channel). In SAN's kunnen RAID-groepen of partities unieke LUN's toegewezen krijgen, waardoor toegangscontrole met nauwkeurigheid mogelijk is door middel van zoning of masking.

De chaotische proliferatie van DAS-configuraties is daarom geen probleem bij SAN's. Deze logische centralisatie, verder versterkt door virtualisatie zoals VMware vSAN, kan fysieke opslagsilo's overwinnen en biedt een mate van schaalbaarheid die NAS moeilijk kan evenaren op terabyteschaal zonder LAN-bottlenecks.

Fabrikantenlandschap voor SAN-oplossingen

Er zijn verschillende grote leveranciers op de markt voor opslagnetwerken. Elk van hen biedt oplossingen die zijn afgestemd op verschillende business behoeften. Enkele van de belangrijkste SAN-leveranciers zijn:

• Cisco
• Dell Technologies
• Hewlett Packard Enterprise (HPE)
• IBM
• INFINIDAT
• Lenovo
• NetApp
• Oracle

Vier van deze leveranciers domineren de SAN-markt voor bedrijven dankzij hun brede productassortiment en sterke positie in ondernemingen. Dit zijn Dell Technologies, Hewlett Packard Enterprise, IBM en NetApp.

Hieronder vindt u een overzicht van hun SAN-productlijnen, de protocollen die zij ondersteunen en typische praktijk gevallen.

1. Hoge beschikbaarheid en betrouwbaarheid

SAN's zijn uitgerust met redundante datapaden. Dit zorgt ervoor dat toegang tot opslag mogelijk blijft, zelfs als een server, harde schijfarray of netwerkverbinding uitvalt. Dit elimineert de risico's van single points of failure die vaak voorkomen in DAS-omgevingen. 

Daarnaast ondersteunen SAN's ook serverclustering en failover-mechanismen, zodat als één server uitvalt, een andere server onmiddellijk zijn taken kan overnemen. Dit ontwerp draagt aanzienlijk bij aan de business continuity en verbetert de business resilience.

2. Superieure prestaties

SAN's maken gebruik van snelle protocollen zoals Fibre Channel, iSCSI en NVMe-oF. Dit onderscheidt ze duidelijk van NAS, dat opslagdata via standaard Ethernet en TCP/IP overdraagt. Dankzij het speciale netwerk in SAN's worden problemen met netwerkcongestie en latentie voorkomen en zijn snelheden tot 32 Gbit/s of meer gebruikelijk. Daarom zijn SAN's de ideale keuze voor prestatie-intensieve toepassingen zoals databases, virtualisatie en high-performance computing.

3. Gecentraliseerde opslag en vereenvoudigd beheer

SAN's kunnen opslag consolideren in één centraal beheerde infrastructuur. Dit voorkomt opslagsilo's, die vaak een probleem vormen bij DAS-configuraties. Meerdere servers, ongeacht hun besturingssysteem, hebben toegang tot een gedeelde opslagpool, waardoor beheerders opslagbronnen gemakkelijker kunnen toewijzen, uitbreiden en monitoren.

4. Schaalbaarheid en opslagvirtualisatie

In een traditionele opslagarchitectuur moeten beheerders harde schijven aan individuele servers toevoegen om de opslag uit te breiden, wat tot downtime leidt. SAN's maken daarentegen onafhankelijke opslagschaalbaarheid mogelijk, waardoor nieuwe harde schijven of opslagarrays naadloos kunnen worden toegevoegd zonder de werking te onderbreken. 

SAN's ondersteunen opslagvirtualisatie, waarbij meerdere fysieke apparaten worden gecombineerd tot logische opslagpools. Deze aanpak vereenvoudigt het opslagbeheer, verbetert het gebruik van resources en biedt beheerders meer flexibiliteit bij het verwerken van verschillende workloads.

5. Snellere data-overdracht en verminderde serverbelasting

In een SAN-configuratie worden data rechtstreeks tussen opslagapparaten overgedragen, zonder tussenkomst van een server. Zo kunnen bijvoorbeeld back-ups van schijf naar tape rechtstreeks via een SAN worden uitgevoerd. Dit voorkomt dat server-CPU-cycli worden verspild aan opslaggerelateerde taken. Hierdoor komt rekenkracht vrij voor business-applicaties.

6. Noodherstel en gegevensreplicatie op afstand

SAN's werken met een speciaal opslagnetwerk. Daarom kunnen ze strategieën voor gegevensreplicatie op afstand en noodherstel ondersteunen. Een bedrijf kan data op meerdere locaties spiegelen en ervoor zorgen dat er altijd een back-up beschikbaar is in geval van hardwarestoringen, cyberbesmetten of natuurrampen. Dit maakt SAN's tot een belangrijk onderdeel van noodherstelplannen (SAN-data de recovery) in bedrijven.

Iedereen die kosten maakt in verband met beslissingen over opslagarchitectuur, moet ook de beperkingen van SAN's begrijpen. 

• De kosten kunnen zeer hoog oplopen, zelfs voor grote bedrijven. 
  • In tegenstelling tot direct aangesloten opslag of netwerkgebonden opslag vereisen SAN's zeer gespecialiseerde hardware. Dit omvat fibre channel-switches, hostbusadapters en disk arrays van enterprise-klasse.
  • Bovendien kunnen glasvezelkabels en een speciale netwerkinfrastructuur de totale kosten verhogen.
• Veel kleine business's vinden deze initiële investering onbetaalbaar, ook al zijn de exploitatiekosten van SAN's op de lange termijn lager dan die van DAS.
• SAN's zijn complex om op te zetten en te onderhouden.
  • Bedrijven hebben doorgaans opslagbeheerders nodig om aspecten zoals zoning, LUN-masking, multi-pathing en fabric-configuraties in SAN's te beheren.
  • Daarom moeten bedrijven investeren in opgeleid IT-personeel of toegang hebben tot ondersteuning van leveranciers om problemen op te lossen, zoals verkeerde configuraties die kunnen leiden tot problemen met de toegang tot DATA of netwerkbottlenecks.

Het is wellicht niet gepast om dit als beperkingen te beschouwen, aangezien het eerder kenmerken zijn van SAN's, die een zeer geavanceerde opslagarchitectuur vertegenwoordigen.