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IP Storage Area Networks

IP Storage Area Networks. Rubens Altimari rubens@altimari.com.br. 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:

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  1. IP Storage Area Networks Rubens Altimarirubens@altimari.com.br

  2. 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 IP Storage Area Networks

  3. Histórico • 1960: controle direto pela CPU • 1964: controlador • independente da CPU • assíncrono • buffer / cache IP Storage Area Networks

  4. 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) IP Storage Area Networks

  5. Application Application DBMS / FS DBMS / FS Device Driver Device Driver Stor.Control. Stor.Control. RAID Control. RAID Control. IP IP IP Storage Area Networks

  6. Backup • Fita Magnética • LAN-based: HDD <-> HDD • Incremental • File-Differential • SAN IP Storage Area Networks

  7. Network-Attached Storage (NAS) • PCs: Client / Server • LANs: Novell NetWare (PCs), NFS (Unix) • Ethernet + TCP/IP: padrão • SCSI (Small Computer System Interface) IP Storage Area Networks

  8. Application Application FS Server Stor.Control. Application FS Client DBMS / FS Device Driver RAID Control. FS Client IP IP LAN IP Storage Area Networks

  9. SCSI • Padronização • definição clara • protocolo modular e em camadas • queuing, overlapping • Implementação: Paralela • limita número de dispositivos • limita distância • gerenciamento por host • dificulta compartilhamento IP Storage Area Networks

  10. Storage Area Networks (SAN) • Características • Hardware separado • Rede separada • Características • segurança • performance • escalabilidade • gerenciamento (independente) • distância • aproveitamento de recursos IP Storage Area Networks

  11. Application Stor.Control. Application DBMS / FS RAID Control. DBMS / FS IP IP SAN IP Storage Area Networks

  12. 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 IP Storage Area Networks

  13. 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 IP Storage Area Networks

  14. IP SANs • TCP/IP + Ethernet • Gigabit, 10-Gigabit • Escalabilidade • Segurança • Protocolo “maleável” IP Storage Area Networks

  15. Application Stor.Control. Application DBMS / FS RAID Control. DBMS / FS IP IP SAN IP Storage Area Networks

  16. TCP/IP IP Storage Area Networks

  17. Vantagens / Desvantagens • Vantagens • anos de refinamento • confiabilidade • Desvantagens • checksum fraco • não tem remote DMA IP Storage Area Networks

  18. 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 IP Storage Area Networks

  19. 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 IP Storage Area Networks

  20. Monitoramento & Configuração • SMI • descreve e nomeia entidades • SNMP • transfere objetos SMI (via MIB) • SNIA CIM • novo padrão IP Storage Area Networks

  21. 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 IP Storage Area Networks

  22. Standards • iSCSI, FCIP, iFCP • SCSI sobre: UDP, IP, Ethernet • iSCSI: SCSI sobre TCP IP Storage Area Networks

  23. 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 IP Storage Area Networks

  24. Performance • Problemas • TCP overhead • sockets não permitem zero-copy • transferências por frame • Testes • gargalo: CPU • interrupt overhead: framing • TCP copy-and-checksum IP Storage Area Networks

  25. Caminhos • Modificação no nível da Ethernet • 9kb Jumbo frames • transmissão zero-copy • TCP/IP offload • Interface iSCSI IP Storage Area Networks

  26. 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 IP Storage Area Networks

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