Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu về mạng lưu trữ và đề xuất phương án mạng lưu trữ ứng dụng cho tổng công ty Bảo Hiểm Việt Nam
HOÀNG DƯƠNG THỊNH BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGHÀNH : CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGHIÊN CỨU VỀ MẠNG LƯU TRỮ VÀ ðỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN MẠNG LƯU TRỮ ỨNG DỤNG CHO TỔNG CƠNG TY BẢO HIỂM VIỆT NAM HỒNG DƯƠNG THỊNH 2004- 2006 Hà Nội 2006 H NI 2006 Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hà néi - LUậN VĂN THạC Sỹ KHOA HọC Nghiên cứu mạng lu trữ đề xuất phơng án mạng lu trữ ứng dụng cho tổng công ty bảo hiểm việt nam NGàNH : CÔNG NGHệ THÔNG TIN M> Số : HOàNG DƯƠNG THịNH Ngời hớng dẫn khoa học : TS trịnh văn loan Hà nội 2006 -1 - Luận văn thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu mạng lưu trữ ñề xuất phương án mạng lưu trữ ứng dụng cho Tổng Công ty Bảo hiểm Việt Nam - LỜI CẢM ƠN Trong lời ñầu tiên luận văn Thạc sĩ khoa học này, em muốn gửi lời cảm ơn biết ơn chân thành tới tất người hỗ trợ, giúp ñỡ em chuyên môn, vật chất tinh thần trình thực Luận văn Trước hết, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Tiến sĩ Trịnh Văn Loan người ñã trực tiếp hướng dẫn, nhận xét, giúp ñỡ em suốt trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo khoa Công nghệ Thông tin, Bộ môn Kỹ thuật Máy tính,Trung tâm đào tạo bồi dưỡng sau đại học thầy cô Trường ðại học Bách Khoa Hà Nội, người ñã dạy dỗ, bảo em suốt năm học tập trường Cuối cùng, em xin bày tỏ lịng biết ơn tới gia đình, người bạn thân bạn ñồng nghiệp ñã giúp đỡ, động viên em suốt q trình học tập làm luận văn tốt nghiệp Do thời gian thực có hạn, kiến thức chun mơn cịn nhiều hạn chế nên luận văn em thực chắn khơng tránh khỏi thiếu sót định Em mong nhận ý kiến đóng góp thầy giáo bạn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội,ngày 15 tháng 11 năm 2006 Học viên Hoàng Dương Thịnh _ - Hoàng Dương Thịnh – Lớp Cao học CNTT 2004 – ðHBKHN- -2– - Luận văn thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu mạng lưu trữ ñề xuất phương án mạng lưu trữ ứng dụng cho Tổng Công ty Bảo hiểm Việt Nam - MỞ ðẦU Trước hệ thống máy tính lớn thường ñược sử dụng ñể quản lý tập trung dịch vụ liệu Ở hệ thống thiết bị lưu trữ ñược gắn trực tiếp vào kênh vào/ra máy chủ Máy chủ ñộc quyền truy xuất quản lý tất thiết bị lưu trữ gắn trực tiếp vào chúng Khi đó, ứng dụng máy trạm truy xuất liệu cách gián tiếp thông qua mạng Workstation Laptop Network & LAN Main frame Disk array Server Disk array Hình - Mơ hình thiết bị lưu trữ gắn trực tiếp Mơ hình “thiết bị lưu trữ gắn trực tiếp” hoạt ñộng hiệu thời gian dài, ñặc biệt mơi trường xí nghiệp vừa nhỏ Tuy nhiên áp dụng mơ hình cho doanh nghiệp lớn (doanh nghiệp ñang sử dụng ứng dụng có lượng liệu luân chuyển lớn có nhiều u cầu đặc biệt) mơ hình bộc lộ nhiều ñiểm hạn chế: Khả mở rộng: Số thiết bị gắn trực tiếp vào kênh vào máy chủ thường bị giới hạn số cố ñịnh Ví dụ kênh SCSI giới hạn 16 thiết bị kênh kể thiết bị ñiều hợp Khi ñó, dung lượng liệu lưu trữ bị giới hạn theo Hiệu thực thi: Các thiết bị lưu trữ chia sẻ băng thông kênh vào _ - Hoàng Dương Thịnh – Lớp Cao học CNTT 2004 – ðHBKHN- -3– - Luận văn thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu mạng lưu trữ ñề xuất phương án mạng lưu trữ ứng dụng cho Tổng Công ty Bảo hiểm Việt Nam - mà chúng gắn vào Do vậy, gắn thêm thiết bị lưu trữ vào kênh làm giảm hiệu thực thi Giới hạn mặt khoảng cách: Khơng gian đặt thiết bị lưu trữ bị ràng buộc ñịnh khoảng cách, ñặc biệt kênh giao tiếp song song Nhằm ñảm bảo hiệu thực thi kỹ thuật tín hiệu điện, kênh vào có độ dài tối ña thường vài mét Khả sẵn sàng: Người quản trị phải tắt hoạt động tồn chuỗi thiết bị kênh muốn bổ sung, loại bỏ hay cấu hình lại hệ thống lưu trữ ðiều ảnh hưởng ñến hoạt ñộng liên tục hệ thống Bảo vệ liệu: Khi có nhiều máy chủ, chi phí cho thiết bị lưu liệu tăng nhanh ñồng thời việc quản trị phức tạp phải lưu liệu máy chủ riêng biệt Ngồi ra, việc lưu thơng qua mạng cục ảnh hưởng ñến hoạt ñộng mạng doanh nghiệp thời gian dài Hiệu quả: Khó phân phối lại khơng gian lưu trữ máy chủ quản lý hoạt ñộng thiết bị cách riêng biệt ðiều dẫn tới hầu hết công ty phải mua bổ sung thiết bị cho máy chủ máy chủ khác nhiều khơng gian lưu trữ chưa dùng đến Những hạn chế mơ hình “thiết bị lưu trữ kết nối trực tiếp” lý thúc đẩy cơng nghệ lưu trữ sang hệ mới, hệ “mạng lưu trữ” Mạng lưu trữ có tiềm ñược ứng dụng rộng rãi ưu ñiểm sau: - Mạng lưu trữ ñưa khả mở rộng, cho phép kết nối hàng ngàn thiết bị lưu trữ phân tán phạm vi rộng lớn - Mạng lưu trữ cho phép lưu chuyển liệu thiết bị lưu trữ mà không chiếm dụng băng thông mạng cục trung chuyển qua máy chủ - Mạng lưu trữ cho phép cấu hình lại bảo trì hệ thống lưu trữ mà khơng u cầu dừng hoạt động hệ thống _ - Hoàng Dương Thịnh – Lớp Cao học CNTT 2004 – ðHBKHN- -4– - Luận văn thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu mạng lưu trữ ñề xuất phương án mạng lưu trữ ứng dụng cho Tổng Công ty Bảo hiểm Việt Nam - - Mạng lưu trữ cung cấp giải pháp quản lý tập trung lực lưu trữ Mấy năm gần ñây, thị trường SAN ñạt mức tăng trưởng cao nhờ hỗ trợ đa dạng hóa giải pháp kết nối Theo thống kê của tổ chức Gartner Group’s Dataquest, riêng thị trường Nhật ñã ñạt doanh thu 7.2 tỷ la mỹ đạt mức tăng trưởng 17.5% năm 2005 Cơng nghệ SAN áp dụng nhiều nước giới Ở Việt Nam, cơng nghệ SAN gây quan tâm thời gian gần ñây bước ñầu ñược ứng dụng Luận văn tập trung nghiên cứu công nghệ SAN, tình hình phát triển SAN giới khả ứng dụng công nghệ SAN Việt Nam, qua xây dựng giải pháp thích hợp lưu trữ khối lượng liệu lớn doanh nghiệp cụ thể Cấu trúc luận văn bao gồm: Phần: “Mở ñầu” giới thiệu hình thành cơng nghệ lưu trữ SAN, tiềm SAN Chương 1: “Mạng lưu trữ - SAN” Tổng quan hệ thống mạng lưu trữ: khái niệm bản, thành phần chính, ứng dụng mạng SAN, việc quản lý khai thác mạng SAN Chương 2: “IP SAN” Phân tích chi tiết hai giao thức iFCP iSCSI Các giao thức ñược sử dụng làm sở phát triển công nghệ SAN dựa tảng IP Chương 3: “Ứng dụng SAN giải toán thực tiễn”, thiết kế mạng lưu trữ giải toán lưu trữ khối lượng liệu lớn Tổng Công ty Bảo Hiểm Việt Nam ( Bảo Việt) Cuối cùng, phần: “Kết luận” tổng hợp lại nghiên cứu luận văn, giới thiệu số hướng phát triển khắc phục số hạn chế SAN _ - Hoàng Dương Thịnh – Lớp Cao học CNTT 2004 – ðHBKHN- -5– - Luận văn thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu mạng lưu trữ ñề xuất phương án mạng lưu trữ ứng dụng cho Tổng Công ty Bảo hiểm Việt Nam - CHƯƠNG 1: MẠNG LƯU TRỮ - SAN 1.1 Mạng lưu trữ gì? Mạng lưu trữ SAN (Storage Area Network) ñược ñịnh nghĩa mạng dành riêng liên kết máy chủ thiết bị lưu trữ [6] Nó có cấu trúc tương tự mạng cục (LAN) tách biệt khỏi mạng cục Máy chủ thiết bị lưu trữ gọi nút (node) mạng lưu trữ Sơ ñồ mạng lưu trữ ñược thể qua hình Desktop Workstation Laptop computer Network & LAN Server Server Main frame Storage Area Network Disk array Tape drive Disk array Hình - Sơ đồ mạng lưu trữ Mạng lưu trữ giải pháp kết nối thiết bị lưu trữ với máy chủ SAN sử dụng tiến công nghệ mạng nhằm nâng cao băng thông, hiệu thực thi ñộ sẵn sàng cao cho hệ thống lưu trữ [6] Mạng lưu trữ ñược sử dụng ñể kết nối: mạng ñĩa ñược chia sẻ (Shared Storage Array), cụm máy chủ (Cluster Server), ñĩa hay ổ băng từ máy tính lớn (MainFrame Disk or Tape) với máy chủ máy trạm ðơn giản, mạng lưu trữ mạng thông thường _ - Hoàng Dương Thịnh – Lớp Cao học CNTT 2004 – ðHBKHN- -6– - Luận văn thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu mạng lưu trữ ñề xuất phương án mạng lưu trữ ứng dụng cho Tổng Công ty Bảo hiểm Việt Nam - ñược tạo nên từ giao diện thiết bị lưu trữ Do mạng lưu trữ tách biệt với hệ thống mạng thông thường nên hoạt ñộng không chiếm băng thông hệ thống mạng Mạng lưu trữ thể hướng chia sẻ không gian lưu trữ mới, cho phép nhiều máy chủ chia sẻ không gian lưu trữ Mạng lưu trữ hỗ trợ ba kiểu trao ñổi liệu: - Máy chủ tới thiết bị lưu trữ: kiểu kết nối truyền thống, mạng lưu trữ có ưu điểm lớn cho phép nhiều máy chủ truy xuất lúc tới thiết bị lưu trữ - Máy chủ tới máy chủ: sử dụng mạng lưu trữ làm ñường truyền thông máy chủ - Thiết bị lưu trữ tới thiết bị lưu trữ: cho phép truyền tải liệu thiết bị lưu trữ mà khơng có can thiệp máy chủ ðiều giúp cho liệu ñược truyền tải nhanh ñồng thời không tốn thời gian xử lý CPU Tuy cấu trúc giống mạng thông thường, mạng lưu trữ SAN có số khác biệt tạo dựng từ giao diện thiết bị lưu trữ Nếu mạng thơng thường giao diện kết nối có dạng mạng lưu trữ giao diện kết nối chuẩn kết nối song song 1.2 Thiết bị lưu trữ gắn mạng (NAS - Network Attached Storage) Thiết bị lưu trữ gắn mạng (NAS - Network Attached Storage) dãy ñĩa gắn trực tiếp với mạng LAN thông qua giao diện kết nối Ethernet [6] Với chức máy chủ mô hình Client/Server, NAS có vi xử lý riêng, hệ ñiều hành riêng ñối tượng xử lý file ðại diện tiêu biểu cho mơ hình thiết bị lưu trữ gắn mạng Server Message Block Network File System _ - Hoàng Dương Thịnh – Lớp Cao học CNTT 2004 – ðHBKHN- -7– - Luận văn thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu mạng lưu trữ ñề xuất phương án mạng lưu trữ ứng dụng cho Tổng Công ty Bảo hiểm Việt Nam - Ethernet NAS Processor IDE, SCSI Disk Hình - Kiến trúc NAS Phân biệt NAS với SAN: dựa phương thức trao ñổi liệu theo file hay khối (block) NAS truyền tải file qua giao thức hướng file NFS (Network File System) hay CIFS (Common Internet File System) SAN truyền tải khối giao thức hướng khối SCSI-3 NAS Data Base Applications Block I/O Block I/O converted to File I/O protocol IP Network File Protocols (NFS, CIFS ) FCP SAN Data Base Applications Block I/O FC Network SCSI Protocols iSCSI SAN Data Base Applications Block I/O IP Network iSCSI Protocols File I/O protocol converted to Block I/O Pooled Storage Pooled Storage Pooled Storage Hình - So sánh NAS SAN 1.3 Các thành phần mạng lưu trữ - SAN Components 1.3.1 Máy chủ SAN Máy chủ SAN phần tử tính tốn gắn trực tiếp vào mạng SAN [3] Máy chủ SAN có nhiệm vụ quản lý tơpơ mạng trừu tượng hóa thiết bị lưu trữ Máy chủ SAN hoạt động nhiều hệ ñiều hành khác _ - Hoàng Dương Thịnh – Lớp Cao học CNTT 2004 – ðHBKHN- ... thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu mạng lưu trữ ñề xuất phương án mạng lưu trữ ứng dụng cho Tổng Công ty Bảo hiểm Việt Nam - CHƯƠNG 1: MẠNG LƯU TRỮ - SAN 1.1 Mạng lưu trữ gì? Mạng lưu trữ SAN (Storage... thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu mạng lưu trữ ñề xuất phương án mạng lưu trữ ứng dụng cho Tổng Công ty Bảo hiểm Việt Nam - - Mạng lưu trữ cung cấp giải pháp quản lý tập trung lực lưu trữ Mấy năm gần... văn thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu mạng lưu trữ ñề xuất phương án mạng lưu trữ ứng dụng cho Tổng Công ty Bảo hiểm Việt Nam - MỞ ðẦU Trước ñây hệ thống máy tính lớn thường sử dụng để quản lý tập trung
