Una red de área de almacenamiento ( SAN ) o red de almacenamiento es una red informática que proporciona acceso a almacenamiento de datos consolidado a nivel de bloque . Las SAN se utilizan principalmente para acceder a dispositivos de almacenamiento de datos , como matrices de discos y bibliotecas de cintas desde servidores , de modo que los dispositivos aparezcan ante el sistema operativo como almacenamiento de conexión directa . Una SAN suele ser una red dedicada de dispositivos de almacenamiento a los que no se puede acceder a través de la red de área local (LAN).
Aunque una SAN solo proporciona acceso a nivel de bloque, los sistemas de archivos creados sobre SAN sí brindan acceso a nivel de archivo y se conocen como sistemas de archivos de disco compartido .
Las configuraciones de SAN más nuevas permiten SAN híbrido [1] y permiten el almacenamiento en bloque tradicional que aparece como almacenamiento local pero también almacenamiento de objetos para servicios web a través de API.
Las redes de área de almacenamiento (SAN) a veces se denominan redes detrás de los servidores [2] : 11 e históricamente se desarrollaron a partir de un modelo de almacenamiento de datos centralizado, pero con su propia red de datos . Una SAN es, en su forma más simple, una red dedicada para el almacenamiento de datos. Además de almacenar datos, las SAN permiten la copia de seguridad automática de los datos y la supervisión del almacenamiento y del proceso de copia de seguridad. [3] : 16–17 Una SAN es una combinación de hardware y software. [3] : 9 Surgió de arquitecturas de mainframe centradas en datos , donde los clientes de una red pueden conectarse a varios servidores que almacenan diferentes tipos de datos. [3] : 11 Para escalar las capacidades de almacenamiento a medida que crecían los volúmenes de datos, se desarrolló el almacenamiento de conexión directa (DAS), en el que se conectaban matrices de discos o simplemente un grupo de discos (JBOD) a los servidores. En esta arquitectura, se pueden agregar dispositivos de almacenamiento para aumentar la capacidad de almacenamiento. Sin embargo, el servidor a través del cual se accede a los dispositivos de almacenamiento es un único punto de falla , y una gran parte del ancho de banda de la red LAN se utiliza para acceder, almacenar y realizar copias de seguridad de los datos. Para resolver el problema del punto único de falla, se implementó una arquitectura de almacenamiento compartido de conexión directa , donde varios servidores podían acceder al mismo dispositivo de almacenamiento. [3] : 16-17
DAS fue el primer sistema de almacenamiento en red y todavía se utiliza ampliamente cuando los requisitos de almacenamiento de datos no son muy altos. A partir de ahí se desarrolló la arquitectura de almacenamiento conectado a la red (NAS), donde uno o más servidores de archivos dedicados o dispositivos de almacenamiento están disponibles en una LAN. [3] : 18 Por lo tanto, la transferencia de datos, especialmente para la copia de seguridad, todavía se realiza a través de la LAN existente. Si se almacenaba más de un terabyte de datos a la vez, el ancho de banda de la LAN se convertía en un cuello de botella. [3] : 21–22 Por lo tanto, se desarrollaron SAN, donde se conectó una red de almacenamiento dedicada a la LAN y se transfirieron terabytes de datos a través de una red dedicada de alta velocidad y ancho de banda. Dentro de la SAN, los dispositivos de almacenamiento están interconectados. La transferencia de datos entre dispositivos de almacenamiento, como por ejemplo para copias de seguridad, ocurre detrás de los servidores y debe ser transparente. [3] : 22 En una arquitectura NAS, los datos se transfieren utilizando los protocolos TCP e IP a través de Ethernet . Se desarrollaron distintos protocolos para SAN, como Fibre Channel , iSCSI , Infiniband . Por lo tanto, las SAN suelen tener sus propios dispositivos de red y almacenamiento, que deben comprarse, instalarse y configurarse. Esto hace que las SAN sean inherentemente más caras que las arquitecturas NAS. [3] : 29
Las SAN tienen sus propios dispositivos de red, como conmutadores SAN. Para acceder a la SAN se utilizan los llamados servidores SAN, que a su vez se conectan a adaptadores de host SAN . Dentro de la SAN, se pueden interconectar una variedad de dispositivos de almacenamiento de datos, como matrices de discos compatibles con SAN, JBODS y bibliotecas de cintas . [3] : 32, 35–36
Se dice que los servidores que permiten el acceso a la SAN y sus dispositivos de almacenamiento forman la capa de host de la SAN. Dichos servidores tienen adaptadores de host, que son tarjetas que se conectan a las ranuras de la placa base del servidor (generalmente ranuras PCI) y se ejecutan con el firmware y el controlador de dispositivo correspondientes . A través de los adaptadores de host, el sistema operativo del servidor puede comunicarse con los dispositivos de almacenamiento en la SAN. [4] : 26
En las implementaciones de canal de fibra, un cable se conecta al adaptador de host a través del convertidor de interfaz gigabit (GBIC). Los GBIC también se utilizan en conmutadores y dispositivos de almacenamiento dentro de la SAN, y convierten bits digitales en impulsos de luz que luego pueden transmitirse a través de cables Fibre Channel. Por el contrario, el GBIC convierte los impulsos de luz entrantes nuevamente en bits digitales. El predecesor del GBIC se llamó módulo de enlace gigabit (GLM). [4] : 27
La capa de estructura consta de dispositivos de red SAN que incluyen conmutadores SAN , enrutadores, puentes de protocolo, dispositivos de puerta de enlace y cables. Los dispositivos de red SAN mueven datos dentro de la SAN o entre un iniciador , como un puerto HBA de un servidor, y un destino , como el puerto de un dispositivo de almacenamiento.
Cuando se construyeron las SAN por primera vez, los concentradores eran los únicos dispositivos compatibles con Fibre Channel, pero se desarrollaron conmutadores Fibre Channel y ahora los concentradores rara vez se encuentran en las SAN. Los conmutadores tienen la ventaja sobre los concentradores de que permiten que todos los dispositivos conectados se comuniquen simultáneamente, ya que un conmutador proporciona un enlace dedicado para conectar todos sus puertos entre sí. [4] : 34 Cuando se construyeron las SAN por primera vez, el canal de fibra tuvo que implementarse sobre cables de cobre; hoy en día, los cables de fibra óptica multimodo se utilizan en las SAN. [4] : 40
Las SAN generalmente se construyen con redundancia, por lo que los conmutadores SAN están conectados con enlaces redundantes. Los conmutadores SAN conectan los servidores con los dispositivos de almacenamiento y, por lo general, no bloquean, lo que permite la transmisión de datos a través de todos los cables conectados al mismo tiempo. [4] : 29 conmutadores SAN están configurados con fines de redundancia en una topología mallada . Un único conmutador SAN puede tener tan solo 8 puertos y hasta 32 puertos con extensiones modulares. [4] : 35 Los llamados conmutadores de clase directora pueden tener hasta 128 puertos. [4] : 36
En las SAN conmutadas, se utiliza el protocolo de tejido conmutado FC-SW-6 de canal de fibra, según el cual cada dispositivo de la SAN tiene una dirección de nombre mundial (WWN) codificada en el adaptador de bus de host (HBA). Si un dispositivo está conectado a la SAN, su WWN se registra en el servidor de nombres del conmutador SAN. [4] : 47 En lugar de un WWN, o nombre de puerto mundial (WWPN), los proveedores de dispositivos de almacenamiento SAN Fibre Channel también pueden codificar un nombre de nodo mundial (WWNN). Los puertos de los dispositivos de almacenamiento suelen tener un WWN que comienza con 5, mientras que los adaptadores de bus de los servidores comienzan con 10 o 21. [4] : 47
El protocolo SCSI ( Small Computer Systems Interface ) serializado se utiliza a menudo además del protocolo de estructura conmutada Fibre Channel en servidores y dispositivos de almacenamiento SAN. La interfaz de sistemas informáticos pequeños de Internet (iSCSI) a través de Ethernet y los protocolos Infiniband también se pueden encontrar implementados en SAN, pero a menudo están conectados en puente a la SAN Fibre Channel. Sin embargo, están disponibles dispositivos de almacenamiento Infiniband e iSCSI, en particular matrices de discos. [4] : 47–48
Se dice que los distintos dispositivos de almacenamiento en una SAN forman la capa de almacenamiento . Puede incluir una variedad de dispositivos de disco duro y cinta magnética que almacenan datos. En las SAN, las matrices de discos se unen mediante un RAID , lo que hace que muchos discos duros parezcan y funcionen como un gran dispositivo de almacenamiento. [4] : 48 Cada dispositivo de almacenamiento, o incluso partición en ese dispositivo de almacenamiento, tiene un número de unidad lógica (LUN) asignado. Este es un número único dentro de la SAN. Cada nodo de la SAN, ya sea un servidor u otro dispositivo de almacenamiento, puede acceder al almacenamiento haciendo referencia al LUN. Los LUN permiten segmentar la capacidad de almacenamiento de una SAN e implementar controles de acceso. A un servidor particular, o a un grupo de servidores, se le puede dar, por ejemplo, solo acceso a una parte particular de la capa de almacenamiento SAN, en forma de LUN. Cuando un dispositivo de almacenamiento recibe una solicitud para leer o escribir datos, verificará su lista de acceso para establecer si el nodo, identificado por su LUN, tiene permiso para acceder al área de almacenamiento, también identificada por un LUN. [4] : 148–149 El enmascaramiento de LUN es una técnica mediante la cual el adaptador de bus de host y el software SAN de un servidor restringen los LUN para los cuales se aceptan comandos. Al hacerlo, se enmascaran los LUN a los que el servidor nunca debe acceder. [4] : 354 Otro método para restringir el acceso al servidor a determinados dispositivos de almacenamiento SAN es el control de acceso basado en estructura, o zonificación, que aplican los dispositivos y servidores de red SAN. Según la zonificación, el acceso al servidor está restringido a los dispositivos de almacenamiento que se encuentran en una zona SAN particular. [5]
Se utiliza una capa de mapeo a otros protocolos para formar una red:
Las redes de almacenamiento también se pueden construir utilizando tecnologías Serial Attached SCSI (SAS) y Serial ATA (SATA). SAS evolucionó a partir del almacenamiento SCSI de conexión directa. SATA evolucionó a partir del almacenamiento de conexión directa Parallel ATA . Los dispositivos SAS y SATA se pueden conectar en red mediante expansores SAS .
La Storage Networking Industry Association (SNIA) define una SAN como "una red cuyo objetivo principal es la transferencia de datos entre sistemas informáticos y elementos de almacenamiento". Pero una SAN no se compone sólo de una infraestructura de comunicaciones, también cuenta con una capa de gestión de software . Este software organiza los servidores, los dispositivos de almacenamiento y la red para que los datos puedan transferirse y almacenarse. Debido a que una SAN no utiliza almacenamiento de conexión directa (DAS), los dispositivos de almacenamiento en la SAN no pertenecen ni son administrados por un servidor. [2] : 11 Una SAN permite que un servidor acceda a una gran capacidad de almacenamiento de datos y otros servidores también pueden acceder a esta capacidad de almacenamiento. [2] : 12 Además, el software SAN debe garantizar que los datos se muevan directamente entre dispositivos de almacenamiento dentro de la SAN, con una mínima intervención del servidor. [2] : 13
El software de administración SAN se instala en uno o más servidores y clientes de administración en los dispositivos de almacenamiento. Se han desarrollado dos enfoques en el software de gestión SAN: gestión dentro de banda y fuera de banda. Dentro de banda significa que los datos de administración entre el servidor y los dispositivos de almacenamiento se transmiten en la misma red que los datos de almacenamiento. Mientras que fuera de banda significa que los datos de gestión se transmiten a través de enlaces dedicados. [2] : 174 El software de administración SAN recopilará datos de administración de todos los dispositivos de almacenamiento en la capa de almacenamiento. Esto incluye información sobre fallas de lectura y escritura, cuellos de botella en la capacidad de almacenamiento y fallas de los dispositivos de almacenamiento. El software de gestión SAN puede integrarse con el Protocolo simple de gestión de red (SNMP). [2] : 176
En 1999, se introdujo el Modelo de información común (CIM), un estándar abierto, para administrar dispositivos de almacenamiento y proporcionar interoperabilidad. La versión basada en web de CIM se llama Administración empresarial basada en web (WBEM) y define objetos de dispositivos de almacenamiento SAN y transacciones de procesos. . El uso de estos protocolos implica un administrador de objetos CIM (CIMOM), para administrar objetos e interacciones, y permite la administración central de dispositivos de almacenamiento SAN. La administración básica de dispositivos para SAN también se puede lograr a través de la Especificación de interfaz de administración de almacenamiento (SMI-S), donde los objetos y procesos CIM se registran en un directorio. Las aplicaciones y subsistemas de software pueden entonces recurrir a este directorio. [2] : También están disponibles 177 aplicaciones de software de gestión para configurar dispositivos de almacenamiento SAN, permitiendo, por ejemplo, la configuración de zonas y LUN. [2] : 178
En última instancia, muchos proveedores ofrecen dispositivos de almacenamiento y redes SAN y cada proveedor de SAN tiene su propio software de gestión y configuración. La administración común en SAN que incluyen dispositivos de diferentes proveedores solo es posible si los proveedores ponen la interfaz de programación de aplicaciones (API) para sus dispositivos a disposición de otros proveedores. En tales casos, el software de gestión SAN de nivel superior puede gestionar los dispositivos SAN de otros proveedores. [2] : 180
En una SAN, los datos se transfieren, almacenan y se accede a ellos a nivel de bloque. Como tal, una SAN no proporciona abstracción de archivos de datos , solo operaciones y almacenamiento a nivel de bloque . Los sistemas operativos de servidor mantienen sus propios sistemas de archivos en sus propios LUN dedicados y no compartidos en la SAN, como si fueran locales para ellos mismos. Si varios sistemas simplemente intentaran compartir un LUN, interferirían entre sí y corromperían rápidamente los datos. Cualquier intercambio planificado de datos en diferentes computadoras dentro de un LUN requiere software. Los sistemas de archivos se han desarrollado para funcionar con software SAN para proporcionar acceso a nivel de archivos. Estos se conocen como sistema de archivos de disco compartido .
Los sistemas de edición de vídeo requieren tasas de transferencia de datos muy altas y una latencia muy baja. Las SAN en medios y entretenimiento a menudo se denominan sin servidor debido a la naturaleza de la configuración que coloca los clientes de escritorio del flujo de trabajo de video (ingesta, edición, reproducción) directamente en la SAN en lugar de conectarlos a servidores. El control del flujo de datos lo gestiona un sistema de archivos distribuido. El control del uso del ancho de banda por nodo, a veces denominado calidad de servicio (QoS), es especialmente importante en la edición de vídeo, ya que garantiza un uso justo y priorizado del ancho de banda en toda la red.
SAN Storage QoS permite calcular y mantener el rendimiento de almacenamiento deseado para los clientes de la red que acceden al dispositivo. Algunos factores que afectan SAN QoS son:
Alternativamente, se puede utilizar el sobreaprovisionamiento para proporcionar capacidad adicional para compensar las cargas máximas de tráfico de la red. Sin embargo, cuando las cargas de la red no son predecibles, el sobreaprovisionamiento puede eventualmente causar que todo el ancho de banda se consuma por completo y la latencia aumente significativamente, lo que resulta en una degradación del rendimiento de SAN.
La virtualización del almacenamiento es el proceso de abstraer el almacenamiento lógico del almacenamiento físico. Los recursos de almacenamiento físico se agregan en grupos de almacenamiento, a partir de los cuales se crea el almacenamiento lógico. Presenta al usuario un espacio lógico para el almacenamiento de datos y maneja de forma transparente el proceso de mapeo a la ubicación física, un concepto llamado transparencia de ubicación . Esto se implementa en matrices de discos modernas, a menudo utilizando tecnología patentada por el proveedor. Sin embargo, el objetivo de la virtualización del almacenamiento es agrupar múltiples conjuntos de discos de diferentes proveedores, dispersos en una red, en un único dispositivo de almacenamiento. De este modo, el único dispositivo de almacenamiento se puede gestionar de manera uniforme. [8]