Современные технологии хранения значительно превосходят те, что предлагались всего лишь пять лет назад. Сами диски стали работать гораздо быстрее: в настоящее время уже не составляет труда отыскать диски со скоростью вращения шпинделя от десяти до пятнадцати тысяч оборотов в минуту. Скорость позиционирования (подвода головки дисковода на нужную дорожку) у таких дисков достигает примерно 3,5 миллисекунд.
Вдобавок, усовершенствованные интерфейсы SCSI и возрастание популярности использования между серверами и устройствами хранения интерфейсов волоконно-оптического канала привели к увеличению скоростей передачи данных до 100 Мбайт/c и выше. Емкость отдельных дисков тоже значительно возросла: на сегодняшний день диски размером 180–250 Гбайт считаются вполне нормальным явлением. Средний показатель MTBF у этих дисков нового поколения тоже является очень высоким и порой превышает миллионы часов.
Новые технологические архитектуры для хранения данных позволяют пользоваться преимуществами всех предыдущих технологий и обеспечивать замечательную поддержку хранения в современных базах данных Oracle. Двумя наиболее популярными из таких архитектур являются системы типа SAN (Storage Area Networks — сети хранения данных) и NAS (Network Attached Storage — подключаемые к сети подсистемы хранения данных). Давайте ознакомимся с ними немного поближе
Системы SAN
Сегодня большие базы данных являются повсеместным явлением, причем базы данных размером в терабайт (1000 Гбайт) уже больше не редкость. Организации стремятся не только обзаводиться несколькими большими базами данных для выполнения своих OLTP-функций, но и также использовать огромные хранилища (warehouses) и киоски (marts) данных для поддержки управления принятием решений. В системах SAN для достижения высокой степени производительности и надежности, которая требуется информационным организациям в современном мире, применяются высокоскоростные соединения и RAID-методики хранения данных.
В современных центрах данных системы SAN довольно часто применяются для оптимизации производительности и надежности. Системы SAN могут быть как очень маленькими, так и чрезвычайно большими, и основаны на использовании самых новейших технологий как в сфере дисковых устройств хранения, так и в сфере сетевых коммуникаций. Обычно устройства хранения подключаются к главному компьютеру через SCSI-устройства. Системы SAN могут подключаться к серверам через высокоскоростные волоконно-оптические каналы при помощи переключателей и концентраторов. Допускается как адаптировать под использование в SAN старые, унаследованные SCSI-устройства, так и применять совершенно новые устройства, предназначенные специально для работы в SAN. Переключатели волоконно-оптических каналов, еще называемые переключателями Brocade, позволяют приводить системы SAN в действие, а концентраторы — эксплуатировать их на расстоянии нескольких миль от главного сервера.
Те организации, которые еще пока не используют систему SAN, наверняка начнут это делать уже в ближайшем будущем. Системы SAM предоставляют организациям массу преимуществ. В частности, они позволяют хранить данные в отдельном месте, не зависящем от серверов, на которых функционируют сами базы данных и прочие приложения, а также выполнять резервное копирование данных без оказания влияния на производительность сети. Кроме того, они облегчают обмен данными между приложениями.
Системы SAN обычно поставляются с уже заготовленной конфигурацией, и в зависимости от политики компании, это может быть зеркальная конфигурация или конфигурация RAID 5. За управление отдельными дисками в системах SAN не отвечает полностью только один администратор системы UNIX, для которого каждый LUN будет выглядеть как один единственный диск, потому что за отображение LUN на лежащие в основе физические диски отвечают контроллеры самого массива хранения. Администратор может использовать утилиту LVM для создания файловых систем на этих LUN-разделах, но только после того, как сначала добавит их в группы томов.
В случае применения массивов хранения на базе RAID контроллеры RAID в SAN будут отправлять серверу запросы ввода-вывода на различных физических дисках в зависимости от выбранного уровня зеркального отображения и контроля четности.
Системы NAS
Попросту говоря, NAS — это “черный ящик”, который подключается к сети и обеспечивает дополнительное место для хранения данных. Размер этого ящика может варьироваться от 2 Гбайт до нескольких терабайт.
Главное отличие между NAS и SAN состоит в том, что обычно все-таки легче увеличивать масштаб базовой системы хранения SAN (с помощью предоставляемого производителем ПО). Например, в SAN можно легко объединять несколько дисков в один том. Что касается системы NAS, то она конфигурируется со своим собственным адресом, что, следовательно, подразумевает перенос устройств хранения с сервера в ящик NAS. Взаимодействие и обмен данными клиентскими серверами в NAS осуществляется по протоколам вроде NFS (Network File System — сетевая файловая система).
Архитектура NAS на самом деле не очень подходит для больших баз данных типа OLTP. На сегодняшний день многие крупные производители устройств хранения для хранения данных вообще и для некоторых баз данных в частности рекомендуют совмещать технологии SAN и NAS, чтобы получать преимущества обоих миров.
Технология InfiniBand
Технология InfiniBand является одной из недавно появившихся сетевых технологий и представляет собой основанную на стандартах альтернативу технологии Ethernet, стремящуюся преодолеть ограничения сетей на базе TCP/IP. Одной из преследуемых при применении сетевых устройств хранения целей является сокращение связанных с вводом-выводом узких мест между ЦП и дисками. Технология InfiniBand идет по другому пути и работает между главным контроллером каналов на сервере и специальным адаптером на компьютере или устройстве хранения, тем самым не требуя шины для ввода и вывода данных. Один канал связи может работать на скорости 2,5 Гбайт/с.
InfiniBand обеспечивает более высокую степень пропускной способности и более низкую степень латентности и использования ресурсов ЦП по сравнению с обычными решениями на основе TCP/IP и Ethernet. Вся информация об этой новой технологии доступна по адресу http://www.infinibandta.org/ibta/.
В случае вовлечения в развитие этой технологий именитых компаний (Microsoft, IBM, Sun, HP и некоторых крупных производителей устройств хранения) можно ожидать серьезного прорыва в области хранения данных. InfiniBand поддерживает свой собственный протокол, который называется SDP (Sockets Direct Protocol — прямой протокол сокетов).
Компонент ASM Oracle
Не следует забывать о том, что какой бы ни была конфигурация RAID и какие бы инструменты LVM не использовались для расслоения или зеркального отображения дисков, в конечном итоге за управление файлами данных все равно отвечает операционная система. Всякий раз, когда возникает необходимость добавить или переместить файлы данных, приходится полагаться на поддерживаемые операционной системой команды манипулирования файлами. Oracle обходит ограничения исходных устройств и разделов за счет использования технологии OCFS (Oracle Cluster File System — кластерная файловая система Oracle), которая представляет собой общую систему хранения и распространяется под свободной лицензией GNU General Public License. Кроме того, OCFS позволяет избегать ассоциируемых с SAN скачков производительности.
В версии Oracle Database 10g появился новый компонент ASM (Automatic Storage Management — Автоматическое управление хранением), который предоставляет администратору баз данных возможность (именно возможность, поскольку применять ASM не обязательно) управлять файлами данных в базах данных напрямую, обходя лежащую в основе операционную систему. В случае применения ASM управлять дисками и файлами данных напрямую не требуется. Вместо этого работа ведется с группами, состоящими из нескольких дисков. Эти группы дисков позволяют избегать использования имен файлов при управлении базой данных.
Применение ASM подобно наличию у Oracle своего собственного встроенного логического диспетчера для управления дисками и файловыми системами. ASM позволяет динамически реорганизовывать дисковое пространство и выполнять операции повторного балансирования во избежание возникновения конфликтов во время ввода-вывода.
Тем, кто тратит приличное количество времени на управление дисками и файловыми системами, пора переходить на гораздо более эффективную систему ASM. Об использовании мощного компонента ASM речь пойдет в следующих заметках моего блога.
