Introduction aux systèmes de stockages déportés (SAN & NAS)

Par Boukhari Najib & Yachou El Hassan

1.Introduction.

Historique.

Pour mieux comprendre le stockage en réseau, un petit retour en arrière s'impose.
Le système de stockage déporté n’est que l’évolution du réseau dit attaché. A l'heure actuelle, la plupart des systèmes de stockage informatiques,sont des réseaux attachés, appelés DAS (Direct Attached System). Ceux-ci constituent un ensemble de disques, physiquement lié à une seule unité de commande, serveur de fichiers ou mainframe.

Les sauvegardes étaient effectuées sur des bandes magnétique et autres supports physiques tels que des piles de disques RAID. Mais cette topologie entraîne l’indisponibilité des données lors d'une panne de la machine.

La technologie a évolué grâce à certain facteurs comme des accès pas assez rapides et trop restrictifs, et surtout par l'augmentation d'éléments à sauvegarder tels que les messageries et serveurs web.

Voici un schéma permettant de mieux comprendre les problèmes liés à une architecture de
type DAS, dans un LAN Ethernet ou ATM (par exemple) :

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Ces deux facteurs ont conduit au développement de deux architectures de stockage en réseau.

2.Présentation du NAS (Network Attached Storage).

Le stockage NAS désigne la ressource de stockage qui est directement connectée au réseau Ethernet de l'entreprise.
Un seul serveur NAS peut, dans certains cas, traiter jusqu’à 30 connexions Ethernet simultanément.

Les solutions NAS sont typiquement configurées comme des serveurs de fichiers accédés par des stations de travail et des serveurs au travers d’un protocole réseau comme le TCP/IP, et des applications comme le NFS (network File System) ou CIFS (Common Internet File System) pour l’accès aux fichiers.
Le serveur NAS permet donc à de multiples clients de partager des fichiers de manière transparente, comme si ces fichiers étaient locaux.

Le stockage NAS désigne un produit spécifique qui se situe à mi-chemin entre le serveur d'applications et le système de fichiers mais est tout de fois un serveur à part entière qui dispose de son propre système d'exploitation.
Il permet d'ajouter des capacités de stockage sans avoir à immobiliser le réseau. De plus, comme le stockage NAS ignore le système de fichiers, les clients peuvent accéder aux mêmes informations et les partager même s'ils utilisent différents systèmes d'exploitation.

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Inconvénient :

Toutefois, le stockage NAS ne peut envoyer que des fichiers, et non des blocs de données. Et le fait que celui-ci utilise le réseau IP de l’entreprise, peut engendrer des congestions de ce dernier, particulièrement pour de gros transferts de données.

Avantage :

Son administration est simplifié, une interface WEB accessible grâce à l’adresse IP ou le nom réseau du NAS, permet à l’administrateur de configurer son NAS ainsi que de gérer les groupes d’utilisateurs par exemple. Et il y a aussi un coût très faible par rapport au SAN

Fonctions internes

Voir : Les points fort du NAS

3.Présentation du SAN (Storage Area Network).

Pour désengorger le réseau de l'entreprise, ce système a été inventé sous forme de réseau secondaire intégralement dédié au stockage.
C'est un réseau physique en fibre optique ( Fibre Channel ou FC), dont le but est de permettre la mise en relation de serveurs avec des baies de disques.
La Fibre Channel est basée sur des normes de transports au niveau du gigabit, qui est optimisé pour le stockage et autres applications à haute vitesse.
Actuellement , il est de 1 gigabit (full duplex) de vitesses.
La Fibre Channel atteindra jusqu'à 400Mbps de vitesses de transfert en duplex dans un proche avenir.

Les données stockées sont routées et hiérarchisées via des commutateurs dit SAN, et chaque serveur est relié au commutateur via sa carte HBA : Host Bus Adapter(carte d'interface Fiber Channel).

Le SAN connecte l’ensemble des unités de stockages et des serveurs.
Il s'agit de dissocier le stockage des serveurs et de développer un réseau secondaire en parallèle, réseau exclusivement réservé à cette opération, ce qui permettra de désengorger le réseau local.
Les sauvegardes se font par blocs de données, ce qui accélère la vitesse.

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4.Principales différences entre le SAN et le NAS.

SAN NAS
Orienté paquets SCSI Orienté fichier
Basé sur le protocole Fibre Channel Basé sur le protocole Ethernet
Le stockage est isolé et protégé de l'accès client général Conçu spécifiquement pour un accès client général
Support des applications serveur avec haut niveau de performances SCSI Support des applications client dans un environnement NFS/CIFS hétérogène
Le déploiement est souvent complexe Peut être installé rapidement et facilement

5.Topologies du SAN.

En ce qui concerne le SAN il existe 3 topologies.

1.La topologie « point à point »

C’est la topologie la plus simple qui relie 2 entités. Dans ce cas se sont un serveur et une unité de disques. Les 2 entités ainsi reliées disposent de la totalité de la bande passante.

Les configurations « point-à-point » sont souvent les plus anciennes. Le protocole était alors limité à 25Mo/s à cause des performances des serveurs et des disques.

Les configurations point à point sont encore tout à fait adaptées à des environnements simples, bien que l’augmentation des débits, et le développement des switchs FC aient favorisé l’émergence des deux autres topologies.

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2.La boucle arbitrée.

C’est la topologie la plus fréquente. Elle est moins limitée que la topologie « point à point », et moins onéreuse que la topologie « Fabric ».

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Figure 8 - Topologie en boucle

Les premières boucles ont été réalisées comme l’indique la figure 8. Si un composant est défaillant, la boucle est cassée et les composants de la boucle sont hors circuit.

Les boucles sont actuellement réalisées à l’aide d’un hub qui réalise une topologie en étoile pour une configuration en boucle. Ceci permet de mettre hors circuit un élément défaillant sans casser la boucle.

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Figure 9 - Topologie en boucle – configuration en étoile

Cette topologie est assez souple. Elle permet la connexion de 126 périphériques. Elle est relativement peu coûteuse, mais impose le partage de bande passante.

3.La topologie « fabric ».

Dans une telle configuration, les éléments du SAN sont reliés entre eux par un ou plusieurs Switch. Dans ce cas, chaque port a un débit de 100Mo/s.

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Fonctions internes

Les baies de disques gèrent toutes les fonctions bien connues en matière de sécurité des
données et de redondance ; voici les plus répandues :
- SnapView
Cette fonction permet à partir de snapshots de copier une image à un instant t. Elle permet
ainsi de récupérer des blocs de données qui ont été modifiés ultérieurement :

- MirrorView
Fonction activant le mirroring synchrone entre plusieurs baies ; il y a réplications des données
d'une baie à l'autre.
- Access Logix
Fonction permettant de partitionner/masquer/modifier les LUNs, et d’associer les « hosts » à
leur espace de stockage. les hosts sont attachés au réseau SAN via leur carte HBA (Host Bus
Adaptater) ; c'est une carte réseau exclusivement réservée au SAN (donc propriétaire). Ainsi,
lorsqu'un administrateur attribue un LUN à un host, la carte HBA fait le lien de telle sorte que
le host voie son LUN comme un disque local ; cette carte permet des débits fixes de 800
Mb/s.
- Clustering
Gère les serveurs en cluster sur un même volume (LUN). Des serveurs en cluster peuvent se
partager le même LUN.
- Fail Over
Assure la redondance si tous les équipements sont doublés ; soient 2 cartes HBA par host, 2
commutateurs SAN reliés chacun à une baie différente, ou à un des 2 fonds de panier de la
même baie. Dans ce cas de figure, si l'un des deux chemins possibles tombe, l'autre prend
immédiatement le relais.

6.Conclusion.

Les solutions SAN ou NAS ouvrent des nouvelles perspectives et font du réseau un acteur prépondérant dans le service des données. Mais entreposer un volume important de données n’est pas la seule question. Le vrai enjeu se situe au niveau des services associés à ces données : la disponibilité, les temps de réponse et la sécurité.

L’architecture NAS, près du concept de serveur de fichiers, s’intègre sans bouleversement dans une configuration existante, même de petite taille. Les serveurs NAS se démocratisent ; leur succès réside dans leur souplesse d’utilisation et leur faible coût.

L’architecture SAN impose cependant une transformation du réseau. Le manque d’interopérabilité et les coûts encore élevés sont encore un frein à l’installation de solutions SAN à grande échelle. Cependant, ses intéressantes possibilités devraient permettre au marché du SAN de se développer dans le futur.

Biblio
http://igm.univ-mlv.fr/~duris/NTREZO/20022003/SAN_NAS.pdf
206.167.24.24/RapportDeStages/…/DanielParslow_Réseau%20de%20stockage%20SAN.doc
http://www.allsan.com/sanoverview.php3

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