Sistemi di archiviazione SAN: salvare in modo sicuro dati di grandi dimensioni

Con il termine Storage Area Network (SAN) si indica una rete di archiviazione che serve per il collegamento dei sistemi di dischi rigidi ai sistemi server. Nella SAN, la capacità di memoria totale, messa a disposizione su supporti di memoria come HDD, SSD, Disk Array o Tape Libraries (libreria di nastri), viene salvata su un’unità di memoria virtuale e gestita centralmente. L’accesso al sistema SAN avviene configurando il server corrispondente. La rete di archiviazione viene gestita parallelamente a una LAN (Local Area Network) e mette a disposizione per questa rete di computer l’intera memoria di massa. La SAN può essere considerata come una rete secondaria, usata per trasferire i dati alla memoria di massa. I server SAN svolgono una funzione di raccordo e non devono trovarsi per forza nello stesso luogo fisico degli hard disk. Inoltre, la rete SAN funziona indipendentemente dal sistema operativo in uso sulla memoria del computer a cui si accede. Per questo una Storage Area Network è l’ideale per la gestione dei file su una multipiattaforma.

I sistemi SAN sono stati sviluppati con l’idea di risolvere i problemi di gestione provocati spesso dai dischi fissi dedicati nei sistemi di server. Grazie alla capienza della memoria virtuale condivisa in uso, le Storage Area Network sono molto più efficaci e flessibili per la gestione di dati di grandi dimensioni. Al contrario delle soluzioni semplici di memoria di rete come la Network Attached Storage (NAS), la SAN offre il vantaggio che la LAN, grazie alla rete aggiuntiva, non viene sovraccaricata al momento dell’accesso ai dati della memoria di massa.

La configurazione di una Storage Area Network è complessa e costosa, dato che l’acquisto di un’architettura completa presuppone in genere un hardware molto caro. A parte il cablaggio, servono essenzialmente tre componenti di base: il server SAN, switch Fibre Channel e supporti di memoria.

• Fibre Channel Fabric: in ambito informatico si indica come “fabric“ (tessuto) una rete di cavi e switch che presentano un’alta ridondanza per via dei molteplici collegamenti trasversali. Ciò consente, oltre ad un’elevata trasmissione dati, un’alta banda larga e una maggiore stabilità. Questo tessuto, composto da uno switch Fibre Channel e cavi in fibra ottica, è il fulcro della Storage Area Network. Qui vengono collegati tutti i dispositivi nella SAN allo switch Fibre Channel cosicché possano avvenire in tempo reale le connessioni necessarie per un accesso dati tra il mittente e il destinatario. La Fibre Channel si è imposta come standard per la trasmissione continua ad alta velocità per le reti di archiviazione e consente una trasmissione dei dati fino ad un massimo di 16 Gbit/s.

• Elementi di archiviazione: nella Storage Area Network vengono utilizzati generalmente come supporti di memoria i disk array. Si tratta di dispositivi che comprendono più dischi rigidi (HDD o SSD) per la memoria di massa. Per consentire un’alta disponibilità dei dati salvati, i moderni disk array possiedono un controllore (controller) che si occupa della ridondanza dei dati e del bilanciamento del carico al momento del loro trasferimento. Così la sicurezza dei dati e la velocità di trasferimento aumentano. La realizzazione di un processo di memorizzazione ridondante avviene generalmente tramite i sistemi RAID (Redundant Array of Independent Disks - insieme ridondante di dischi indipendenti) che salvano i dischi rigidi fisici di un disk array su un drive logico. Alternativamente si possono mettere al sicuro in una SAN anche le tape libraries o i singoli dischi rigidi.

• Server SAN: per garantire una facile interazione con l’unità di memoria virtuale, ogni sistema SAN ha bisogno di server appositamente configurati che ripartiscano l’accesso ai dati e svolgano una funzione di raccordo tra la rete di archiviazione e i terminali connessi all’interno della LAN. Per questo i server SAN vengono collegati allo switch Fibre Channel attraverso interfacce hardware specifiche, i cosiddetti host bus adapter (HBA).

Una Storage Area Network si basa sull’alta disponibilità. In ambito informatico è intesa la capacità di un computer di garantire comunque il funzionamento di applicazioni rilevanti, malgrado possibili instabilità dei singoli componenti hardware.

Duplicazione delle componenti hardware

I fornitori di hosting garantiscono generalmente una disponibilità del 99,99 percento della messa a disposizione dei loro servizi come lo spazio web, il database dell’hosting o dei sistemi e-commerce, che corrisponde a un tempo di down massimo di 52:36 minuti all’anno. Una disponibilità simile può essere garantita nei sistemi SAN solo tramite una duplicazione di tutti i componenti coinvolti nella rete. In ambienti ad elevate prestazioni si è soliti utilizzare come standard i due switch Fibre Channel e gli host bus adapter Dual Port per garantire un funzionamento stabile. Nel caso in cui un componente della rete non fosse più raggiungibile, c’è così sempre una strada alternativa per giungere al sistema di archiviazione SAN. La possibilità di un server di accedere attraverso diversi host bus adapter agli stessi disk array si chiama multipath (multipercorso). Il multipath è la base per ottenere la ridondanza voluta nella rete SAN.

Cicli di memoria ridondanti

Se l’archiviazione SAN è alimentata dai disk array, la ridondanza necessaria dell’unità di memoria virtuale è generalmente data dalle implementazioni RAID, visto che i dati in un sistema RAID completo sono salvati principalmente su almeno due diversi supporti di memoria fisici. Così la stabilità e la disponibilità dell’unità di memoria aumenta tramite l’impiego di due Controller RAID indipendenti.  Per proteggersi dagli incidenti, che possono compromettere il sistema, si consiglia di memorizzare gli stessi dati in luoghi differenti. La configurazione di una rete di archiviazione ridondante comprende anche un metodo di prevenzione, il cosiddetto disaster recovery. Le aziende devono avere perciò una doppia versione dei componenti di rete per l’alimentazione, la ventilazione e gli elementi per il raffreddamento.

Gli amministratori di una rete SAN approfittano della memorizzazione delle capacità di diversi supporti di memoria fisici su una base di memorizzazione virtuale, messa a disposizione per un numero indefinito di server in maniera flessibile e indipendentemente dalla piattaforma utilizzata. Questo isolamento dei supporti di memoria e del relativo server permette una gestione semplificata e una scalabilità della capacità di memorizzazione disponibile e alleggerisce la LAN. La Storage Area Network, basata sulla tecnica a fibra ottica, supporta un’alta trasmissione dei dati grazie all’interfaccia standard Fibre Channel.

Il multipath e il Fibre Channel, basato su un collegamento trasversale, evitano i sovraccarichi e garantiscono una disponibilità costante dei dati salvati nell’archiviazione SAN. Per l’accesso possono essere utilizzate strade sempre diverse per l’interazione tra i dati e gli utenti. La distribuzione ridondante dei dati su più sistemi fisici garantisce un’alta sicurezza dei contenuti salvati e per questo subentrano meno ritardi nell’accesso simultaneo ai dati. Per via dell’efficace gestione di memorizzazione, l’archiviazione SAN è spesso utilizzata nel web hosting come base per i server virtuali, offerti ai clienti che utilizzano soluzioni Cloud come “Infracture as a Service” (IaaS).