MỞ ĐẦU Máy tính dựa vào thông tin. Thông tin là tài nguyên cơ bản cho tất cả quá trình xử lý máy tính đặt cơ sở trên đó. Thông tin đƣợc lƣu trong các phƣơng tiện lƣu trữ, đƣợc truy cập bởi các ứng dụng thực thi trong máy chủ. Thông tin đƣợc tạo ra và thu đƣợc mỗi giây, mỗi ngày.
Thƣờng thông tin là tài sản của các doanh nghiệp/cơ quan/tổ chức (gọi chung là doanh nghiệp). Thông tin là tiền tệ trong thƣơng mại. Để đảm bảo tất cả giao dịch thƣơng mại đạt kết quả cần phải có đƣợc thông tin chính xác, nhanh chóng. Việc quản lý và bảo vệ thông tin thƣơng mại là sự sống còn cho giá trị trong kinh doanh.
Theo thống kê của Đại học California (Mỹ) ngày 1-10-2004, trong năm 2001, toàn thế giới sản xuất ra một lƣợng thông tin cần lƣu trữ tƣơng đƣơng 6 tỉ gigabyte (GB), tức là 1 GB cho mỗi ngƣời trên trái đất. Trong năm 2005- 2006, lƣợng thông tin đƣợc tạo ra là 57 tỉ GB, lớn hơn toàn bộ lƣợng thông tin đã sản sinh ra trong toàn bộ lịch sử loài ngƣời trƣớc đó. Có thể nhận thấy, một cuộc bùng nổ thông tin lớn chƣa từng có đang diễn ra và công nghệ lƣu trữ sẽ mang tính quyết định cho việc thu thập, chứa đựng và xử lý số thông tin đó sao cho hiệu quả, nếu không chúng ta sẽ rơi vào tình trạng hỗn loạn thông tin. Trong thời đại hiện nay, hoạt động và sự thành công trong hoạt động của hầu hết các doanh nghiệp, phụ thuộc rất nhiều vào hạ tầng công nghệ thông tin (CNTT) của họ.
Xét trên khía cạnh CNTT, cốt lõi cơ bản trong hoạt động của các doanh nghiệp là các quá trình lƣu trữ, xử lý và trao đổi dữ liệu, thông tin. Liên quan đến các quá trình này, và cũng là một trong những thành phần quan trọng bậc nhất của cơ sở hạ tầng thông tin là hệ thống lƣu trữ. Hệ thống lƣu trữ đóng vai trò rất quan trọng trong tổng thể hệ thống hạ tầng thông tin vì nó là nơi lƣu dữ liệu của toàn hệ thống. Lƣợng thông tin đang không ngừng gia tăng theo cấp số nhân, để có thể đảm bảo năng suất lao động cũng nhƣ khả năng cạnh tranh, doanh nghiệp đang có nhu cầu rất lớn về công nghệ lƣu trữ.
Thực hiện đề án tin hoá hoạt động các cơ quan Đảng, từ năm 2000 tại Văn phòng Trung ƣơng (VPTW) đã nghiên cứu đề án “Điện tử hoá Kho lƣu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2 trữ Trung ƣơng Đảng”, đề án này đƣợc thực hiện trong nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn là 5 năm. Trong giai đoạn 2001-2005, VPTW đã tiến hành xong các dự án công nghệ thông tin về xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu dùng chung, số hoá một phần tài liệu trong Kho lƣu trữ Trung ƣơng Đảng, xây dựng hệ thống lƣu trữ dữ liệu. Trong giai đoạn 2006-2010, VPTW tập trung vào một số mục tiêu sau: tiếp tục tiến hành số hoá một số lƣợng lớn tài liệu (khoảng hơn 1.000 trang tài liệu); xây dựng một Kho lƣu trữ điện tử hiện đại có khả năng lƣu trữ lƣợng lớn tài liệu điện tử, đáp ứng nhu cầu khai thác tài liệu lớn và nâng cấp hệ thống lƣu trữ hiện tại. Cá nhân tôi trực tiếp tham gia nhóm xây dựng dự án, vì vậy, tôi lựa chọn một phần công trình của dự án do cá nhân đảm trách để làm nội dung báo cáo luận văn.
Nội dung nghiên cứu là “Thiết kế giải pháp mạng lưu trữ cho Kho lưu trữ điện tử”, đây chỉ là một trong 3 hạng mục công trình của dự án Kho lƣu trữ điện tử. Tính đến tháng 12-2006, dự án đã triển khai xong nội dung “Xây dựng dự án và giải pháp”. Hiện dự án đang lựa chọn đơn vị tƣ vấn thiết kế xây dựng giải pháp chi tiết để phục vụ cho giai đoạn đấu thầu. * * * Luận văn nghiên cứu giải pháp phù hợp cho thiết kế mạng lƣu trữ dữ liệu của Kho Lƣu trữ điện tử của Văn phòng Trung ƣơng.
Nội dung và kết cấu: Chƣơng 1. Giới thiệu về giải pháp mạng lƣu trữ SAN với các đặc tính cơ bản về chức năng, phần tử mạng, đặc trƣng của mạng lƣu trữ. So sánh giải pháp mạng lƣu trữ SAN với các giải pháp lƣu trữ DAS, NAS. Nội dung chƣơng 2 sẽ phân tích các đặc tính truyền dữ liệu và giải pháp ứng dụng của hai công nghệ truyền thông Fibre Channel, iSCSI áp dụng phổ biến trong mạng lƣu trữ hiện nay (FC SAN, IP SAN) Chƣơng 3.
Trên cơ sở những nghiên cứu tại chƣơng 1 và 2, tác giả đề xuất giải pháp mạng lƣu trữ SAN sử dụng công nghệ FC để xây dựng Kho lƣu trữ điện tử tại Văn phòng Trung ƣơng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3 CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ MẠNG LƢU TRỮ Hệ thống lƣu trữ đóng vai trò rất quan trọng trong tổng thể hệ thống hạ tầng thông tin vì đây là nơi lƣu dữ liệu của toàn hệ thống, có ý nghĩa sống còn đối với doanh nghiệp. Giải pháp lƣu trữ tiên tiến hiện nay cho hệ thống lƣu trữ là sử dụng mạng lƣu trữ tách biệt, tốc độ cao cho mục đích lƣu trữ dữ liệu.
Khái niệm mạng lƣu trữ [4] Hiệp hội Storage Network Industry Association (SNIA) định nghĩa mạng lƣu trữ (viết tắt là SAN-Storage Area Network) là mạng đƣợc xây dựng nhằm mục đích chuyển tải dữ liệu giữa hệ thống máy tính và các thiết bị lƣu trữ. Một cách diễn tả đơn giản, SAN thích ứng với mạng gắn kết tốc độ cao giữa các máy chủ và thiết bị lƣu trữ, vì vậy SAN còn đƣợc gọi là “mạng nằm sau máy chủ”. SAN phá bỏ ý niệm kết nối truyền thống là “máy chủ gắn trực tiếp với thiết bị lƣu trữ” và “máy chủ chỉ sở hữu và quản lý một thiết bị lƣu trữ”. SAN cũng khắc phục đƣợc những giới hạn về số lƣợng thiết bị lƣu trữ gắn máy chủ riêng lẻ.
Thay vào đó, SAN đƣa ra một mạng linh hoạt cho máy chủ hay nhóm máy chủ không đồng nhất chia sẻ các tiện ích lƣu trữ chung, gồm có nhiều thiết bị lƣu trữ nhƣ ổ đĩa, băng từ, lƣu trữ quang… Các thiết bị lƣu trữ có thể đặt xa các máy chủ. Nhƣ vậy, mạng lƣu trữ SAN có các đặc điểm nhƣ sau: - SAN là mạng truyền thông gồm có: hạ tầng cơ sở truyền thông cho cung cấp các kết nối vật lý; và lớp quản lý để tổ chức các kết nối, các yếu tố lƣu trữ và hệ thống máy tính, bởi vậy dữ liệu truyền an toàn và thiết thực. - SAN là hệ thống lƣu trữ nên cũng có các yếu tố lƣu trữ nhƣ: thiết bị lƣu trữ (mảng lƣu trữ), thƣ viện sao lƣu (tape, đĩa quang), hệ thống máy tính, ứng dụng, cùng với tất cả phần mềm điều khiển, truyền thông qua mạng. - SAN có thể đƣợc xem là khái niệm mở rộng kênh/tuyến lƣu trữ, cho phép máy chủ và thiết bị lƣu trữ liên kết sử dụng các yếu tố nhƣ trong mạng LAN hay WAN: router, gateway, hub, switch, director.
- SAN tạo ra một phƣơng thức gắn kết giữa thiết bị lƣu trữ với các máy LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. SAN đƣợc dùng để kết nối chia sẻ hệ thống lƣu trữ tới hệ thống các máy chủ chạy các ứng dụng khác nhau hoặc nhóm liên kết (cluster). Mô hình dƣới cho thấy SAN kết nối nhiều máy chủ với nhiều hệ thống. Mô hình mạng lƣu trữ SAN 1.
Công nghệ và thách thức trong lƣu trữ điện tử [4] Những năm 90 đã chứng kiến những thay đổi lớn từ những hệ xử lý trung tâm nhƣ mainframe, host-centric tới kiến trúc khách/chủ (client/server). Ngày nay, nhiều tổ chức có hàng trăm, hàng nghìn máy chủ và máy tính sử dụng phân tán thông qua hạ tầng tin học. Trong số đó, có khá nhiều máy tính có năng lực xử lý cao so với nhiều hệ mainframe trƣớc đây. Trƣớc đây, hầu hết các thiết bị lƣu trữ đƣợc kết nối tới máy chủ mà nó hỗ trợ thông qua một kênh dành riêng (cáp SCSI nối ổ cứng và I/O bus).
Các máy chủ sẽ liên lạc, trao đổi thông tin với nhau thông qua mạng LAN hoặc WAN. Khi khối lƣợng dữ liệu ngày càng lớn thì nhu cầu lƣu trữ ngày càng nhanh hơn và lớn hơn, sẽ không có gì lạ nếu nhƣ một máy chủ hoặc máy tính cá nhân có dung lƣợng lƣu trữ tới hàng chục gigabyte. Nhƣng doanh nghiệp không thể không tính đến một giải pháp lâu dài, khi đó doanh nghiệp (ngƣời dùng) sẽ mua thêm nhiều đĩa (disk) hoặc thay thế những công nghệ cũ với công nghệ mới hơn cho dù hệ thống lƣu trữ hiện tại đang làm việc tốt. Công LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 nghệ mảng đĩa (disk array) ra đời để đáp ứng nhu cầu về dung lƣợng lớn.
Mặc dù, mảng đĩa cứng tạo ra những ổ đĩa logical với dung lƣợng hàng chục hoặc hàng trăm giagbyte nhƣng tốc độ đọc ghi vẫn chƣa thực sự theo kịp tốc độ tăng trƣởng nhanh chóng của các bộ vi xử lý cũng nhƣ dung lƣợng dữ liệu cần lƣu trữ. Vì vậy, các máy tính và máy chủ phải lựa chọn cho mình ứng dụng phù hợp và cần thiết. Bởi vậy, việc dùng nhiều hệ điều hành khác nhau (Windows, Linux, UNIX, Novelll NetWare, VMS.) hay nhiều ứng dụng khác nhau (chẳng hạn, DB2, Oracle, Informix, SQL Server.) là điều tất yếu. Dĩ nhiên, các hệ điều hành, ứng dụng khác nhau sẽ có khuôn dụng dữ liệu khác nhau.
Việc quản lý nhiều nền tảng của nhiều hãng khác nhau trong môi trƣờng mạng trở nên ngày càng một phức tạp và tốn kém. Các cuộc khảo sát thực tế cho thấy chi phí quản trị các thiết bị lƣu trữ phân tán lớn gấp 10 lần so với việc quản trị một hệ thống lƣu trữ tập trung. Các chi phí đó bao gồm: sao lƣu, phục hồi, quản lý dung lƣợng trống, quản lý tốc độ, và kế hoạch chống thiên tại hoả hoạn. Tổng hợp chung một số thách thức về hệ thống lƣu trữ mà doanh nghiệp hiện nay đang phải đối mặt gồm: tốc độ tăng trƣởng của nhu cầu lƣu trữ quá nhanh, do các ứng dụng ngày càng xử lý nhiều dữ liệu và cần dung lƣợng lƣu trữ lớn; hệ thống xẩy ra tình trạng gián đoạn (zero downtime) do CPU phải xử lý quá nhiều thông tin; môi trƣờng mạng phức tạp với nhiều hệ thống thiết bị và ứng dụng khác nhau kéo theo dữ liệu lƣu trữ bị phân tán; việc mở rộng dung lƣợng lƣu trữ ảnh hƣởng đến sự gián đoạn hoạt động của hệ thống… Vì vậy, yêu cầu đƣợc đặt ra cho các hạ tầng lƣu trữ hiện tại phải đáp ứng là: Khả năng mở rộng dễ dàng, không hạn chế.