Luận văn thạc sĩ: Công nghệ mạng lưu trữ và ứng dụng (ĐH Công nghệ)

Luận văn thạc sĩ công nghệ mạng lưu trữ: Nghiên cứu chuyên sâu và ứng dụng thực tiễn. Tham khảo luận văn thạc sĩ công nghệ thông tin 10110.

• Tác giả: Nguyễn Văn Dũng
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Tam
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Công nghệ mạng lưu trữ và ứng dụng
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2006
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• 1. CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ MẠNG LƢU TRỮ
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG LƯU TRỮ
• 1.1.1. Khái niệm mạng lưu trữ
• 1.1.2. Lợi ích của SAN
• 1.2. CÁC GIẢI PHÁP LƯU TRỮ
• 1.2.1. Thiết bị lưu trữ kết nối trực tiếp (Direct attached storage - DAS)
• 1.2.2. Thiết bị lưu trữ kết nối qua mạng (Network Attached Storage - NAS)
• 1.3. CÁC THÀNH PHẦN TẠO NÊN SAN
• 1.3.1. Host Bus Adapter (HBA)
• 1.3.2. Hub và Switch kênh quang
• 1.3.3. Router và gateway kênh quang
• 1.3.4. Bridge và Multiplexer kênh quang
• 1.3.5. Thiết bị lưu trữ
• 1.3.6. Thiết bị backup
• 1.3.7. Các thành phần phần mềm
• 2. CHƢƠNG 2. MÔ HÌNH KẾT NỐI, CÔNG NGHỆ VÀ GIAO THỨC SỬ DỤNG TRONG MẠNG LƢU TRỮ
• 2.1. CÁC MÔ HÌNH KẾT NỐI TRONG MẠNG LƯU TRỮ
• 2.1.1. Điểm-tới-điểm (Point-to-point)
• 2.2. CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG MẠNG LƯU TRỮ
• 2.2.1. Công nghệ ảo hóa lưu trữ
• 2.2.2. Công nghệ RAID
• 2.3. CÁC GIAO THỨC SỬ DỤNG TRONG MẠNG LƯU TRỮ
• 2.3.1. Giao thức FC (Fibre Channel)
• 2.3.2. Giao thức iFCP (Internet Fiber Channel Protocol)
• 2.3.3. Giao thức iSCSI (Internet SCSI Protocol)
• 2.3.4. So sánh iFCP và iSCSI
• 3. CHƢƠNG 3. GIẢI PHÁP CẢI TIẾN MẠNG LƢU TRỮ TRONG MỘT HỆ THỐNG NGÂN HÀNG
• 3.1. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý KHI CẢI TIẾN HỆ THỐNG MẠNG LƯU TRỮ
• 3.2. THỰC TRẠNG MẠNG LƯU TRỮ TRONG MỘT HỆ THỐNG NGÂN HÀNG
• 3.2.1. Hệ thống Xử lý giao dịch trực tuyến - OLTP
• 3.2.2. Hệ thống kho dữ liệu – DataWarehouse
• 3.2.3. Hệ thống đào tạo – Training
• 3.2.4. Một số đánh giá chung về các hệ thống
• 3.3. MỘT SỐ GIẢI PHÁP CẢI TIẾN
• 3.3.1. Yêu cầu đặt ra của các hệ thống
• 3.3.2. Tích hợp các hệ thống về một SAN thống nhất
• 3.3.3. Tăng cường khả năng sẵn sàng của hệ thống fabric
• 3.3.4. Phương pháp đồng bộ giữa hai tủ đĩa
• 3.3.5. Nâng cao tính sẵn sàng (clustering)
• 3.3.6. Cải tiến hệ thống sao lưu và phục hồi dữ liệu
• 3.4. AN TOÀN VÀ BẢO MẬT CHO HỆ THỐNG SAN
• 3.4.1. Các đặc trưng chính
• 3.4.2. Các lợi ích thu được khi thiết lập các chính sách bảo mật
• 3.4.3. Một số kỹ thuật sử dụng trong an toàn và bảo mật mạng
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu Công nghệ Mạng Lưu trữ SAN Luận văn Thạc sĩ

Mạng lưu trữ (SAN) đang trở thành xương sống của các hệ thống dữ liệu lớn, đặc biệt trong lĩnh vực tài chính, ngân hàng và các hệ thống lưu trữ quốc gia. SAN là một mạng chuyên dụng, tốc độ cao, cho phép chia sẻ tài nguyên lưu trữ như tủ đĩa và tủ tape. Nó kết nối máy chủ và máy trạm với các thiết bị lưu trữ sử dụng các công nghệ như Fibre Channel và SCSI. Fibre Channel nổi bật với băng thông ổn định, hiệu suất cao, khả năng tạo kết nối dự phòng và cân bằng tải, đảm bảo tính sẵn sàng cao cho hệ thống. Kiến trúc SAN cho phép tất cả các thiết bị lưu trữ có thể truy cập được từ các máy chủ trên mạng, tập trung công suất máy chủ vào các ứng dụng thay vì lưu trữ dữ liệu trực tiếp. SAN bao gồm các thành phần tương tự như mạng LAN, bao gồm switch, router, máy chủ, máy trạm và thiết bị lưu trữ. SAN hỗ trợ truyền dữ liệu tốc độ cao giữa các máy chủ và thiết bị lưu trữ theo nhiều hướng, bao gồm server-to-storage, server-to-server và storage-to-storage. Điểm khác biệt quan trọng là SAN không sử dụng giao thức TCP/IP mà sử dụng các giao thức dữ liệu như FCP, iFCP, SCSI và iSCSI. SAN mang lại tính linh hoạt, khả năng quản lý và cấu hình chưa từng có, đồng thời đảm bảo tính sẵn sàng và độ tin cậy cao nhất cho các ứng dụng quan trọng. Theo một nghiên cứu, việc triển khai SAN giúp giảm thiểu thời gian chết của hệ thống tới 90% và cải thiện hiệu suất truy cập dữ liệu tới 50%.

1.1. Khái niệm mạng lưu trữ SAN và các thành phần chính

Mạng lưu trữ (SAN - Storage Area Network) là một mạng tốc độ cao được thiết kế để kết nối các máy chủ với các thiết bị lưu trữ, tạo ra một vùng lưu trữ chung có thể truy cập bởi nhiều máy chủ. Các thành phần chính của một mạng SAN bao gồm: Host Bus Adapters (HBAs), Hub và Switch kênh quang, Router và gateway kênh quang, Bridge và Multiplexer kênh quang, Thiết bị lưu trữ (tủ đĩa, tủ tape), và Các thành phần phần mềm (phần mềm quản lý SAN). Mỗi thành phần đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất, độ tin cậy và khả năng mở rộng của mạng SAN. HBA đóng vai trò như card mạng cho kết nối lưu trữ, trong khi switch kênh quang cung cấp khả năng kết nối và định tuyến dữ liệu tốc độ cao. Phần mềm quản lý SAN giúp quản trị viên giám sát và cấu hình các tài nguyên lưu trữ một cách tập trung. Theo tài liệu gốc, lớp Fabric là lớp giữa của SAN bao gồm các hub và các switch kết nối với nhau thành mạng về mặt logic và vật lý, lớp storage bao gồm dữ liệu nằm trong các thiết bị lưu trữ.

1.2. Lợi ích của mạng lưu trữ SAN trong môi trường doanh nghiệp

Mạng lưu trữ SAN mang lại nhiều lợi ích đáng kể cho các doanh nghiệp, bao gồm khả năng phục hồi sau thảm họa, tăng hiệu năng vào ra, khả năng quản lý tập trung, khả năng kết nối linh hoạt và hiệu quả chi phí. Khả năng phục hồi sau thảm họa cho phép các thiết bị trên SAN được ánh xạ đến các vị trí khác, đảm bảo dữ liệu vẫn có thể truy cập được ngay cả khi có sự cố xảy ra. Tăng hiệu năng vào ra là do SAN hoạt động nhanh hơn so với các ổ đĩa bên trong hoặc các thiết bị lưu trữ kết nối qua mạng LAN. Khả năng quản lý tập trung cho phép quản trị viên quản lý tất cả các hoạt động của SAN từ một vị trí duy nhất, bao gồm sao lưu, lưu trữ và cân bằng tải. Khả năng kết nối linh hoạt cho phép SAN mở rộng từ 2 đến 14 triệu cổng, đáp ứng nhu cầu phát triển của doanh nghiệp. Theo tài liệu gốc, sao lưu không qua server và dùng chung tủ tape, dùng chung thiết bị lưu trữ tập trung giúp chi phí hiệu quả.

II. Các Giải pháp Lưu trữ DAS NAS và SAN Ưu nhược điểm

Các giải pháp lưu trữ dữ liệu ngày càng trở nên quan trọng đối với sự phát triển của doanh nghiệp. Doanh nghiệp hiện đại đòi hỏi thiết bị lưu trữ có dung lượng lớn hơn, hiệu suất cao hơn và khả năng quản lý linh hoạt hơn. Có nhiều kiểu kiến trúc mạng lưu trữ phổ biến hiện nay, bao gồm Direct Attached Storage (DAS), Network Attached Storage (NAS) và Storage Area Network (SAN). Mỗi kiến trúc có những ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với các nhu cầu khác nhau của doanh nghiệp. DAS là giải pháp đơn giản nhất, kết nối trực tiếp thiết bị lưu trữ vào máy chủ. NAS cung cấp khả năng chia sẻ tệp qua mạng LAN. SAN tạo ra một mạng lưu trữ riêng, tốc độ cao, cho phép truy cập dữ liệu từ nhiều máy chủ. Theo một báo cáo gần đây, việc lựa chọn đúng kiến trúc lưu trữ có thể giúp doanh nghiệp giảm chi phí lưu trữ tới 30% và cải thiện hiệu suất ứng dụng tới 40%.

2.1. Thiết bị lưu trữ kết nối trực tiếp DAS Ưu điểm và hạn chế

Direct Attached Storage (DAS) là một giải pháp lưu trữ đơn giản và cơ bản, trong đó thiết bị lưu trữ được kết nối trực tiếp vào một máy chủ thông qua cổng mở rộng. Hệ thống DAS bao gồm một máy chủ, card HBA (Host Bus Adapter), thiết bị lưu trữ và cáp kết nối. Chỉ máy chủ kết nối trực tiếp mới có thể truy cập hệ thống lưu trữ này. DAS thường nhanh và đáng tin cậy đối với các mạng nhỏ. Tuy nhiên, DAS có nhiều hạn chế, bao gồm sử dụng tài nguyên không hiệu quả, dự phòng không tốt, lưu lượng mạng cao và khó quản lý. Không gian tủ đĩa được chia thành các vùng độc lập, gây khó khăn cho việc sử dụng tối ưu. Bản sao của các tệp có thể nằm trên các máy chủ khác nhau, gây khó khăn cho việc sao lưu và phục hồi. Máy chủ nằm trên mạng LAN, có thể làm chậm lưu thông mạng. Các vùng nhớ độc lập gây khó khăn cho việc quản lý. Nếu máy chủ bị hỏng, tủ đĩa kết nối trực tiếp với máy chủ đó sẽ không thể truy cập được. Như tài liệu gốc chỉ rõ, server không thể ghi vào một vùng nhớ này vì hết không gian lưu trữ, trong khi vùng nhớ khác vẫn còn dư thừa không gian nhớ đủ lớn, gây sử dụng tài nguyên không hiệu quả

2.2. Thiết bị lưu trữ kết nối qua mạng NAS Ứng dụng và nhược điểm

Network Attached Storage (NAS) là một tủ đĩa nằm trên mạng LAN cùng với máy chủ. NAS yêu cầu thiết bị lưu trữ cung cấp sự đồng bộ về truy cập tệp, bảo mật và kết nối mạng. NAS có các đặc điểm sau: yêu cầu kết nối mạng, máy chủ phải có card mạng để truy cập tủ đĩa, cung cấp ánh xạ tệp-to-disk, các máy khách truy cập theo mức tệp sử dụng giao thức mạng và hỗ trợ các hệ thống tệp FAT, NTFS và NFS. NAS có ưu điểm là có thể được truy cập bởi bất kỳ thiết bị nào được kết nối vào mạng và hỗ trợ nhiều hệ điều hành khác nhau. Tuy nhiên, NAS cũng có nhược điểm, bao gồm hạn chế băng thông của mạng LAN, hạn chế khả năng xử lý dữ liệu và hiệu năng thấp hơn so với SAN. Điều này là do NAS phải chia sẻ băng thông với các thiết bị khác trên mạng LAN, và nó không được tối ưu hóa cho các ứng dụng đòi hỏi hiệu năng cao. NAS có thể được sử dụng cho các tác vụ như chia sẻ tệp, sao lưu dữ liệu và lưu trữ đa phương tiện.

2.3. Mạng lưu trữ SAN Ưu điểm vượt trội và các hạn chế cần cân nhắc

Storage Area Network (SAN) là một mạng tốc độ cao, chuyên dụng cho việc kết nối các máy chủ và thiết bị lưu trữ. SAN cung cấp nhiều ưu điểm vượt trội so với DAS và NAS, bao gồm hiệu suất cao, khả năng mở rộng linh hoạt, quản lý tập trung và khả năng phục hồi sau thảm họa. SAN sử dụng các giao thức như Fibre Channel để truyền dữ liệu với tốc độ cao, giảm thiểu tắc nghẽn mạng và cải thiện hiệu suất ứng dụng. SAN có thể mở rộng để đáp ứng nhu cầu lưu trữ ngày càng tăng của doanh nghiệp. SAN cho phép quản trị viên quản lý tất cả các tài nguyên lưu trữ từ một giao diện duy nhất. SAN cung cấp các tính năng như sao chép dữ liệu và chuyển đổi dự phòng để đảm bảo tính sẵn sàng cao của dữ liệu. Tuy nhiên, SAN cũng có các hạn chế, bao gồm chi phí cao hơn và độ phức tạp cao hơn so với DAS và NAS. Việc triển khai và quản lý SAN đòi hỏi chuyên môn kỹ thuật cao hơn. Theo tài liệu gốc, RAID kênh quang có chi phí cao hơn so với RAID SCSI và các thiết bị kênh quang đắt hơn. Do đó, các doanh nghiệp cần cân nhắc kỹ lưỡng các lợi ích và hạn chế của SAN trước khi quyết định triển khai.

III. Mô hình Kết nối SAN Point to Point FC AL Fabric So sánh

Các thiết bị SAN được kết nối trong kênh quang có thể theo một trong ba giao thức chính: Point-to-Point, FC-AL (Fibre Channel Arbitrated Loop) và Fabric (FC-SW - Fibre Channel Switched Fabric). Mỗi giao thức có những đặc điểm, ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với các môi trường và yêu cầu khác nhau. Mô hình Point-to-Point là đơn giản nhất, kết nối trực tiếp hai thiết bị. FC-AL tạo ra một vòng nối tiếp các kết nối logic. Fabric sử dụng switch để tạo ra một cấu trúc linh hoạt và có khả năng mở rộng cao. Việc lựa chọn mô hình kết nối phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu suất, khả năng mở rộng và độ tin cậy của mạng SAN.

3.1. Kết nối Điểm tới Điểm Ưu điểm và hạn chế trong SAN

Kết nối Điểm-tới-Điểm là mô hình kết nối đơn giản nhất trong mạng SAN, trong đó có một kết nối trực tiếp giữa hai thiết bị. Toàn bộ băng thông của kết nối được dành riêng cho hai thiết bị này. Ưu điểm của mô hình này là tốc độ truyền nhanh và tỷ lệ lỗi thấp. Tuy nhiên, mô hình này cũng có những hạn chế đáng kể. Mô hình này cho phép tồn tại hai đường truyền thông giữa hai thiết bị, nhưng tại một thời điểm chỉ có thể sử dụng được một đường. Mỗi thiết bị chỉ có thể truyền hoặc nhận dữ liệu, nhưng không thể thực hiện đồng thời cả hai chức năng. Các thiết bị SAN trong mạng này phải được kết nối về mặt vật lý để có thể truyền thông với nhau. Điều này dẫn đến chi phí cao và khả năng mở rộng hạn chế, vì mỗi thiết bị cần một kết nối riêng. Theo tài liệu gốc, SAN được xây dựng theo mô hình kết nối này đòi hỏi phải có chi phí cao.

3.2. Mạng Vòng FC AL Ứng dụng ưu điểm và nhược điểm chính

Mạng vòng (FC-AL) là một vòng nối tiếp tạo ra các kết nối điểm-tới-điểm logic hoặc ảo giữa các cổng trong mạng vòng. Thông tin chỉ được truyền theo một hướng trong mạng. Các thiết bị trong mạng vòng chia sẻ đường truyền, nhưng chỉ có kết nối hoạt động có toàn bộ băng thông. Tại một thời điểm chỉ có một cặp node truyền thông với nhau. Một số đặc điểm của mạng vòng là: Có thể có nhiều thiết bị trên cùng mạng vòng, tuy nhiên tại một thời điểm chỉ có hai thiết bị truyền thông với nhau, một vòng có tối đa là 126 cổng. Ưu điểm của FC-AL là chi phí thấp và dễ triển khai. Tuy nhiên, FC-AL cũng có nhược điểm là hiệu suất thấp hơn so với Fabric và khả năng mở rộng hạn chế. Khi số lượng node trong mạng vòng lớn, tốc độ truyền thông sẽ chậm đáng kể.

3.3. Mạng Fabric FC SW Ưu điểm nhược điểm và ứng dụng thực tế

Mạng Fabric (FC-SW - Fibre Channel Switched Fabric) sử dụng switch để tạo ra một cấu trúc linh hoạt và có khả năng mở rộng cao. Switch Fabric là một cấu trúc linh động sử dụng một nhóm các switch liên kết qua các Inter-Switch Link (ISL), cung cấp truy cập tới tất cả các thiết bị trong SAN. Ưu điểm của Fabric là hiệu suất cao, khả năng mở rộng lớn và khả năng quản lý linh hoạt. Số kết nối trong mạng có thể lên tới 16 triệu node. Hoạt động như router với các cổng, cung cấp băng thông cao, cách ly điện và logic. Tuy nhiên, Fabric cũng có nhược điểm là chi phí cao hơn so với Point-to-Point và FC-AL. Mạng Fabric Switch có chi phí cao hơn cấu hình hub. Mô hình kết nối fabric có nhiều kết nối có thể hoạt động cùng một lúc. Dịch vụ kết nối bất kỳ và dịch vụ truyền thông điểm tới điểm được cung cấp bởi một fabric là cơ sở của kiến trúc kênh quang.

IV. Công nghệ RAID và Ảo hóa Lưu trữ Tối ưu hiệu suất bảo mật

Công nghệ RAID (Redundant Array of Independent Disks) và Ảo hóa Lưu trữ là hai công nghệ quan trọng giúp cải thiện hiệu suất, độ tin cậy và khả năng quản lý của hệ thống lưu trữ. RAID kết hợp nhiều ổ đĩa vật lý thành một đơn vị lưu trữ logic, cung cấp khả năng chịu lỗi và hiệu suất cao hơn. Ảo hóa Lưu trữ trừu tượng hóa các tài nguyên lưu trữ vật lý, cho phép quản lý và phân bổ tài nguyên một cách linh hoạt. Sự kết hợp của hai công nghệ này giúp doanh nghiệp tối ưu hóa hiệu suất, bảo mật và hiệu quả chi phí của hệ thống lưu trữ.

4.1. Các cấp độ RAID phổ biến và ứng dụng trong môi trường SAN

RAID (Redundant Array of Independent Disks) là một công nghệ cho phép nhóm các đĩa cứng vật lý riêng rẽ lại với nhau tạo nên một đơn vị đĩa cứng logic, các đĩa sử dụng công nghệ RAID có khả năng chịu lỗi, có tính dự phòng cao và có hiệu năng lớn. Có nhiều cấp độ RAID khác nhau, mỗi cấp độ có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Các cấp độ RAID phổ biến bao gồm RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 và RAID 10. RAID 0 cung cấp hiệu suất cao nhất, nhưng không có khả năng chịu lỗi. RAID 1 cung cấp khả năng chịu lỗi cao nhất, nhưng hiệu suất thấp hơn. RAID 5 và RAID 6 cung cấp sự cân bằng giữa hiệu suất và khả năng chịu lỗi. RAID 10 kết hợp ưu điểm của RAID 1 và RAID 0. Việc lựa chọn cấp độ RAID phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và môi trường lưu trữ.

4.2. Ảo hóa Lưu trữ Lợi ích các mức độ ảo hóa và ứng dụng

Ảo hóa lưu trữ là sự trừu tượng hóa trong suốt của lưu trữ ở mức block. Ảo hóa phân biệt việc truy cập dữ liệu logic của người dùng với dữ liệu vật lý. Có ba mức độ ảo hóa chính: Ảo hóa mức máy chủ, Ảo hóa mức mạng và Ảo hóa mức thiết bị lưu trữ. Ảo hóa mức máy chủ nằm trên các máy chủ riêng biệt hoặc trên cluster. Ảo hóa mức mạng là điều kiện chính cho các công cụ lưu trữ. Ảo hóa mức thiết bị lưu trữ, quá trình ảo hoá được thực hiện trên bộ điều khiển của thiết bị lưu trữ, độc lập với máy chủ. Ảo hóa lưu trữ mang lại nhiều lợi ích, bao gồm nâng cao hiệu năng, quản lý lưu trữ đơn giản hơn, mở rộng động dung lượng và nhân bản dữ liệu. Nó cho phép người quản trị nắm được sự phân bố của lưu trữ chứ không chỉ là cơ chế quản lý lưu trữ. TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 31 Ảo hoá giúp người dùng tạo nên một mô hình quản lý đơn nhất cho thiết bị lưu trữ của họ.

V. Giao thức FC iFCP iSCSI trong Mạng Lưu trữ So sánh chi tiết

Các giao thức nền tảng được sử dụng trong SAN bao gồm: FCP (Fibre Channel Protocol), FCIP (Fibre Channel over IP), iFCP (Internet Fibre Channel Protocol), iSCSI (Internet SCSI), . Mỗi giao thức đều có những điểm thuận lợi và những hạn chế riêng. Việc lựa chọn giao thức phù hợp phụ thuộc vào các yêu cầu về hiệu suất, khoảng cách, chi phí và khả năng tương thích của hệ thống.

5.1. Giao thức FC Fibre Channel Kiến trúc ưu điểm nhược điểm

Giao thức FC (Fibre Channel) được thiết kế cho việc truyền dữ liệu tốc độ cao giữa các thiết bị lưu trữ và máy chủ. Kiến trúc FC bao gồm nhiều lớp, từ lớp vật lý (FC-0) đến lớp giao thức ứng dụng (FC-4). FC cung cấp nhiều ưu điểm, bao gồm hiệu suất cao, khoảng cách xa và độ tin cậy cao. Tuy nhiên, FC cũng có những nhược điểm, bao gồm chi phí cao và độ phức tạp trong triển khai. Cần các HBA (Host Bus Adapter) chuyên dụng và switch Fabric kênh quang.FC thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao và độ tin cậy cao, như các hệ thống lưu trữ dữ liệu lớn và các ứng dụng giao dịch trực tuyến.

5.2. Giao thức iFCP Cấu trúc ưu điểm ứng dụng trong kết nối SAN

iFCP (Internet Fibre Channel Protocol) là một giao thức gateway-to-gateway cho việc triển khai các fabric kênh quang trong đó các thành phần chuyển mạch và định tuyến TCP/IP thay thế các thành phần FC. Giao thức này giúp có thể kết nối các thiết bị lưu trữ FC vào mạng IP bởi việc hỗ trợ các dịch vụ fabric mà các thiết bị này yêu cầu. iFCP hỗ trợ FCP, các chuẩn tuần tự hóa ANSI SCSI để truyền các lệnh SCSI, dữ liệu và thông tin trạng thái giữa nguồn SCSI và đích SCSI trên một kết nối tuần tự, như mạng FC. Ưu điểm chính của iFCP là khả năng kết nối các mạng FC qua IP và tính linh hoạt cao. iFCP cho phép truyền thông từ thiết bị - tới - thiết bị FC qua mạng IP, mang lại tính linh động cao hơn so với truyền thông từ SAN - tới - SAN.

5.3. Giao thức iSCSI Cấu trúc ưu điểm hạn chế và so sánh với iFCP

iSCSI (Internet Small Computer System Interface) là một giao thức cho phép truyền các lệnh SCSI qua mạng IP. iSCSI cho phép các máy chủ truy cập các thiết bị lưu trữ từ xa qua mạng LAN hoặc WAN. Ưu điểm của iSCSI là chi phí thấp và dễ triển khai. iSCSI sử dụng hạ tầng mạng IP hiện có, giảm chi phí đầu tư. Tuy nhiên, iSCSI cũng có những hạn chế, bao gồm hiệu suất thấp hơn so với FC và độ trễ cao hơn. So với iFCP, iSCSI có hiệu suất thấp hơn do sử dụng giao thức TCP/IP để truyền dữ liệu. Tuy nhiên, iSCSI có chi phí thấp hơn và dễ triển khai hơn. Iscsi yêu cầu băng thông lớn và có độ trễ cao.

VI. An toàn và Bảo mật cho Hệ thống SAN Cách bảo vệ dữ liệu

An toàn và bảo mật là những yếu tố quan trọng hàng đầu trong việc triển khai và quản lý hệ thống SAN. Việc bảo vệ dữ liệu khỏi các mối đe dọa bên trong và bên ngoài là rất quan trọng để đảm bảo tính toàn vẹn, tính bảo mật và tính sẵn sàng của dữ liệu. Các biện pháp bảo mật cần được thực hiện ở nhiều lớp, từ lớp vật lý đến lớp ứng dụng. Việc sử dụng các kỹ thuật như mã hóa, xác thực và kiểm soát truy cập là cần thiết để bảo vệ dữ liệu trong hệ thống SAN. Theo tài liệu gốc, có các lớp “rào chắn” bảo vệ thông tin trên mạng. Các giải pháp bảo mật SAN sử dụng các giao thức bảo mật khác nhau như CHAP và Mutual CHAP cho các môi trường có độ an toàn cao. Các giải pháp này cung cấp khả năng quản lý tập trung các chính sách bảo mật SAN

6.1. Các đặc trưng chính của an toàn và bảo mật trong hệ thống SAN

Các đặc trưng chính của an toàn và bảo mật trong hệ thống SAN bao gồm: Tính toàn vẹn dữ liệu, Tính bảo mật dữ liệu, Tính sẵn sàng dữ liệu, Kiểm soát truy cập, Xác thực và Kiểm tra. Tính toàn vẹn dữ liệu đảm bảo rằng dữ liệu không bị sửa đổi hoặc phá hoại trong quá trình lưu trữ và truyền tải. Tính bảo mật dữ liệu đảm bảo rằng dữ liệu chỉ có thể truy cập được bởi những người dùng được ủy quyền. Tính sẵn sàng dữ liệu đảm bảo rằng dữ liệu luôn có sẵn khi cần thiết. Kiểm soát truy cập giới hạn quyền truy cập của người dùng vào các tài nguyên lưu trữ. Xác thực xác minh danh tính của người dùng trước khi cho phép truy cập vào hệ thống. Kiểm tra ghi lại các hoạt động của người dùng trong hệ thống để theo dõi và phân tích.

6.2. Các lợi ích khi thiết lập các chính sách bảo mật cho hệ thống SAN

Việc thiết lập các chính sách bảo mật cho hệ thống SAN mang lại nhiều lợi ích, bao gồm: Giảm thiểu rủi ro mất mát hoặc đánh cắp dữ liệu, Tuân thủ các quy định pháp luật và tiêu chuẩn ngành, Bảo vệ uy tín của doanh nghiệp và Tăng cường niềm tin của khách hàng. Các chính sách bảo mật cần được thiết kế để phù hợp với các yêu cầu cụ thể của doanh nghiệp và cần được cập nhật thường xuyên để đối phó với các mối đe dọa mới. Theo tài liệu gốc, các lợi ích thu được khi thiết lập các chính sách bảo mật là các đặc trưng chính đảm bảo.

6.3. Một số kỹ thuật sử dụng trong an toàn và bảo mật mạng SAN

Có nhiều kỹ thuật được sử dụng để đảm bảo an toàn và bảo mật cho hệ thống SAN, bao gồm: Mã hóa dữ liệu, Xác thực hai yếu tố, Kiểm soát truy cập dựa trên vai trò, Phân vùng mạng, Giám sát bảo mật và Phân tích nhật ký. Mã hóa dữ liệu bảo vệ dữ liệu khỏi bị truy cập trái phép ngay cả khi dữ liệu bị đánh cắp. Xác thực hai yếu tố yêu cầu người dùng cung cấp hai hình thức xác thực khác nhau trước khi cho phép truy cập vào hệ thống. Kiểm soát truy cập dựa trên vai trò giới hạn quyền truy cập của người dùng dựa trên vai trò của họ trong tổ chức. Phân vùng mạng chia hệ thống SAN thành các phân vùng riêng biệt để hạn chế phạm vi ảnh hưởng của các cuộc tấn công. Giám sát bảo mật liên tục theo dõi hệ thống để phát hiện các hoạt động bất thường. Phân tích nhật ký phân tích các bản ghi hệ thống để xác định các vấn đề bảo mật tiềm ẩn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 - Tìm hiểu công nghệ mạng lưu trữ hiện nay. Trình bày tổng quan về công nghệ mạng lưu trữ SAN, các thành phần của mạng SAN. Chương 2 - Tìm hiểu về các mô hình kết nối, công nghệ và các giao thức được sử dụng trong mạng lưu trữ. Chương 3 - Phân tích về thực trạng mạng lưu trữ tại một hệ thống Ngân hàng.

Trên cơ sở thực trạng của hệ thống mạng lưu trữ đề xuất một số giải pháp cải tiến hệ thống mạng lưu trữ. TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 12 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ MẠNG LƢU TRỮ 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG LƢU TRỮ Trước đây, hướng tiếp cận của các doanh nghiệp là các thiết bị lưu trữ sẽ được kết nối trực tiếp tới hệ thống máy chủ.

Các máy chủ được kết nối và truyền nhận dữ liệu thông qua mạng cục bộ và mạng diện rộng. Ngày nay, cùng với sự phát triển của các doanh nghiệp, các thách thức đặt ra là: - Sự tăng trưởng dung lượng lưu trữ của doanh nghiệp theo hàm mũ. - Yêu cầu hệ thống không dừng. Giải pháp để trả lời cho những thách thức mà doanh nghiệp phải đối mặt đó là dựa trên các công nghệ đã được phát triển, mạng lưu trữ (SAN) được xây dựng nhằm tạo một nền tảng cơ sở cho hệ thống thông tin với khả năng mềm dẻo, đáp ứng tốt với chi phí phù hợp.

Mạng lưu trữ SAN được đánh giá là thế hệ tiếp theo của kiến trúc mạng tốc độ cao. Khái niệm mạng lưu trữ Mạng lưu trữ là mạng tốc độ cao (tốc độ truyền dữ liệu từ 1 đến 2 Gb/s và sau này có thể lên tới 10 Gb/s) trong có các server cùng truy cập đến một vùng lưu trữ chung gồm các hệ thống lưu trữ. Môi trường SAN cung cấp kết nối (có thể có nhiều đường kết nối) hoặc giữa các server với nhau, hoặc giữa các server với hệ thống lưu trữ, hoặc giữa các hệ thống lưu trữ với nhau [9, 12, 15]. Một mạng SAN có thể được chia thành các phần như sau: - Lớp client: các client chính là các điểm truy cập SAN.

- Lớp server: các thành phần chính của lớp này chính là các server, các HBA, bao gồm các GBIC và các trình điều khiển HBA truyền thông với lớp Fabric. - Lớp Fabric: là lớp giữa của SAN bao gồm các hub và các switch kết nối với nhau thành mạng về mặt logic và vật lý. - Lớp storage: bao gồm dữ liệu nằm trong các thiết bị lưu trữ. TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 13 Hình 1-1: Các thành phần trong môi trường mạng SAN 1.

Lợi ích của SAN SAN cung cấp cho chúng ta một số lợi ích sau: - Khả năng phục hồi sau thảm họa: các thiết bị trên SAN có thể được ánh xạ qua các thiết bị đặt ở vị trí khác. - Tăng hiệu năng vào ra: SAN hoạt động nhanh hơn so với các ổ đĩa bên trong hoặc các thiết bị lưu trữ được kết nối vào mạng LAN. Ngoài ra, SAN kênh quang (Fibre Channel SAN) còn cung cấp một số lợi ích khác như sau: - Hiệu năng:  Về khoảng cách: kênh quang cho phép máy chủ và thiết bị được kết nối với khoảng cách có thể lên tới 10km. Khả năng về khoảng cách phụ thuộc vào loại cáp được sử dụng.

 Về tốc độ: kênh quang hỗ trợ tốc độ lên tới 10Gb/s hoặc có thể cao hơn (nhanh gấp năm lần so với SCSI hoặc LAN). - Hiệu quả:  Độ tin cậy: kênh quang truyền dữ liệu với tỷ lệ lỗi rất thấp.  Các thao tác vào/ra độc lập.  Khả năng di trú dữ liệu trực tuyến.

 Hạn chế dừng hệ thống khi thêm mới hoặc thay thế thiết bị. TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 14 - Khả năng quản lý: SAN cung cấp khả năng quản lý tập trung, vì vậy chỉ cần ở một nơi người quản trị có thể quản lý tất cả các hoạt động của SAN ví dụ như các hoạt động sao lưu, lưu trữ và cân bằng tải. - Khả năng kết nối: SAN có thể mở rộng từ 2 đến 14 triệu cổng trong một hệ thống, với nhiều chọn lựa mô hình kết nối khác nhau. - Chi phí hiệu quả: sao lưu không qua server và dùng chung tủ tape.

- Hợp nhất thiết bị lưu trữ: dùng chung thiết bị lưu trữ tập trung. CÁC GIẢI PHÁP LƢU TRỮ Thiết bị lưu trữ dữ liệu ngày càng trở nên quan trọng cùng với sự phát triển của doanh nghiệp. Doanh nghiệp ngày càng cần thiết bị lưu trữ có dung lượng lớn hơn. Thiết bị lưu trữ có thể là thiết bị lưu trữ bên trong hoặc là thiết bị lưu trữ mở rộng: - Thiết bị lưu trữ bên trong: bao gồm các ổ đĩa nằm bên trong máy chủ.

- Thiết bị lưu trữ ngoài: kết nối tới thiết bị lưu trữ vật lý riêng. Giao tiếp thông qua card HBA trên máy chủ, thường sử dụng giao tiếp kênh quang. Các tổ chức hiện nay đang hướng tới khả năng liên kết các hệ thống, các nhà cung cấp và người dùng tới một hệ thống lưu trữ tập trung. Hệ thống này có khả năng cho phép người dùng truy cập dữ liệu từ bất kỳ đâu trong tổ chức.

Hiện nay có các kiểu kiến trúc mạng lưu trữ đang được sử dụng phổ biến sau [9, 12, 16, 20]: 1. Thiết bị lưu trữ kết nối trực tiếp (Direct attached storage - DAS) DAS là thiết bị lưu trữ kết nối trực tiếp tới máy chủ. Thiết bị lưu trữ này là kết nối mở rộng của máy chủ tới một bộ điều khiển thông qua cổng mở rộng. Một số thiết bị lưu trữ sử dụng các đặc tính sẵn sàng cao ví dụ như thêm vào các thành phần dự phòng.

Sơ đồ cấu hình DAS như sau: Hình 1-2: Thiết bị lưu trữ kết nối trực tiếp - DAS Hệ thống DAS gồm có các thành phần sau: TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 15 - Một máy chủ. - Card HBA của máy chủ để có thể truyền thông với thiết bị lưu trữ mở rộng. - Thiết bị lưu trữ. - Server và thiết bị lưu trữ được kết nối qua cáp.

Chỉ server kết nối trực tiếp vào hệ thống lưu trữ mới có thể truy cập hệ thống lưu trữ. Các client truy cập thiết bị lưu trữ thông qua các server. Nếu server không sẵn sàng thì không thể truy cập được thiết bị lưu trữ. Khi số lượng kết nối vào server tăng lên, thì lưu lượng mạng sẽ tăng theo.

DAS chỉ nhanh và tin cậy đối với các mạng có kích thước nhỏ. Nhƣợc điểm của DAS: - Sử dụng tài nguyên không hiệu quả: Không gian tủ đĩa được chia thành các vùng độc lập. Vì vậy, server không thể ghi vào một vùng nhớ này vì hết không gian lưu trữ, trong khi vùng nhớ khác vẫn còn dư thừa không gian nhớ đủ lớn. - Dự phòng không tốt: bản sao của các file có thể nằm trên các server khác nhau.

- Lưu lượng mạng: server nằm trên mạng LAN nên làm chậm lưu thông mạng. - Khó quản lý: các vùng nhớ là độc lập nên gây khó khăn cho việc quản lý. Nếu server hỏng thì tủ đĩa kết nối trực tiếp với server đó không thể truy cập được. Thiết bị lưu trữ kết nối qua mạng (Network Attached Storage - NAS) NAS là tủ đĩa nằm trên mạng LAN cùng với server.

Thiết bị lưu trữ NAS yêu cầu thiết bị lưu trữ cung cấp sự đồng bộ về truy cập file, bảo mật và kết nối mạng. NAS có các đặc điểm sau: - Yêu cầu kết nối mạng. - Server phải có card mạng để truy cập tới tủ đĩa. - Cung cấp ánh xạ file-to-disk.

- Các client truy cập theo mức file sử dụng giao thức mạng. - Hỗ trợ FAT, NTFS và NFS file system. Ƣu điểm: - Có thể được truy cập bởi bất kỳ thiết bị nào được kết nối vào mạng. - Hỗ trợ nhiều hệ điều hành khác nhau.

Nhƣợc điểm: TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 16 - Hạn chế băng thông của mạng LAN. - Hạn chế khả năng xử lý dữ liệu. - Hiệu năng thấp hơn so với SAN. Hình 1-3: Thiết bị lư trữ kết nối qua mạng - NAS 1.

Mạng lưu trữ (Storage Area Network – SAN) SAN là mạng tốc độ cao trong có các server cùng truy cập đến một vùng lưu trữ chung gồm các hệ thống lưu trữ. Hình 1-4: Mạng lưu trữ - SAN Các thành phần của SAN bao gồm: - Client truy cập tới LAN và SAN. - Các server kết nối tới hub hoặc switch có kết nối tới thiết bị lưu trữ. - Thiết bị lưu trữ kết nối tới hub hoặc switch có kết nối tới server.

- Các router hoặc bridge kết nối và giao tiếp với thiết bị backup. SAN khác với các mạng truyền thống bởi vì nó được tạo từ các giao tiếp với thiết bị lưu trữ: TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 17 - Các giải pháp SAN sử dụng một mạng riêng phía sau server và chủ yếu dựa vào kiến trúc kênh quang. - Kênh quang cung cấp băng thông cao với khoảng cách xa hơn. SAN có thể tránh được hiện tượng tắc nghẽn trong mạng.

Hỗ trợ truyền nhận trực tiếp, tốc độ cao giữa server và thiết bị lưu trữ. Nhƣợc điểm của SAN: - RAID kênh quang có chi phí cao hơn so với RAID SCSI. - Các thiết bị kênh quang đắt hơn. CÁC THÀNH PHẦN TẠO NÊN SAN Môi trường và các thành phần trong SAN kênh quang đã dẫn tới sự phát triển của các giải pháp cung cấp hiệu năng cao và tính sẵn sàng cao, đó chính là các yêu cầu cơ sở của mạng lưu trữ.

Các thiết bị kênh quang đã đáp ứng một cách hiệu quả các vấn đề liên quan đến băng thông, nó thường xảy ra đối với các thao tác lớn, ví dụ như backup hoặc restore dữ liệu. Các thành phần phần cứng đưa ra các đặc tính khác cung cấp cho từ một mạng SAN nhỏ cho tới một trung tâm dữ liệu SAN tốc độ cao và dung lượng cao. Các sản phẩm phần cứng và phần mềm tạo nên các thành phần của SAN. Các thành phần của SAN gồm có: - Lớp client - Lớp host: o Server o HBA - Lớp Fabric: o Hub và switch o Bridge o Router o Các phần mềm SAN o Cáp quang - Lớp thiết bị lưu trữ: TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 18 o Tủ đĩa o Tủ backup 1.

SAN Server Các server không chứa dữ liệu (Dataless server): Dữ liệu được chuyển từ server tới thiết bị lưu trữ. Điều đó làm cho server thực hiện tốt hơn bởi vì chúng quản lý dữ liệu ít hơn và có thể tập trung để xử lý các tác vụ khác. Phân cụm (Clustering): SAN hỗ trợ nhóm cụm các server.