Nghiên cứu về giải pháp mã hóa ổ đĩa

Giới Thiệu Về SAN SAN Storage Area Network: mạng lưu trữ là một mạng chuyên dụng kết nối nhiều Server và nhiều thiết bị lưu trữ, với mục đích chính là truyền tải dữ liệu giữa hệ thống

NGHIÊN CỨU VỀ GIẢI PHÁP

MÃ HÓA Ổ ĐĨA

I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯU TRỮ SAN (STORAGE

AREA NETWORK)

1 Giới Thiệu Về SAN

SAN (Storage Area Network: mạng lưu trữ)

là một mạng chuyên dụng kết nối nhiều Server

và nhiều thiết bị lưu trữ, với mục đích chính là truyền tải dữ liệu giữa hệ thống máy tính và phần tử lưu trữ và giữa các phần tử lưu trữ với nhau.

 SAN hoàn toàn tách biệt với các mạng LAN và WAN

Mạng SAN có thể nối kết tất cả các tài nguyên liên quan

đến lưu trữ trong mạng lại với nhau.

 Là một một mạng có tốc độ cao dành riêng cho việc lưu

và quản trị dữ liệu, SAN giúp việc sử dụng tài nguyên lưu

trữ hiệu quả hơn, dễ dàng hơn trong công việc quản trị,

quản lý tập trung các thao tác tăng độ an toàn, sao lưu,

khôi phục khi có sự cố.

 SAN có thể dựa trên nhiều chuẩn kết nối tốc độ cao

khác nhau, thực tế mạng SAN ngày nay sử dụng phối hợp

nhiều chuẩn khác nhau, hiện có 2 loại chính dùng 2 kiểu

protocol khác nhau, là Fiber Channel và iSCSI.

2, Thành Phần Cấu Tạo

6

Thiết bị lưu trữ: 

là các tủ đĩa có dung lượng

lớn, khả năng truy xuất

nhanh, có hỗ trợ các chức

năng RAID, local Replica, …

Đây là nơi chứa dữ liệu

chung cho toàn bộ hệ thống.

Thiết bị chuyển mạch SAN:

đó là các SAN switch thực hiện việc kết nối các máy chủ đến tủ đĩa.

Các máy chủ hoặc máy trạm:

cần lưu trữ, được kết nối đến SAN switch bằng cáp quang thông qua HBA card.

3, Các Loại SAN

7

Fiber Channel (FC SAN) iSCSI (IP SAN)

 Hiện nay chuẩn kết nối FC (Fibre Channel) được

xem như là một chuẩn (không chính thức) cho hầu

hết các SAN

 FC thiết kế dành riêng cho việc truyền tải dữ liệu

dạng khối.

 FC là một kết nối theo chuẩn công nghiệp và là một

giao thức I/O nối tiếp hiệu năng cao.

 Cũng thường được sử dụng như là chuẩn kết nối thông dụng.

 Lưu trữ tập tin máy ảo trên các thiết bị lưu trữ iSCSI từ xa.

 Thay vì sử dụng mạng FC, nó đóng gói lưu lượng lưu trữ SCSI vào giao thức TCP/IP,để có thể di chuyển thông qua mạng TCP/IP.

 Máy chủ đóng vai trò initiator giao tiếp với target

Tùy vào nghi thức truyền tải dữ liệu dòng dữ liệu SCSI, có thể chia SAN thành 2 loại: FC SAN và IP SAN

4, Tính Năng Vượt Trội Của SAN

8

Hỗ trợ cơ sở hạ tầng đa giao thức gồm FC, iSCSI, và FCIP

Khả năng I/O với tốc độ cao

Bảo mật tốt

Khả năng ứng dụng cao

Dễ dàng chia sẻ lưu trữ và quản lý thông tin

Mở rộng lưu trữ dễ dàng

Cho phép nhiều máy chủ cùng chia sẻ một thiết bị lưu trữ

Phá vỡ giới hạn kết nối và băng thông

6,Phân Biệt Các Hệ Thống SAN, DAS, NAS

9

Storage Area Network (SAN) Direct Attached Storage (DAS) Network Attached Storage (NAS)

Ưu điểm - Có khả năng sao lưu dữ liệu với dung

lượng lớn

- Dữ liêu luôn ở mức sẵn sàng cao (sử dụng

công nghệ kênh cáp quang)

- Mở rộng tốt

- Thay đổi hoặc ngâng cấp dễ dàng

- Độ an toàn cao,khôi phục được dữ liệu

(quản lí tập trung)

- Dễ triển khai cấu hình

- Chi phí thấp

- Dễ triển khai cấu hình

- Chi phí hợp lý cho doanh nghiệp

- Mở rộng hơn so với DAS

- Có thể vận hành khi có hoặc không có nhân viên tại chổ

Nhược

điểm

- Cần kỹ năng chuyên môn cao

- Chi phí cao hơn so với DAS,NAS

- Mở rộng hạn chế

- Tính sẵn sàng của dữ liệu không cao (chậm, khi mất điện thì không sử dụng được do thiết bị lưu trữ kết nối trực tiếp với server)

- Tốc độ không cao khi sử lý dữ liệu lớn -Hiệu năng thấp (do các hệ quản trị thưởng

sử dụng dưới dạng block chứ không phải dạng file)

HÌNH ẢNH PHÂN BIỆT HỆ THỐNG LƯU TRỮ SAN, DAS, NAS

II Tổng Quan Về VSAN

(Virtual SAN)

1, Định Nghĩa:

VSAN – Virtual Storage Area

Network ra đời dựa trên ý tưởng

VLAN (Virtual Local Area Network)

của Cisco nhưng dành cho mảng lưu

trữ data Đến 2004 thì công nghệ

VSAN chính thức được Hiệp hội tiêu

chuẩn CNTT quốc tế công nhận là

chuẩn ANSI

2, Lợi Ích

13

Tối ưu hóa hiệu xuất (VSAN sử dụng SSD để tăng hiệu suất thông qua việc đọc/ghi

bộ nhớ đệm)

Khả năng mở rộng linh hoạt (chỉ cần thêm ổ cứng hoặc máy chủ )

Quản lý theo chính sách lưu trữ (cung cấp nhiều cấp độ dịch vụ khác nhau)

Đơn giản hóa lưu trữ

Tích hợp bảo vệ lỗi (tận dụng RAID để đảm bảo dữ liệu không bị mất khi ổ đĩa hoặc

mạng bị lỗi)

Chi phí thấp

3, Yêu cầu hệ thống

14

Phần cứng máy chủ

- Card mạng 1Gb, đề nghị 10Gb

- SATA/SAS HBA hoặc RAID

- Controller(với chế độ pass-throud hoặc HBA)

- Ít nhất 1 SSD và HDD

- Kích thước Cluster tối thiểu 3 máy chủ

- Đề nghị dung lượng SSD: 10% dung lượng HDD

Yêu cầu phần mềm

- vSphere 5.0 trở lên

- VMware vSphere with Operations Management

- Vmware vCenter server 5.0 trở lên

Đối tượng và thành phần khác

VM Storage Policies

Witness và replica Replica

4, Cấu Trúc Cơ Bản

16

VSAN Cluster

17

- VSAN biến đổi tài nguyên lưu trữ vật lý cục bộ của các máy chủ ESXi thành một

VSAN datastore cho tất cả các máy chủ ESXi tham gia vào VSAN cluster

- VSAN cluster không cần phải giống hệt nhau

- Các máy chủ trong Nếu một máy chủ đóng góp lưu trữ cục bộ của mình cho VSAN

datastore, máy chủ phải cung cấp ít nhất một HDD còn được gọi là data disk, và ít nhất

một SSD

Disk Group

18

 Trên mỗi máy chủ ESXi đóng góp đĩa cục bộ của mình cho VSAN cluster, các ổ đĩa

được tổ chức thành các disk group Mỗi disk group bao gồm một đĩa SSD và một hoặc

nhiều HDD

Host 3 VSAN cluster 32 VSAN cluster

VSAN Datastore

20

 Kích thước của một VSAN Datastore được quy định bởi số lượng HDD của mỗi máy

chủ Sau khi enable VSAN trên một cluster, chỉ có một VSAN datastore được tạo ra

 Tất cả các máy chủ tham gia đều có thể truy cập tới VSAN datastore Các máy tham

gia không cần phải có disk group Trong 1 vCenter Server có thể tạo nhiều VSAN

cluster

VSAN Datastore

21

Công Nghệ RAID (Redundant Array

of Independent Disks)

A) RAID 0

Dạng RAID này còn được gọi là striped

Sử dụng RAID 0 để làm tăng tốc độ đọc ghi

dữ liệu, 2 khối dữ liệu được ghi và được đọc

từ 2 đĩa khác nhau

RAID 0 không có tính chịu lỗi (1 đĩa lỗi là

dữ liệu mất)

B) RAID 1

Dạng RAID này còn được gọi là

mirror Sử dụng RAID 1 để tăng khả

năng chịu lỗi (1 đĩa lỗi dữ liệu sẽ không

bị mất) Đối với RAID 1, hiệu năng

không phải là yếu tố hàng đầu nên

chẳng có gì ngạc nhiên nếu nó không

phải là lựa chọn số một cho những

người thích nhanh

C) RAID 0+1

Đúng như tên gọi, dạng RAID này

kết hợp giữa RAID 0 và RAID 1,vừa

tăng tốc độ truy xuất vừa tăng độ chịu

lỗi Nhưng lại tốn nhiều đĩa

Witness và replica Replica

25

 Witness là một phần của mọi đối tượng lưu trữ Nó không chứa dữ liệu, mà chỉ chứa

siêu dữ liệu Witness chỉ chiếm 2MB của không gian lưu trữ VSAN

 Replica là bản sao của các đối tượng lưu trữ máy ảo được tạo ra khi sử dụng chính

sách Number of Failures to Tolerate11 Số lượng replica phụ thuộc vào giá trị của chính

sách Number of Failures to Tolerate

VM Storage Policies

26

 Sau khi tạo VSAN, chúng ta có thể tạo VM Storage Policies để thiết lập các chính

sách tăng tính sẵn sàng, hiệu suất trên mỗi máy ảo

 Sau khi tạo 1 máy ảo, thì có thể gán chính sách vào máy ảo đó.

Đối tượng và thành phần

27

 Mỗi máy ảo được triển khai trong VSAN có thể có 4 đối tượng:

- VM home: Vị trí của tất cả các file cấu hình của máy ảo ( vmx, log file, …) 

- Swap: Chỉ được tạo khi máy ảo được mở

- VMDK: File đĩa máy ảo

-  Delta/Snapshot: Chỉ được tạo máy ảo snapshot

5,Các Tính Năng Hỗ Trợ

28

A) vSphere HA

 VMware vSphere HA cung cấp cho quản trị viên khả năng thao tác

môi trường ảo hóa của họ để tránh khởi động lại các VM nhiều lần một

cách không cần thiết và đảm bảo hiệu suất cao nhất có thể

 Khi quản trị viên đã thiết lập hoàn chỉnh tính năng HA của vSphere,

chúng có thể được dùng để theo dõi và khởi động lại các máy ảo Bằng

cách sử dụng các công cụ như Distributed Resource Scheduler (DRS)

và Admission Control kết hợp với vSphere HA, quản trị viên có thể giải

quyết các vấn đề về VM như khởi động lại không thành công và giới

hạn tài nguyên hệ thống

B) vMotion

Các máy khách VM có thể chuyển từ

một máy chủ ESX này sang một máy chủ

khác mà không gây thời gian chết máy đối

với người dùng. 

 Distributed Resource Scheduler (hay DRS) là một trong những tính

năng tiên tiến khác của ESX Server và VI Suite DRS về cơ bản là

một hệ thống lập lịch trình tài nguyên và cân bằng tải của các máy

chủ ESX Nếu được thiết lập hoàn toàn tự động thì DRS có thể nhận

ra vị trí tài nguyên có lợi nhất trên tất cả các máy chủ ESX và chuyển

linh hoạt các máy khách VM từ một máy chủ ESX này sang máy chủ

khác bằng Vmotion, không mất thời gian chết của máy đối với người

dùng

C) Phân Phối Tài Nguyên Theo Lịch Trình (DRS)

6, Phân Biệt Giữa vSphere Storege Appliancs (VSA) và

VSAN

31

Cấu tạo Virtual Appliance Xây dựng trong Kenrl

Khả năng mở rộng 2-3 máy ESXI 2-32 máy ESXI

Phần cứng Bắt buộc giống nhau Không bắt buộc giống nhau

Môi trường Doanh nghiệp nhỏ Doanh nghiệp lớn

Hiệu Xuất Thấp vì không có cache SSD Hiệu suất cao nhờ cache SSD

Chịu lỗi Khả năng chịu lỗi thấp (1 lỗi) Khả năng chịu lỗi cao (3 lỗi đồng thời)

Nâng cấp phần cứng Khó Dễ