Che cos’è una Storage Area Network (SAN)?

Una Storage Area Network (SAN) è una rete spe­cia­liz­za­ta e ad alte pre­sta­zio­ni che collega i server con di­spo­si­ti­vi di ar­chi­via­zio­ne condivisa, con­sen­ten­do l’accesso basato su blocchi. Viene uti­liz­za­to prin­ci­pal­men­te nei data center per gestire grandi quantità di dati e capacità di ar­chi­via­zio­ne in modo ef­fi­cien­te e cen­tra­liz­za­to.

Cos’è la rete SAN (Storage Area Network)?

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 vienegestita 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 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.

Ar­chi­tet­tu­ra di una Storage Area Network

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 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 a 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 a 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).

Come funziona esat­ta­men­te una Storage Area Network?

Una Storage Area Network (SAN) si basa su una struttura di rete ap­po­si­ta­men­te pro­get­ta­ta per l’accesso alla memoria, separata dalle reti dati con­ven­zio­na­li come la LAN. Alla base della SAN ci sono le con­nes­sio­ni Fibre Channel o iSCSI, at­tra­ver­so le quali server o host co­mu­ni­ca­no con le risorse di ar­chi­via­zio­ne.

Gli elementi di ar­chi­via­zio­ne già men­zio­na­ti for­ni­sco­no alla Storage Area Network una memoria basata su blocchi. La co­mu­ni­ca­zio­ne avviene tramite switch SAN, che fun­zio­na­no in modo simile agli switch di rete classici, ma sono pro­get­ta­ti per alte velocità di dati e latenze minime.

At­tra­ver­so i co­sid­det­ti LUN (Logical Unit Numbers), la memoria viene assegnata ai singoli server. Questi accedono ai LUN tramite speciali Host Bus Adapter (HBA) o ini­zia­to­ri iSCSI, come se fossero unità collegate in locale. La Storage Area Network ga­ran­ti­sce che questi accessi alla memoria avvengano in modo parallelo, af­fi­da­bi­le e senza in­ter­fe­ren­ze re­ci­pro­che. La gestione e l’as­se­gna­zio­ne delle risorse di memoria è affidata a un software di gestione centrale che controlla i permessi di accesso e la di­spo­ni­bi­li­tà. Grazie a questa or­ga­niz­za­zio­ne centrale, le risorse di memoria possono essere ampliate, rias­se­gna­te o replicate in modo fles­si­bi­le anche durante il fun­zio­na­men­to.

Con­fi­gu­ra­zio­ne di un sistema SAN

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. La con­fi­gu­ra­zio­ne di una Storage Area Network avviene in diversi passaggi, il­lu­stra­ti qui di seguito.

Primo passaggio: pia­ni­fi­ca­zio­ne e va­lu­ta­zio­ne delle esigenze

In­nan­zi­tut­to, viene de­ter­mi­na­to per cosa verrà uti­liz­za­ta la Storage Area Network. Ci sono una serie di diversi ambiti di ap­pli­ca­zio­ne come, ad esempio, macchine virtuali, database o grandi archivi di dati. Da ciò deriva quanto spazio di ar­chi­via­zio­ne è ne­ces­sa­rio, quanto deve essere rapido l’accesso e quanti server devono essere collegati. Vengono altresì con­si­de­ra­te le esigenze di tol­le­ran­za agli errori.

Secondo passaggio: selezione e pre­pa­ra­zio­ne dell’hardware

Una Storage Area Network è co­sti­tui­ta, come già descritto, da diverse com­po­nen­ti centrali. Per rag­giun­ge­re un’alta di­spo­ni­bi­li­tà, tutte le com­po­nen­ti centrali vengono duplicate. Ciò significa che ci sono almeno due switch, due percorsi dati, doppi ali­men­ta­to­ri e spesso anche due con­trol­lo­ri RAID. Se una parte si guasta, l’altra subentra au­to­ma­ti­ca­men­te. Questo principio è chiamato ri­don­dan­za.

Terzo passaggio: co­stru­zio­ne della rete

Nel passaggio suc­ces­si­vo viene stabilita la con­nes­sio­ne fisica tra i di­spo­si­ti­vi. I server sono collegati agli switch SAN tramite i loro Host Bus Adapter, così come i sistemi di ar­chi­via­zio­ne. Questa con­nes­sio­ne avviene at­tra­ver­so Fibre Channel o iSCSI, uti­liz­zan­do cavi in fibra ottica o cavi di rete speciali. L’obiettivo è creare una rete separata, veloce e stabile.

Quarto passaggio: con­fi­gu­ra­zio­ne del sistema di ar­chi­via­zio­ne

Sul sistema di ar­chi­via­zio­ne centrale viene poi con­fi­gu­ra­ta la struttura di ar­chi­via­zio­ne de­si­de­ra­ta. Ciò include la con­fi­gu­ra­zio­ne di sistemi RAID per aumentare l’af­fi­da­bi­li­tà. RAID 1 o RAID 10 sono varianti comuni, in cui i dati vengono sempre salvati in doppio su diversi dischi rigidi. Questo mirroring fa parte dei co­sid­det­ti cicli di ar­chi­via­zio­ne ri­don­dan­ti e assicura che, anche in caso di guasto di un disco rigido, non si perda alcun dato.

Inoltre, vengono definiti i co­sid­det­ti LUN (numeri di unità logica). Tramite tec­no­lo­gie di mul­ti­pa­thing, i server possono accedere si­mul­ta­nea­men­te alla stessa risorsa di ar­chi­via­zio­ne at­tra­ver­so più percorsi, au­men­tan­do ul­te­rior­men­te l’af­fi­da­bi­li­tà.

Quinto passaggio: in­te­gra­zio­ne dei server

I server che devono accedere all’archivio SAN vengono preparati di con­se­guen­za. Ricevono i driver ap­pro­pria­ti per gli Host Bus Adapter. Inoltre, viene in­stal­la­to un software di mul­ti­pa­thing che iden­ti­fi­ca au­to­ma­ti­ca­men­te quando un percorso non è di­spo­ni­bi­le e rein­di­riz­za il traffico dati su un altro percorso. Suc­ces­si­va­men­te, i LUN assegnati vengono integrati e ri­co­no­sciu­ti dal sistema operativo come unità ag­giun­ti­ve.

Sesto passaggio: sicurezza e controllo degli accessi

Per evitare che ogni server possa accedere a qualsiasi area di ar­chi­via­zio­ne, vengono create le co­sid­det­te zone. Queste de­fi­ni­sco­no quale server può accedere a de­ter­mi­na­te risorse di ar­chi­via­zio­ne. Nelle con­nes­sio­ni iSCSI si utilizza inoltre un’au­ten­ti­ca­zio­ne tramite CHAP (Challenge Handshake Au­then­ti­ca­tion Protocol).

Settimo passaggio: test e mo­ni­to­rag­gio

Prima che la SAN venga uti­liz­za­ta per la pro­du­zio­ne, vengono testate tutte le con­nes­sio­ni. Si verifica, tra l’altro, se l’archivio è ac­ces­si­bi­le da tutti i server previsti e se in caso di guasto si passa au­to­ma­ti­ca­men­te a sistemi ri­don­dan­ti. Dopo il successo dei test, viene im­ple­men­ta­to un sistema di mo­ni­to­rag­gio che controlla co­stan­te­men­te lo stato dei dischi, il carico e l’attività dei percorsi di con­nes­sio­ne.

Aree di ap­pli­ca­zio­ne delle Storage Area Network

Le Storage Area Network sono uti­liz­za­te prin­ci­pal­men­te nelle aziende che devono elaborare e me­mo­riz­za­re grandi quantità di dati, come ad esempio nei data center, presso i fornitori di cloud o nella pro­du­zio­ne di media e film. Una SAN è par­ti­co­lar­men­te adatta in ambienti in cui molti server devono accedere con­tem­po­ra­nea­men­te agli stessi dati, come nelle ap­pli­ca­zio­ni database, nelle soluzioni di vir­tua­liz­za­zio­ne o nei sistemi ERP. Anche nella ricerca e nella scienza, le SAN offrono vantaggi decisivi grazie alla loro alta velocità e af­fi­da­bi­li­tà.

Nel settore della pro­te­zio­ne dei dati, la Storage Area Network funge da soluzione potente e scalabile per backup e ri­pri­sti­no. Grazie all’alta di­spo­ni­bi­li­tà e ri­don­dan­za, la SAN è spesso uti­liz­za­ta per ap­pli­ca­zio­ni critiche per il business, in cui un guasto del sistema di ar­chi­via­zio­ne potrebbe avere con­se­guen­ze gravi. Si adatta anche per le aziende con più sedi o data center di­stri­bui­ti, poiché il sistema può essere gestito in­di­pen­den­te­men­te dalla posizione dei server.

I vantaggi della Storage Area Network in sintesi

Chi am­mi­ni­stra una rete SAN ap­pro­fit­ta 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 mul­ti­pa­thing 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).

Riepilogo dei vantaggi della Storage Area Network:

✓ Base di memoria virtuale centrale da più supporti fisici

✓ Accesso fles­si­bi­le e in­di­pen­den­te dalla piat­ta­for­ma tramite un numero qualsiasi di server

✓ Iso­la­men­to del supporto di me­mo­riz­za­zio­ne e del server, che sem­pli­fi­ca la gestione e la sca­la­bi­li­tà

✓ Al­leg­ge­ri­men­to della LAN, poiché la SAN opera come rete separata

✓ Alte velocità di tra­sfe­ri­men­to dati grazie alla tec­no­lo­gia in fibra ottica e al Fibre Channel

✓ Il mul­ti­pa­thing consente più percorsi dati con­tem­po­ra­nea­men­te e previene i colli di bottiglia

✓ Alta di­spo­ni­bi­li­tà grazie alle in­ter­con­nes­sio­ni nel Fibre Channel Fabric

✓ L’ar­chi­via­zio­ne dei dati ri­don­dan­te su più sistemi fisici aumenta la sicurezza dei dati

✓ Mi­ni­miz­za­zio­ne dei ritardi negli accessi si­mul­ta­nei

✓ Gestione ef­fi­cien­te dell’archivio per grandi quantità di dati

✓ Adatto alla vir­tua­liz­za­zio­ne e ai servizi cloud, ad esempio per In­fra­struc­tu­re as a Service (IaaS).