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).