red de área de almacenamiento

Una red de área de almacenamiento ( SAN ) o red de almacenamiento es una red informática que proporciona acceso a almacenamiento de datos consolidado a nivel de bloque . Las SAN se utilizan principalmente para acceder a dispositivos de almacenamiento de datos , como matrices de discos y bibliotecas de cintas, desde servidores , de modo que el sistema operativo los reconozca como almacenamiento de conexión directa . Una SAN suele ser una red dedicada de dispositivos de almacenamiento a la que no se puede acceder a través de la red de área local (LAN).

Aunque una SAN solo proporciona acceso a nivel de bloque, los sistemas de archivos construidos sobre SAN sí proporcionan acceso a nivel de archivo y se conocen como sistemas de archivos de disco compartido .

Las configuraciones SAN más recientes permiten SAN híbridas ^{[ 1 ]} y permiten el almacenamiento de bloques tradicional que aparece como almacenamiento local, pero también almacenamiento de objetos para servicios web a través de API.

Las redes de área de almacenamiento (SAN) a veces se denominan redes detrás de los servidores ^{[ 2 ] : 11} y se desarrollaron históricamente a partir de un modelo de almacenamiento de datos centralizado , pero con su propia red de datos . Una SAN es, en su forma más simple, una red dedicada para el almacenamiento de datos. Además de almacenar datos, las SAN permiten la copia de seguridad automática de los datos y la monitorización del almacenamiento, así como del proceso de copia de seguridad. ^{[ 3 ] : 16–17} Una SAN es una combinación de hardware y software. ^{[ 3 ] : 9} Surgió de las arquitecturas de mainframe centradas en datos , donde los clientes en una red pueden conectarse a varios servidores que almacenan diferentes tipos de datos. ^{[ 3 ] : 11} Para escalar las capacidades de almacenamiento a medida que crecían los volúmenes de datos, se desarrolló el almacenamiento de conexión directa (DAS), donde se conectaban matrices de discos o simplemente un conjunto de discos (JBOD) a los servidores. En esta arquitectura, se pueden agregar dispositivos de almacenamiento para aumentar la capacidad de almacenamiento. Sin embargo, el servidor a través del cual se accede a los dispositivos de almacenamiento constituye un punto único de fallo , y gran parte del ancho de banda de la red LAN se utiliza para acceder, almacenar y realizar copias de seguridad de los datos. Para solucionar este problema, se implementó una arquitectura de almacenamiento compartido de conexión directa , donde varios servidores podían acceder al mismo dispositivo de almacenamiento. ^{[ 3 ] : 16–17}

DAS fue el primer sistema de almacenamiento en red y todavía se usa ampliamente donde los requisitos de almacenamiento de datos no son muy altos. De él se desarrolló la arquitectura de almacenamiento conectado a la red (NAS), donde uno o más servidores de archivos o dispositivos de almacenamiento dedicados están disponibles en una LAN. ^{[ 3 ] : 18} Por lo tanto, la transferencia de datos, particularmente para copias de seguridad, todavía se realiza a través de la LAN existente. Si se almacenaba más de un terabyte de datos en cualquier momento, el ancho de banda de la LAN se convertía en un cuello de botella. ^{[ 3 ] : 21–22} Por lo tanto, se desarrollaron las SAN, donde una red de almacenamiento dedicada se conectaba a la LAN, y los terabytes de datos se transfieren a través de una red dedicada de alta velocidad y ancho de banda. Dentro de la SAN, los dispositivos de almacenamiento están interconectados. La transferencia de datos entre dispositivos de almacenamiento, como para copias de seguridad, ocurre detrás de los servidores y está diseñada para ser transparente. ^{[ 3 ] : 22} En una arquitectura NAS, los datos se transfieren utilizando los protocolos TCP e IP sobre Ethernet . Se desarrollaron protocolos distintos para SAN, como Fibre Channel , iSCSI , Infiniband . Por lo tanto, las SAN suelen tener sus propios dispositivos de red y almacenamiento, que deben comprarse, instalarse y configurarse. Esto hace que las SAN sean inherentemente más caras que las arquitecturas NAS. ^{[ 3 ] : 29}

Las SAN cuentan con sus propios dispositivos de red, como conmutadores SAN. Para acceder a la SAN, se utilizan los denominados servidores SAN, que a su vez se conectan a adaptadores de host SAN . Dentro de la SAN, se pueden interconectar diversos dispositivos de almacenamiento de datos, como matrices de discos compatibles con SAN, JBOD y bibliotecas de cintas . ^{[ 3 ] : 32, 35–36}

Capa de tela

La capa de tejido consta de dispositivos de red SAN que incluyen conmutadores SAN , enrutadores, puentes de protocolo, dispositivos de puerta de enlace y cables. Los dispositivos de red SAN transfieren datos dentro de la SAN o entre un iniciador , como un puerto HBA de un servidor, y un destino , como el puerto de un dispositivo de almacenamiento.

Cuando se construyeron las primeras SAN, los concentradores eran los únicos dispositivos compatibles con Fibre Channel, pero se desarrollaron conmutadores Fibre Channel y ahora los concentradores rara vez se encuentran en las SAN. Los conmutadores tienen la ventaja sobre los concentradores de que permiten que todos los dispositivos conectados se comuniquen simultáneamente, ya que un conmutador proporciona un enlace dedicado para conectar todos sus puertos entre sí. ^{[ 4 ] : 34} Cuando se construyeron las primeras SAN, Fibre Channel tenía que implementarse sobre cables de cobre; hoy en día se utilizan cables de fibra óptica multimodo en las SAN. ^{[ 4 ] : 40}

Las SAN suelen construirse con redundancia, por lo que los conmutadores SAN se conectan con enlaces redundantes. Los conmutadores SAN conectan los servidores con los dispositivos de almacenamiento y, por lo general, no son bloqueantes, lo que permite la transmisión de datos a través de todos los cables conectados al mismo tiempo. ^{[ 4 ] : 29} Los conmutadores SAN se configuran en una topología de malla para fines de redundancia . Un solo conmutador SAN puede tener desde 8 puertos hasta 32 puertos con extensiones modulares. ^{[ 4 ] : 35} Los denominados conmutadores de clase director pueden tener hasta 128 puertos. ^{[ 4 ] : 36}

En las SAN conmutadas, se utiliza el protocolo de tejido conmutado Fibre Channel FC-SW-6, según el cual cada dispositivo en la SAN tiene una dirección de nombre mundial (WWN) codificada en el adaptador de bus de host (HBA). Si un dispositivo está conectado a la SAN, su WWN se registra en el servidor de nombres del conmutador SAN. ^{[ 4 ] : 47} En lugar de un WWN, o nombre de puerto mundial (WWPN), los proveedores de dispositivos de almacenamiento Fibre Channel SAN también pueden codificar un nombre de nodo mundial (WWNN). Los puertos de los dispositivos de almacenamiento suelen tener un WWN que comienza con 5, mientras que los adaptadores de bus de los servidores comienzan con 10 o 21. ^{[ 4 ] : 47}

capa de almacenamiento

El protocolo SCSI (Serialized Small Computer Systems Interface ) se utiliza frecuentemente sobre el protocolo Fibre Channel Switched Fabric en servidores y dispositivos de almacenamiento SAN. Los protocolos iSCSI ( Internet Small Computer Systems Interface ) sobre Ethernet e Infiniband también pueden encontrarse implementados en SAN, pero suelen estar integrados en la red Fibre Channel. No obstante, existen dispositivos de almacenamiento Infiniband e iSCSI, en particular, matrices de discos. ^{[ 4 ] : 47–48}

Se dice que los distintos dispositivos de almacenamiento en una SAN forman la capa de almacenamiento . Esta puede incluir una variedad de dispositivos de disco duro y cinta magnética que almacenan datos. En las SAN, las matrices de discos se unen mediante RAID , lo que hace que muchos discos duros se vean y funcionen como un único dispositivo de almacenamiento de gran tamaño. ^{[ 4 ] : 48} Cada dispositivo de almacenamiento, o incluso una partición en ese dispositivo de almacenamiento, tiene asignado un número de unidad lógica (LUN). Este es un número único dentro de la SAN. Cada nodo en la SAN, ya sea un servidor u otro dispositivo de almacenamiento, puede acceder al almacenamiento haciendo referencia al LUN. Los LUN permiten segmentar la capacidad de almacenamiento de una SAN e implementar controles de acceso. Un servidor en particular, o un grupo de servidores, puede, por ejemplo, tener acceso solo a una parte específica de la capa de almacenamiento de la SAN, en forma de LUN. Cuando un dispositivo de almacenamiento recibe una solicitud para leer o escribir datos, verificará su lista de acceso para determinar si el nodo, identificado por su LUN, tiene permiso para acceder al área de almacenamiento, también identificada por un LUN. ^{[ 4 ] : 148–149} El enmascaramiento de LUN es una técnica mediante la cual el adaptador de bus del host y el software SAN de un servidor restringen los LUN para los que se aceptan comandos. Al hacerlo, se enmascaran los LUN a los que el servidor nunca debería acceder. ^{[ 4 ] : 354} Otro método para restringir el acceso del servidor a dispositivos de almacenamiento SAN específicos es el control de acceso basado en la estructura, o zonificación, que es aplicado por los dispositivos de red SAN y los servidores. Bajo la zonificación, el acceso del servidor se restringe a los dispositivos de almacenamiento que se encuentran en una zona SAN específica. ^{[ 5 ]}

Se utiliza una capa de mapeo a otros protocolos para formar una red:

• ATA sobre Ethernet (AoE), mapeo de AT Attachment (ATA) sobre Ethernet
• Protocolo Fibre Channel (FCP), una asignación de SCSI sobre Fibre Channel
• Canal de fibra sobre Ethernet (FCoE)
• ESCON sobre Fibre Channel ( FICON ), utilizado por ordenadores centrales
• HyperSCSI , mapeo de SCSI sobre Ethernet
• iFCP ^{[ 6 ]} o SANoIP ^{[ 7 ]} mapeo de FCP sobre IP
• iSCSI , mapeo de SCSI sobre TCP/IP
• Extensiones iSCSI para RDMA (iSER), mapeo de iSCSI sobre InfiniBand
• Dispositivo de bloque de red , mapeo de solicitudes de nodos de dispositivos en sistemas tipo UNIX a través de sockets de flujo como TCP/IP.
• Protocolo SCSI RDMA (SRP), otra implementación SCSI para el transporte de acceso directo a memoria remota (RDMA).

Las redes de almacenamiento también pueden construirse utilizando las tecnologías Serial Attached SCSI (SAS) y Serial ATA (SATA). SAS evolucionó a partir del almacenamiento de conexión directa SCSI. SATA evolucionó a partir del almacenamiento de conexión directa Parallel ATA . Los dispositivos SAS y SATA pueden conectarse en red mediante expansores SAS .

La Storage Networking Industry Association (SNIA) define una SAN como "una red cuyo propósito principal es la transferencia de datos entre sistemas informáticos y elementos de almacenamiento". Sin embargo, una SAN no solo consta de una infraestructura de comunicación, sino que también cuenta con una capa de gestión de software . Este software organiza los servidores, los dispositivos de almacenamiento y la red para que los datos puedan transferirse y almacenarse. Dado que una SAN no utiliza almacenamiento de conexión directa (DAS), los dispositivos de almacenamiento en la SAN no son propiedad de un servidor ni están gestionados por él. ^{[ 2 ] : 11} Una SAN permite que un servidor acceda a una gran capacidad de almacenamiento de datos, a la que también pueden acceder otros servidores. ^{[ 2 ] : 12} Además, el software de la SAN debe garantizar que los datos se muevan directamente entre los dispositivos de almacenamiento dentro de la SAN, con una mínima intervención del servidor. ^{[ 2 ] : 13}

El software de gestión SAN se instala en uno o más servidores y los clientes de gestión en los dispositivos de almacenamiento. Se han desarrollado dos enfoques en el software de gestión SAN: gestión en banda y gestión fuera de banda. La gestión en banda implica que los datos de gestión entre el servidor y los dispositivos de almacenamiento se transmiten en la misma red que los datos de almacenamiento. La gestión fuera de banda implica que los datos de gestión se transmiten a través de enlaces dedicados. ^{[ 2 ] : 174} El software de gestión SAN recopilará datos de gestión de todos los dispositivos de almacenamiento en la capa de almacenamiento. Esto incluye información sobre fallos de lectura y escritura, cuellos de botella en la capacidad de almacenamiento y fallos de los dispositivos de almacenamiento. El software de gestión SAN puede integrarse con el Protocolo simple de administración de red (SNMP). ^{[ 2 ] : 176}

En 1999 se introdujo el Modelo de Información Común (CIM), un estándar abierto, para la gestión de dispositivos de almacenamiento y para proporcionar interoperabilidad. La versión web de CIM se denomina Gestión Empresarial Basada en Web (WBEM) y define objetos de dispositivos de almacenamiento SAN y procesa transacciones. El uso de estos protocolos implica un gestor de objetos CIM (CIMOM), para gestionar objetos e interacciones, y permite la gestión centralizada de dispositivos de almacenamiento SAN. La gestión básica de dispositivos para SAN también se puede lograr mediante la Especificación de Interfaz de Gestión de Almacenamiento (SMI-S), donde los objetos y procesos CIM se registran en un directorio. Las aplicaciones de software y los subsistemas pueden entonces acceder a este directorio. ^{[ 2 ] : 177} También hay disponibles aplicaciones de software de gestión para configurar dispositivos de almacenamiento SAN, lo que permite, por ejemplo, la configuración de zonas y LUN. ^{[ 2 ] : 178}

En definitiva, los dispositivos de almacenamiento y redes SAN están disponibles a través de numerosos proveedores, y cada proveedor de SAN cuenta con su propio software de gestión y configuración. La gestión común en redes SAN que incluyen dispositivos de diferentes proveedores solo es posible si estos ponen a disposición de otros proveedores la interfaz de programación de aplicaciones (API) de sus dispositivos. En tales casos, el software de gestión SAN de nivel superior puede gestionar los dispositivos SAN de otros proveedores. ^{[ 2 ] : 180}

En una SAN, los datos se transfieren, almacenan y acceden a nivel de bloque. Por lo tanto, una SAN no proporciona abstracción de archivos de datos , solo almacenamiento y operaciones a nivel de bloque . Los sistemas operativos de los servidores mantienen sus propios sistemas de archivos en sus LUN dedicadas y no compartidas en la SAN, como si fueran locales. Si varios sistemas intentaran simplemente compartir una LUN, interferirían entre sí y corromperían rápidamente los datos. Cualquier uso compartido planificado de datos en diferentes computadoras dentro de una LUN requiere software. Se han desarrollado sistemas de archivos para funcionar con software SAN y proporcionar acceso a nivel de archivo . Estos se conocen como sistemas de archivos de disco compartido .

Los sistemas de edición de vídeo requieren velocidades de transferencia de datos muy altas y una latencia muy baja. En el sector de los medios de comunicación y el entretenimiento, las redes SAN suelen denominarse sin servidor debido a su configuración, que ubica los clientes de escritorio del flujo de trabajo de vídeo (ingesta, edición y reproducción) directamente en la SAN, en lugar de conectarse a servidores. El control del flujo de datos se gestiona mediante un sistema de archivos distribuido. El control del uso del ancho de banda por nodo, a veces denominado calidad de servicio (QoS), es especialmente importante en la edición de vídeo, ya que garantiza un uso equitativo y priorizado del ancho de banda en toda la red.

La calidad de servicio (QoS) del almacenamiento SAN permite calcular y mantener el rendimiento de almacenamiento deseado para los clientes de la red que acceden al dispositivo. Algunos factores que afectan a la QoS de SAN son:

• Ancho de banda : la velocidad de transmisión de datos disponible en el sistema. 
• Latencia : el tiempo que tarda en ejecutarse una operación de lectura/escritura. 
• Profundidad de la cola : el número de operaciones pendientes que esperan ejecutarse en los discos subyacentes ( discos tradicionales o de estado sólido ). 

Como alternativa, se puede utilizar el sobredimensionamiento para proporcionar capacidad adicional y compensar los picos de tráfico de red. Sin embargo, cuando la carga de la red es impredecible, el sobredimensionamiento puede llegar a agotar todo el ancho de banda y aumentar significativamente la latencia, lo que resulta en una degradación del rendimiento de la SAN.

La virtualización del almacenamiento es el proceso de abstraer el almacenamiento lógico del almacenamiento físico. Los recursos de almacenamiento físico se agregan en grupos de almacenamiento, a partir de los cuales se crea el almacenamiento lógico. Esto presenta al usuario un espacio lógico para el almacenamiento de datos y gestiona de forma transparente el proceso de mapeo a la ubicación física, un concepto denominado transparencia de ubicación . Esto se implementa en las matrices de discos modernas, a menudo utilizando tecnología propietaria del fabricante. Sin embargo, el objetivo de la virtualización del almacenamiento es agrupar múltiples matrices de discos de diferentes fabricantes, dispersas en una red, en un único dispositivo de almacenamiento. Este único dispositivo de almacenamiento puede gestionarse de forma uniforme. ^{[ 8 ]}

• Lista de plataformas de hardware de almacenamiento en red
• Lista de sistemas de gestión de redes de área de almacenamiento
• Conjunto masivo de discos inactivos (MAID)
• hipervisor de almacenamiento
• Gestión de recursos de almacenamiento (SRM)
• Almacenamiento convergente

• ¿Qué es una red de área de almacenamiento (SAN)?
• Introducción a las redes de área de almacenamiento (SAN): Introducción exhaustiva a SAN , IBM Redbook
• SAN frente a DAS: Un análisis de costes del almacenamiento en la empresa en Wayback Machine (archivado el 30/10/2011)
• SAS y SATA, almacenamiento de estado sólido, reducen el consumo de energía de los centros de datos. Archivado el 18 de octubre de 2010 en Wayback Machine.
• Vídeos de SAN NAS