Organização e Arquitetura de Computadores Material de apoio Tecnologia RAID: SAS e NAS Tópico: 19

Esclarecimentos Esse material é de apoio para as aulas da disciplina e não substitui a leitura da bibliografia básica. Os professores da disciplina irão focar alguns dos tópicos da bibliografia assim como poderão adicionar alguns detalhes não presentes na bibliografia, com base em suas experiências profissionais. O conteúdo de slides com o título “Comentário” seguido de um texto, se refere a comentários adicionais ao slide cujo texto indica e tem por objetivo incluir alguma informação adicional aos conteúdo do slide correspondente. Bibliografia básica: PATTERSON, A.D.E.; HENNESSY, L.J.. Organização e projetos de computadores: a interface hardware/software. São Paulo: Campus, 2005.; MONTEIRO, Mário A.. Introdução à organização de computadores. 5.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. STALLINGS, William. Arquitetura e organização de computadores : projeto para o desempenho. São Paulo: Pearson Education, 2005. VERAS, Manoel. Datacenter: componente central de infraestrutura de TI. Rio de Janeiro: Brasport, 2009.

Tecnologia de disco SAS Serial Attached SCSI é um protocolo de gerenciamento e armazenamento de dados (por exemplo discos rígidos de computadores). Foi espelhado no sistema SATA, pois com sua introdução, o barramento SCSI perdeu grande parte de seus atrativos, já que o SATA oferece uma grande parte das vantagens a um custo menor que antes eram atribuídas ao SCSI. Assim surgiu o SAS que é um barramento serial, muito similar ao SATA em diversos aspectos, que adiciona várias possibilidades interessantes voltadas principalmente para o uso em servidores, por ser mais confiável, rápido e versátil que seu antecessor SCSI. As primeiras versões do SAS possuíam taxas de transferência até 300 MB/s e atualmente atinge 1200 MB/s.

Tecnologia de disco SAS O padrão SAS oferece compatibilidade retroativa com os HDs SATA, permitindo que você use HDs SATA convencionais como uma forma de cortar custos, sem ter que abrir mão da possibilidade de usar os extensores. A maior parte dos HDs SAS de alto desempenho possuem velocidade de 15.000 RPM (Rotações Por Minuto). Assim como o SCSI conviveu com o padrão IDE por mais de duas décadas, o SAS está destinado a concorrer com o SATA, com cada um em seu respectivo nicho: O SATA nos micros domésticos e servidores de baixo custo O SAS em servidores maiores e estações de trabalho de alta performance

Tecnologia de disco SAS O grande diferencial do SAS é a possibilidade através do uso de extensores (expanders), ligar diversos discos SAS a uma única porta. Os extensores SAS normalmente possuem a forma de um gabinete 1U ou 2U, destinados a serem instalados nos mesmos racks usados pelos próprios servidores. Em muitos, os discos são instalados em gavetas removíveis e podem ser trocados "a quente" (hotswap). Existem dois tipos de extensores SAS: Edge Expanders - Permitem ligar até 128 discos na mesma porta. Fanout Expanders - permitem conectar até 128 Edge Expanders (cada um com seus 128 discos), chegando a um limite teórico de até 16.384 discos por porta SAS. Este recurso de expansabilidade através dos extensores foi desenvolvido pensando em servidores de armazenamento com vários terabytes ou mesmo petabytes de dados e hoje em dia já é amplamente utilizado por Datacenters.

Serviços de Armazenamento O crescimento do orçamento de TI não consegue acompanhar o crescimento da demanda por armazenamento de dados. Os dados que originam as informações podem ser: Estruturados: Provenientes de sistemas de banco de dados, são mais simples de serem manipulados e recuperados. Não Estruturados: Demandam maior espaço de armazenamento e maior esforço de gerenciamento. É necessário uma estratégia de armazenamento de acordo com cada forma de dados existente devendo-se preocupar principalmente com: Escalabilidade Interoperabilidade com outros componentes Adaptação a soluções futuras de recuperação de desastres Passou a ser prioridade das organizações e principalmente em Datacenters.

Serviços de Armazenamento Após vários anos de aumento de desempenho dos processadores a cada 18 meses em média, isto deixou de ser problema na arquitetura de um computador. Entrentanto, a evolução da entrada e saída (I/O) não acompanhou esta evolução e é, atualmente, um gargalo de desempenho existente entre processadores versus sistemas de armazenamento. Exemplo: Discos mecânicos impõem limites ao desempenho do I/O devido a características mecânicas e rotacionais quando em operação de leitura e escrita. Na prática o processador fica esperando a operação de I/O prejudicando o desempenho de aplicações e dos sistema como um todo.

Arquitetura de um Storage Serviços de Armazenamento Componentes de um sistema de armazenamento: Servidores: Onde as aplicações são executadas. Os usuários armazenam e recuperam dados através de aplicações executadas nos servidores. Conectividade: Refere-se à interconexão entre o servidor e o dispositivo de armazenamento (storage). Storage: É o componente principal de um sistema de armazenamento. Pode utilizar meio magnético ou de estado físico. Discos e fitas utilizam meio magnético e discos ópticos utilizam um meio de estado físico. Um Storage pode ser visualizado como um servidor de discos. Disco Controladora Cache Portas Arquitetura de um Storage

Serviços de Armazenamento O storage pode ser dividido em 3 grupos: Storage do Tipo JBOD (Visto no capítulo 18) Storage do Tipo RAID (Visto no capítulo 18) Storage do Tipo Inteligente Um storage do tipo sistema inteligente possui quatro componentes chaves: Front-End: Interface entre o sistema de armazenamento e o servidor. Memória Cache: Utilizados para acelerar o acesso de leitura e escrita nos discos físicos. Back-End: Interface entre o cache e os discos físicos. Discos Físicos: São conectados ao back-end com interface SCSI ou Fiber Channel (FC). Local onde os dados são gravados.

Técnicas de Entrada/Saída ( I/O ) A maneira de conectar o storage evoluiu e as 3 principais são as seguintes: Conectado diretamente ao servidor conhecido como Direct Attached Storage ou DAS Conectado através de redes de storage independentes que usam combinação de protocolos específicos e interfaces de discos tendo 2 tipos: Storage Area Network ou SAN Network Attached Storage ou NAS

Tecnologia DAS Direct Attached Storage ou DAS: É simples e barato Não permite escalabilidade Requisitos de disponibilidade também não são atendidos, pois o simples fato do servidor que está vinculado a storage parar de funcionar faz com que não se tenha acesso aos dados armazenados diretamente. Gerenciar este tipo de storage para grandes quantidades de dados pode ser um problema. DAS externo Servidor 1 Servidor 2 Storage SAS e SATA DAS interno Servidor SAS e SATA

Tecnologia SAN Storage Area Network ou SAN: É baseado em redes de armazenamento dedicadas São parte da realidade autal da maioria dos datacenters Exige mão de obra especializada Permite escalabilidade Conectam servidores Servidor 1 Servidor 2 SAN Storage SAS e SATA Rede Servidor 3 Servidor 4

Tecnologia NAS Network Attached Storage ou NAS: É baseado em redes de storage IP É primariamente utilizado para compartilhamento de arquivos Comparado ao DAS é mais escalável e possui melhor disponibilidade, além de ser mais fácil de gerenciar Normalmente seu uso e gerenciamento requerem maior investimento inicial e conhecimento especializado O NAS usa protocolos de rede e de compartilhamento de arquivos sendo que este protocolos incluem TCP/IP para transferência de dados. Muitas vezes o servidor NAS utiliza múltiplas interfaces de rede

Tecnologia NAS Network Attached Storage ou NAS: O NAS usa protocolos de rede e de compartilhamento de arquivos sendo que este protocolos incluem TCP/IP para transferência de dados. Logicamente pode servir mais clientes (usuários) do que um servidor de arquivos convencional Arquivos E-mails Banco de Dados NAS Servidor 1 Servidor 2 NAS Storage SAS e SATA IP Servidor 3 Servidor 4

Tecnologia NAS Sistemas NAS podem conter mais de um HD, podendo também contar com a tecnologia RAID. Geralmente, as unidades não possuem teclado ou monitor, e são configuradas normalmente através de um browser. Equipamentos NAS estão sendo usados pelo mundo corporativo há algum tempo, porém com a redução dos custos destes dispositivos esta havendo uma popularização também em redes domésticas ou de pequenas empresas.

Diferenças entre NAS e SAN As principais diferenças entre redes NAS e redes SAN são as seguintes: SAN NAS Protocolo Serial SCSI-3 NFS (Linux) e o CIFS (Windows) Compartilhamento Discos e unidades de fita Sistema de arquivos Permissões Diferentes servidores acessam o mesmo disco ou fita Diferentes usuários podem acessar o mesmo sistema de arquivos