4 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, TRIỂN KHAI VÀ DUY TRÌ HOẠT ĐỘNG CHO SAN

69



4 CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ, TRIỂN KHAI VÀ DUY TRÌ HOẠT

ĐỘNG CHO SAN

Thiết kế, triển khai và duy trì hoạt động cho mạng lưu trữ là công việc đòi hỏi

nhiều công sức và cân nhắc trước khi thực hiện. Nội dung được đề cập trong chương

này là những kiến thức mà tôi thu thập được trong quá trình triển khai tại các đơn vị

cùng những kiến thức học được qua các tài liệu tham khảo.



4.1 Kiến thức căn bản khi thiết kế SAN:

Khi thiết kế SAN, người thiết kế cần cân nhắc giữa nhiều yếu tố. Trước nhất người

thiết kế phải hiểu được các thành phần làm việc với nhau như thế nào sau đó mới chọn

được thiết kế phù hợp với yêu cầu đưa ra. Người thiết kế cũng phải cân nhắc giữa hệ

thống lưu trữ hiện tại và dung lượng phát triển trong tương lai. Một SAN lý tưởng

phải được thiết kế có độ sẵn sàng cao và an toàn và độ trễ thấp.

Điểm cân nhắc đầu tiên là yêu cầu của khách hang, để đáp ứng yêu cầu này này

điểm quan trọng người thiết kế phải có được các thông tin từ khách hàng. Những

thông tin này thường bao gồm: môi trường hiện tại, hiện trạng của thiết bị hiện có và

yêu cầu phát triển trong tương lai.

Những yêu cầu chính của khách hàng có thể được chia ra thành 03 nhóm:

1. Linh hoạt:

 Khả năng đáp ứng nhanh với thay đổi và cơ hội phát triển trong kinh

doanh

 Khả năng triển khai nhanh các thiết bị trên mạng SAN

2. Mức đáp ứng dịch vụ

 Tốc độ phục hồi dữ liệu

 Thời gian đáp ứng yêu cầu

3. Hiệu năng hoạt động

 Khả năng quản lý tài nguyên

 Đảm bảo giao dịch liên tục



4.2



Quan điểm thiết kế SAN của HP (Hewlett-Packard) :

Hewlett-Packard đưa ra một quan điểm thiết kế SAN của HP sử dụng cho bất kỳ



mô hình nào, giai đoạn nào của SAN, từ mạng SAN nhỏ đến mạng SAN cực lớn.



70



Cách tiếp cận này giúp khách hàng tiết kiệm được chi phí khi nâng cấp mạng. Thiết bị

cũ có thể được sử dụng lại cho các phần của dự án sau này hoặc sử dụng cho các văn

phòng nhỏ hơn [1,2].

Dòng sản phẩm HP storage works được thiết kế cho nhiều ứng dụng, hệ điều hành,

server, thiết bị lưu trữ và cơ sở hạ tầng khác nhau. Cách tiếp cận này cũng mạng lại

các ưu điểm:

 Linh hoạt trong thiết kế để phù hợp với nhiều yêu cầu khác nhau.

 Cân bằng theo thời gian bằng cách thêm dung lượng và tính năng khi phát

sinh nhu cầu.

 Hỗ trợ nhiều địa hình khác nhau hay yêu cầu khắt khe về vị trí

4.2.1 Tiếp cận với thiết kế đơn giản của HP

HP cung cấp 03 cách tiếp cận với thiết kế và triển khai SAN. Những cách tiếp cận

sau đây được đưa ra với mức độ tăng dần của kinh nghiệm thiết kế và triển khai.

4.2.1.1 Thiết kế và triển khai một SAN sử dụng bản thiết kế đơn giản sẵn có của

HP.

Ở mức thiết kế này HP chỉ đưa ra việc bố trí các switch quang trong fabric và tối

ưu cho từng mục đích nhất định với các mẫu tải dữ liệu (workload) cụ thể. Việc sử

dụng bản thiết kế sẵn có này là cách thức đơn giản nhất cho việc tiếp cận với thiết kế

SAN, HP khuyến cáo người dùng nên chọn giải pháp này nếu là người bắt đầu vào

thiết kế.

4.2.1.2 Một số biến thể của thiết kế sẵn có:

Mỗi một bản thiết kế sẵn của HP đều được tối ưu hóa cho từng mục đích, yêu cầu

cụ thể. Thông thường người thiết kế có thể chọn một bản thiết kế sẵn có gần giống với

yêu cầu của mình sau đó sửa đổi để phù hợp. cách tiếp cận này giúp người thiết kế có

thể tận dụng được các kinh nghiệm của bản thiết kế cũ. HP chỉ khuyên những ai có

hiểu biết căn bản về SAN mới thiết kế SAN theo cách này.

4.2.1.3 Thay đổi thiết kế SAN sử dụng các quy định thiết kế:

Các quy định thiết kế SAN chỉ ra các giới hạn tối đa và chỉ dẫn cho người thiết kế

những yêu cầu hoặc các tiêu chí cụ thể. Các luật thiết kế bao gồm các thông tin căn

bản nhất về các thiết bị trên SAN và được viết thành một tài liệu riêng cung cấp cho



71



mọi người tại địa chỉ www.hp.com với tên tài liệu là “HP StorageWorks SAN Design

Reference Guide”. Trong tài liệu này HP sẽ đề cập chi tiết đến đặc tính cũng như yêu

cầu của từng loại thiết bị, trên cở sở các yêu cầu và đặc tính người thiết kế có thể chọn

ra những sản phẩm phù hợp với yêu cầu của mình.

Các điểm cần cân nhắc khi thiết kế

Khi thiết kế bất kỳ thiết kế nào cần cân nhắc các yếu tố sau:

 Ứng dụng và hệ điều hành: cần cân nhắc xem hệ điều hành hiện tại và ứng

dụng có thích ứng với kế hoạch mở rộng, nâng cấp trong tương lai

 Độ sẵn sàng: xem xét môi trường hiện tại có khả dụng không? Khả năng

đáp ứng như thế nào?

 Khả năng có thể truy cập: Có cung cấp tính năng đăng nhập quản lý từ xa

không? Cơ sở hạ tầng của khách hàng như thế nào? Đặc điểm về an ninh

của mạng khách hàng khi đăng nhập?

 I/O profile: đặc điểm của I/O hiện tại như thế nào? Có bị tắc nghẽn không?

Đặc thù I/O của từng ứng dụng?

 An ninh: các thiết bị trên SAN được cấu hình an ninh như thế nào?

 Sao lưu: Đặc điểm của các phiên sao lưu (dung lượng, thời gian sao lưu,

thời điểm sao lưu..). đặc điểm của thiết bị (server là gì, model của thiết bị

lưu trữ, tủ tape…)

 Nâng cấp và di dời: các thiết bị hiện tại hỗ trợ nâng cấp và di dời như thế

nào (có cần tắt các thiết bị không? Thời gian ngừng dịch vụ cho phép là bao

lâu…)

 Quản lý – Các phần mềm quản lý được sử dụng để quản lý SAN là gì?



4.3 Xác định các yêu cầu của cơ sở hạ tầng:

Nếu mạng SAN đã tồn tại, người thiết kế phải bắt đầu quy trình thiết kế bằng việc

khảo sát môi trường hiện tại.

Nhằm cung cấp cho khách hàng một kế hoạch phát triển chi tiết, hãy ghi nhận hay

làm tài liệu các đầu mục sau:



72



 Kế hoạch phát triển trong tương lai

 Cấu hình hệ thống hiện tại

 Cấu trúc mạng LAN và SAN hiện có

 Danh sách các ứng dụng đang dùng

 Tải dữ liệu ( traffic load)

 Hiệu năng hiện tại

Thông thường người thiết kế thường đưa ra một bảng các câu hỏi để có được các

thông tin trên, việc trả lời các câu hỏi này sẽ giúp người thiết kế có được những thông

tin cần thiết . Danh sách câu hỏi thông thường gồm có [1]:

4.3.1



Vấn đề tồn tại lớn nhất cần giải quyết là gì?

Vấn đề tồn tại mà các doanh nghiệp thường gặp phải và hy vọng SAN sẽ giải



quyết được là:

-



Doanh nghiệp cần duy trì hoạt động của mình ngay cả khi có thảm họa như

động đất, cháy, bão..



-



Các phiên sao lưu dữ liệu tốn rất nhiều thời gian để hoàn thành, làm ảnh hưởng

đến việc đáp ứng giao dịch với khách hàng.



4.3.2



Tiết kiệm tiền chi phí cho hệ thống bằng cách tối ưu vùng lưu trữ hiệu quả hơn.

Yêu cầu hoạt động nào cần có giải pháp?

Khi xác định được các vấn đề tồn tại của hoạt động hiện có, bạn có thể dễ dàng



chỉ ra được yêu cầu nào cần có giải pháp. Một số tiêu chí cần chỉ ra là:

-



Tất cả các server ở site X sẽ lại làm việc trong Y phút khi site Z có sự cố.



-



SAN cho phép danh sách các server sao lưu dữ liệu hoàn tất trong một khoảng

thời gian cho phép



-



SAN cho phép bao nhiêu server truy cập đồng thời tới thiết bị lưu trữ.

Người thiết kế phải thực hiện công việc chuyển đổi từ yêu cầu đảm bảo hoạt



động kinh doanh thành yêu cầu kỹ thuật, để làm được việc này các yêu cầu kỹ

thuật trong bước thu thập thông tin cần phải có là:

-



Vị trí của thiết bị



-



Những thiết bị nào kết nối tới SAN



73



-



Đặc tính hiệu năng của từng thiết bị



-



Những phần mềm nào sẽ chạy trên SAN.



-



Mức độ phát triển của dữ liệu, gia tăng của server theo thời gian.



4.3.3



Các server kết nối với SAN như thế nào?

Người thiết kế cần lấy thông tin về các server, thiết bị kết nối đến SAN. Thông



tin về mỗi thiết bị thường bao gồm:

-



Hệ điều hành đang sử dụng, phiên bản của các bản vá có trên server



-



Có sẵn trình điều khiển cho HBA/Controller chưa? Nếu có đã được thử nghiệm

chưa?.



-



Các mô hình kết nối đang có trên hệ thống hiện tại



-



Ứng dụng đang chạy trên các server là gì.



-



Dung lượng lưu trữ mỗi server yêu cầu.



-



Gia tăng về dung lượng theo thời gian của mỗi ứng dụng/server



-



Thông số kỹ thuật về thiết bị (năng, chiều cao, rộng, sâu, nhiệt độ, độ rung…)



-



Thiết bị có được gắn lên tủ (rack) hay không?



-



Số lượng HBA có trên mỗi server.



-



Nếu có nhiều HBA, phần mềm nào được sử dụng để cung cấp tính năng

failover hoặc cân bằng tải giữa các đường.



-



Mỗi thiết bị có bao nhiêu card mạng.



-



Khả năng quản lý từ xa của server, thiết bị lưu trữ, phần mềm sử dụng.



-



Nơi các thiết bị được cất giữ.



Với thiết bị lưu trữ, một số câu hỏi sau cần đặt ra:

-



Hãng chế tạo là gì, model, version



-



Kiểu kết nối hỗ trợ (private loop, public loop, fabric, Point to Point)



-



Thiết bị lưu trữ cho phép kết nối bao nhiêu thiết bị



-



Thông số kỹ thuật về chiều rộng, dài, cao, sâu, nhiệt độ làm việc.



-



Dung lượng (đơn vị là GB- gigabyte).



-



Có lắp lên rack hay đứng độc lập



-



Kiểu giao diện quản lý



-



Số lượng giao diện quang tủ đĩa có.



-



Số lượng giao diện mạng có trên thiết bị



74



-



Khả năng quản lý của tủ.



-



Firmware của các khối trên tủ lưu trữ.



-



License hiện có.

Cùng với server, thiết bị lưu trữ. Những yếu tố sau đây cũng gây ảnh hưởng



đến công tác triển khai mà người thiết kế cần đề cập đến khi thu thập thông tin:

-



Ai là người thực hiện triển khai.



-



Nguồn điện nuôi thiết bị có đủ không?.



-



Hệ thống điều hòa, làm mát, hút ẩm hiện có.



-



Nơi đặt thiết bị, rack có sẵn?.



-



Nền tảng mảng hiện tại như thế nào?.



-



Ai có thể vào phòng thiết bị, nếu phòng thiết bị trên các tầng cao cần cân nhắc

về tải trọng của thang máy.



4.3.4 SAN sẽ hỗ trợ, thúc đẩy những ứng dụng nào?

Một số ứng dụng người quản trị cần quan tâm khi thiết kế SAN bởi SAN và các

ứng dụng cá biệt này hỗ trợ nhau khá chặt trẽ:

-



Ứng dụng backup dữ liệu không qua server (serverless backup)



-



Cluster software.



-



Volume manager.

Ví dụ: Nếu muốn triển khai ứng dụng backup không qua server người quản trị



phải chắc chắn là thiết bị phần cứng (tape libraries, Fible Channel/SCSI

gateway,…) phải hỗ trợ ứng dụng.

4.3.5



Thiết bị nào trong giải pháp đã có ?

Trong khi thống kê phần cứng thiết bị, phần mềm hiện có người thiết kế phải



xác định được thiết bị nào sẽ được sử dụng trong giải pháp thiết kế sắp tới. xác

định được vị trí thiết bị đặt, truy cập vào nó như thế nào?.

4.3.6



Thiết bị nào đang chạy chính thức (in Production) ?

Tìm hiểu được càng nhiều thông tin về hệ thống chạy chính thức càng nhiều



càng tốt. Thông tin này rất hữu ích trong việc chuyển đổi lên hệ thống SAN mới

nếu có.



75



4.3.7



Thiết bị, thành phần nào cần xây dựng mô hình và thử nghiệm?

Với các giải pháp tương đối đơn giản chỉ chứa các thành phần đã được xác



nhận hoạt động tốt với nhau thì việc chạy thử nghiệm là không cần thiết.

Với các giải pháp phức tạp gồm nhiều thiết bị từ nhiều nhà cung cấp khác nhau,

người thiết kế thường dựng mô hình để thử nghiệm hoạt động giữa các thiết bị để

đảm bảo bản thiết kế đưa ra là chính xác và tối ưu.

4.3.8 Thiết bị nào có sẵn để thử nghiệm mô hình?

Liệt kê những thiết bị không được sử dụng chạy chính thức, thiết bị mượn được

của nhà cung cấp, đối tác có thể tận dụng để dựng mô hình thử nghiệm.

Ngay cả khi thiết bị không có sẵn, người thiết kế phải tìm hiểu xem những

phần nào của bản thiết kế đã được hãng, đối tác, nhà cung cấp đã dựng mô hình

thử nghiệm rồi từ đó rút ra kết quả và tránh được lặp lại dựng mô hình.

4.3.9 Các phiên backup được tiến hành khi nào và thực hiện như thế nào?

Có một số câu hỏi để lấy được kết quả cần thiết cho mục này là:

-



Phần cứng thiết bị backup được sử dụng là gì?



-



Phần mềm sử dụng để backup cho mỗi máy là gì?



-



Tủ đĩa nào được backup bởi tủ tape nào?



-



Khi nào thì backup ?



-



Mỗi phiên backup mất bao lâu?



-



Lượng dữ liệu backup của mỗi phiên là bao nhiêu?



-



Có sử dụng snapshot (chụp ảnh dữ liệu) không? Nó được thực hiện như thế nào

(với thiết bị nào, phiên backup nào, dữ liệu gì)?



4.3.10 Đặc điểm hiệu năng hiện tại như thế nào?

Thông tin cần thu thập là sự thay đổi về hiệu năng của từng thiết bị qua thời gian

sử dụng, hiệu năng của các thiết bị vào giờ cao điểm. Để thiết kế hệ thống đáp ứng

được yêu cầu thì mọi tính toán đều phải tính và đo đạc vào giờ cao điểm.

Trong hầu hết thiết bị lưu trữ của HP, IBM hay EMC đều cho phép người dùng

truy vấn lại thông tin hiệu năng tại khoảng thời gian nhất định, tính năng này rất hữu

ích khi làm báo cáo và dự đoán xu hướng phát triển về sau.



76



4.3.11 Thời gian ngừng cung cấp dịch vụ là bao nhiêu ?

Trong khi triển khai ứng dụng nhiều khi phải tắt hệ thống chạy chính (ví dụ như

cài đặt thêm HBA) vì vậy bạn cần nắm bắt được thời gian ngừng hoạt động cho phép

của từng thiết bị. Người triển khai thườn lên lịch ngừng hoạt động hơn là đảm bảo hệ

thống có thể hoạt động bình thường khi thay thế.

Liệt kê các thiết bị có thể thay thế, nâng cấp không cần ngừng hoạt động (zerodowntime), các thiết bị này thường có các khối được dự phòng đôi hoặc dự phòng ba

(triple redundant). Việc liệt kê chi tiết sẽ giúp bước triển khai đơn giản và nhanh hơn.

4.3.12 Thời gian hoàn thành từng việc của đề án ?

Khi xác định được bảng các công việc cần làm, người thiết kế phải đặt ra thời gian

hoàn thành của các đầu việc này. Tùy theo yêu cầu của người dùng (khách hàng) và

đặc điểm của dự án mà các đầu việc sẽ được thu xếp thời gian hoàn thành khác nhau.



77



4.4 Cân nhắc kế hoạch sau khi thu thập đƣợc thông tin:

Xây dựng một mạng SAN yêu cầu cần phải tiếp cận từng bước, từng bước tùy theo

điều kiện hiện tại và yêu cầu phát triển trong tương lai. Trong giai đoạn làm kế hoạch

người thiết kế làm càng chi tiết thì bước cấu hình sẽ đơn giản và có nhiều thuận lợi.

Lên kế hoạch cho SAN gồm có các bước:

 Dự tính cấu trúc SAN

 Thu thập thông tin môi trường hiện tại của khách hàng

 Lên kế hoạch cho chức năng SAN, độ khả dụng và hiệu năng

 Tính toán mức độ bảo vệ dữ liệu và lượng phát triển

 Lựa chọn các giải pháp quản lý

 Lựa chọn mô hình kết nối

 Dự tính kế hoạch triển khai

 Lên kế hoạch kiểm tra và quy trình xác nhận

 Đưa ra kế hoạch triển khai và và kế hoạch theo dõi

 Lên kế hoạch dựng mô hình nếu có

 Thảo luận về yêu cầu và chính sách dịch vụ hỗ trợ

 Thảo luận về quy trình ký nhận giữa hai bên

4.4.1 Cân nhắc hiệu năng

4.4.1.1 Quá tải:

Quá tải là phần thường xảy ra trong thiết kế SAN và được sử dụng để giảm chi phí

cho SAN. Quá tải xảy ra khi có nhiều luồng dữ liệu từ nhiều cổng đổ về một cổng.

Bởi các cổng đều có băng thông như nhau nên hiện tượng không đủ băng thông sẽ xảy

ra.

Khi quá tải xảy ra, các switch quang sẽ sử dụng một thuật toán để chia băng thông

trên một cổng thành nhiều phần nhỏ và sử dụng phần nhỏ này để đáp ứng yêu cầu cho

các cổng có dữ liệu đi đến nó.

4.4.1.2 Đặc thù I/O:

Mỗi ứng dụng đều có một đặc thù dữ liệu vào ra (I/O) riêng. Mặc dù I/O thường

bao gồm cả thao tác đọc và viết nhưng một số ứng dụng lại có đặc tính cá biệt như:

I/O của video server lại chủ yếu là đọc. I/O của video editing lại chủ yếu là viết.



78



I/O còn được chia thành ngẫu nhiên hay tuần tự. I/O tuần tự là đặc tính của hệ

thống hỗ trợ quyết định như data warehouse, backup server.

Đặc điểm nữa của I/O là kích thước, thông thường tham số này có giá trị từ 2KB

đến 1MB. Theo thông lệ sẽ sử dụng kích thước I/O nhỏ cho filesystem và kích thước

lớn hơn cho các ứng dụng như video server, backup. Bảng sau đây liệt kê đặc tính I/O

của một số ứng dụng cụ thể

Ứng dụng

OLTP, email, CIFS



Băng thông



Tỷ lệ đọc/ghi



Nhẹ



80% đọc



Kiểu đọc/ghi



Kích thước I/O



Ngẫu nhiên



8KB



Ngẫu nhiên



2KB đến 4KB



Tuần tự



16KB đến



20 % ghi

OLTP (raw file)



Nhẹ



80% đọc

20 % ghi



Hỗ trợ quyết định



Trung bình hoặc



90% đọc



Imagin, địa chấn



nặng



10% viết



Video server



Nặng



98% đọc



128KB

Tuần tự



Lớn hơn 64KB



Tuần tự



Lớn hơn 64KB



2% viết

Ứng dụng san:



Trung bình hoặc



serverless backup,



Thay đổi



nặng



snapshot, 3th copy



4.5 Cân nhắc khi cài đặt SAN

Có nhiều quyết định và điều cần cân nhắc trước khi cài đặt SAN. Những việc làm

có kế hoặc trước này sẽ giúp tiết kiệm rất nhiều thời gian khi cài đặt, nâng cấp và quản

lý. Các điểm cần cân nhắc gồm có:

4.5.1 Đi cáp thế nào để quản lý đơn giản:

Khi cài đặt là lúc bạn cần nên lập kế hoạch cho việc đi cáp, bố trí cáp sao cho quản

lý đơn giản, linh hoạt và bảo dưỡng được. Một sơ đồ bố trí cáp hiệu quả không chi

đơn giản trong vận hành và còn đẹp về thẩm mỹ.

Cáp ISL (Inter- Switch Link) nên được dán nhãn và bó gói để tránh nhầm lẫm với

cáp của server hay thiết bị lưu trữ. Một ví dụ về bó cáp ISL tốt như hình 4.1

Một ví dụ về bố trí cáp không gọn như hình 4.2. Nhìn bên ngoài chưa thấy những

khó khăn, nhưng khi switch ở giữa bị hỏng thì việc thay thế rất phức tạp không tránh

khỏi việc gây ảnh hưởng đến 03 switch còn lại. Một vấn đề nữa với kết nối như hình

4.2 là các switch này được để trên giá chứ không phải là gắn lên tủ rack nên khó khăn

khi thay đổi khi tháo lắp bất cứ switch nào trong nhóm.



79



Với các thiết bị như hình 4.2 có thể bố trí gọn hơn như hình 4.3. Cách bố trí cáp

như hình này rất dễ vận hành. Để đơn giản trong tháo lắp các switch được gắn vào tủ

rack thay vì để trên giá như trước. Các đường ISL được bó thành một cụm riêng với

màu khác với màu cáp thường.



Hình 4.1 một ví dụ về đi cáp ISL gọn gàng



Hình 4.2- Cách bố trí không tiện cho quản lý và vận hành



Hình 4.3 cách bố trí tốt hơn cho các thiết bị trên hình 4.2



Với cáp ISL nên dùng cáp có khoảng cách phù hợp không nên để quá dài, trong

trường hợp dài hơn khoảng cách cần thiết cần bó tròn, với cáp quang ISL khi bó tròn

cần chú ý đến góc bó không nên để quá bé có thể dẫn đến đến việc tín hiệu truyền

trong cáp bị suy giảm.