Digital StorageWorks

Modulair opslagsysteem biedt maximale keuzevrijheid

U kunt natuurlijk iedere keer dat u ruimte te kort komt op uw netwerk een harde schijf bijplaatsen. En als er eens een CD-ROM nodig is, dan hangt u gewoon zo'n handig extern kastje aan de server. Dat is makkelijk, snel en op het eerste gezicht goedkoop. Maar of dit nou de meest verstandige oplossing is, dat wagen wij te betwijfelen. Op een gegeven moment passen er geen schijven meer in de kast, en al die ad-hoc uitbreidingen zijn ook niet echt bevorderlijk voor de betrouwbaarheid van het systeem. PC-netwerken kunnen in omvang en complexiteit de vergelijking met traditioneel `zwaardere' systemen vaak goed doorstaan. Het is dan ook niet verwonderlijk dat leveranciers van die `zware' systemen zich ook op PC-netwerken richten. Digital StorageWorks is afkomstig uit de UNIX-wereld, maar bewijst inmiddels ook in PC-netwerken goede diensten. StorageWorks is een modulair opslagsysteem dat het gemakkelijk maakt een op de wensen van de gebruiker toegesneden opslagsysteem te configureren. De universele componenten maken het tevens mogelijk dat het opslagsysteem met het systeem meegroeit, zonder dat eerder gedane investeringen verloren gaan.

Veel PC-netwerken zijn zonder overdreven veel planning vooraf geinstalleerd. Op een gegeven moment werd besloten dat het tijd was voor een netwerk, en werd de nodige hard- en software aangeschaft. Dit is niet echt verwonderlijk, gezien de relatief kleine investering die nodig is om tot een werkend PC-netwerk te komen. Voor enkele duizenden guldens staat er immers al een forse server waarmee NetWare zijn diensten aan de gebruikers aan kan bieden. Zodra de gebruikers het gemak van het netwerk ontdekt hebben, begint de ongebreidelde groei. Megabyte na onontgonnen megabyte wordt ontdekt en bezet, en al snel is het op het netwerk even druk als op straat. De eerste uitbreiding van een nieuw netwerk laat dan ook niet lang op zich wachten. In de kast van de server is plaats voor vier harde schijven, en die SCSI-adapter schijnt er ook zeven aan te kunnen sturen, dus die nieuwe schijf zit er zo in. Dit kan heel lang goed gaan. Zolang het netwerk niet al te groot groeit, en zolang het bedrijf er niet al te afhankelijk van is valt er niet veel te vrezen. Met de betrouwbaarheid van moderne harde schijven zit het over het algemeen wel goed. Als er maar regelmatig backups worden gemaakt, dan kan een eventuele calamiteit ook wel het hoofd geboden worden. Zodra (of liever nog daarvoor) het netwerk een centrale rol gaat spelen in de bedrijfsvoering wordt het echter tijd om eens na te denken over de betrouwbaarheid van het systeem. Hoe lang kunt u het zonder uw netwerk stellen? Als er eens iets misgaat, hoe lang duurt het dan voordat het systeem weer `in de lucht' is? Het uit- en inbouwen van losse componenten in de server kost veel tijd en kan alleen worden gedaan door ervaren personeel. Bovendien is dit alleen mogelijk bij een uitgeschakeld systeem. Naast de betrouwbaarheid speelt ook de onderhoudbaarheid een cruciale rol. Het bijhouden van een goed backup-schema is een vereiste voor het behoud van uw data, maar als het maken van een backup omslachtig is of lang duurt zal daar in de praktijk vaak niet veel van terechtkomen. En hoe zit het met de uitbreidbaarheid van uw opslagsysteem? De eerder genoemde ad-hoc configuratie scoort op dit punt niet bijzonder hoog.

Deze problematiek is natuurlijk niet nieuw. Toen PC-netwerken nog in de kinderschoenen stonden, hadden UNIX-systeembeheerders al te maken met de boven geschetste situatie. En waar een vraag is, komt al snel een aanbod tot stand. Diverse leveranciers kwamen met oplossingen voor de opslagproblemen van de UNIX-systeembeheerder. Digital is een van deze leveranciers, met StorageWorks bieden zij een modulair opslagsysteem dat in hoge mate aan de wensen van de gebruiker kan worden aangepast. StorageWorks is inmiddels ook leverbaar voor diverse PC-netwerkbesturingssystemen, waaronder Novell NetWare en Windows NT.

Modulair

Aan de basis van StorageWorks bevindt zich de SCSI-2 interface. Zowel voor de verbinding tussen de server en de uitbreidingseenheden, als binnen die uitbreidingseenheden wordt gebruik gemaakt van een van de verschijningsvormen van SCSI-2. Dit maakt het mogelijk een grote diversiteit aan opslagmedia te gebruiken. StorageWorks is een modulair systeem, dat door de gebruiker naar eigen inzicht kan worden geconfigureerd. Dit wordt mogelijk gemaakt door de toepassing van standaard-behuizingen, waarin diverse apparaten geplaatst kunnen worden. Er zijn vier verschillende uitbreidingseenheden leverbaar, in capaciteit varierend van drie tot honderachtenzestig modules per eenheid. De kleinste versie past onder de PC of de monitor, terwijl de grootste versie ongeveer evenveel ruimte in neemt als een koelkast. De data-opslag bouwstenen zijn stevige, afgeschermde kunststof dragers waarin harddisks, tape drives en andere opslag-systemen gemonteerd zijn. Die bouwstenen passen in ieder van de genoemde uitbreidingseenheden. Met uitzondering van de kleinste behuizing maken alle uitbreidingseenheden gebruik van subeenheden, waarop zeven `bouwstenen' passen. De op een na kleinste behuizing bestaat uit een subeenheid. Bij uitbreiding van het systeem kan deze complete subeenheid worden opgenomen in een grotere behuizing. Omgekeerd is het ook mogelijk om een subeenheid uit een grotere behuizing te nemen en deze als zelfstandige eenheid te gebruiken.

Mogelijkheden

Al die behuizingen zijn natuurlijk prachtig, maar uiteindelijk gaat het er toch om dat de data een veilig onderkomen krijgen, van waaruit ze zo snel en efficient mogelijk kunnen worden benaderd. Om aan deze eisen tegemoet te komen kan StorageWorks op een aantal verschillende manieren worden ingezet. Naast traditionele uitbreidingseenheden met meerdere schijven kunnen ook complete RAID-subsystemen en optische jukeboxen worden opgebouwd. In vogelvlucht bestaat het StorageWorks-programma uit de volgende componenten.

Behuizing

De desktop-behuizing kan drie bouwstenen bevatten, en is voorzien van een enkele voeding en ventilator. De bouwstenen kunnen op ieder moment worden geplaatst en verwijderd, het is dus niet nodig om het systeem uit te schakelen. Dit is natuurlijk ook afhankelijk van de gebruikte software, het is niet mogelijk om een schijfeenheid te verwisselen die nog door het besturingssysteem gebruikt wordt. NetWare biedt de mogelijkheid om schijfeenheden dynamisch te activeren en uit te schakelen, Windows NT heeft deze mogelijkheid niet. Dit is de enige behuizing die niet de mogelijkheid biedt meer dan een voeding te plaatsen, het is dan ook niet de aangewezen behuizing voor fouttolerante toepassingen. De Deskside-behuizing biedt plaats aan een subeenheid met zeven 3.5" bouwstenen in diverse combinaties. Er passen ook 5.25" eenheden in, maar die nemen ieder drie uitbreidingsplaatsen in beslag. Het is mogelijk een extra voeding en een accu-bouwsteen te plaatsen om tot een grotere foutbestendigheid te komen. De departmentale behuizing biedt plaats aan maximaal zeventig bouwstenen, terwijl de datacenter-behuizing ruimte biedt voor 168 eenheden. Deze laatste behuizing vereist wel een aparte krachtstroomaansluiting. In de datacenter-behuizing kan in totaal meer dan 330 GB aan on line opslagcapaciteit worden opgenomen.

Bouwstenen

De meest voor de hand liggende bouwsteen is natuurlijk de losse hard disk drive. Digital levert twee typen met een capaciteit van respectievelijk 1,05 en 2,1 gigabyte. Beide drives zijn gehuisvest in een 3.5" bouwsteen. De capaciteit van een deskside-behuizing kan met deze drives oplopen tot 14,7 gigabyte. Digital levert ook nog een aantal solid state diskdrives, maar die kunnen alleen gebruikt worden in UNIX-netwerken. Naast disk drives omvat het StorageWorks-programma ook nog een aantal backup-systemen. De 4mm DAT-streamers zijn in de PC-wereld inmiddels al bekend, dit geldt ook voor het 8mm Exabyte-systeem. Een relatief onbekende nieuwkomer is het Digital Linear Tape systeem, een uit de DEC VAX-wereld afkomstige standaard die een zeer hoge capaciteit koppelt aan een hoge snelheid en betrouwbaarheid. Een enkele DLT-eenheid heeft een fysieke capaciteit van 6 of 10 gigabyte, met behulp van datacompressie kan dit nog worden verdubbeld. Naast losse eenheden omvat het programma ook nog een aantal automatische tapewisselaars, waarmee de capaciteit op maximaal 100 GB komt. Er zijn ook CD-ROM spelers in StorageWorks-compatible behuizing leverbaar. Hiertoe wordt gebruik gemaakt van een 5.25" bouwsteen, waarin twee CD-ROM spelers passen. Voor de desktop-behuizing is een aparte bouwsteen leverbaar, die alleen in deze behuizing past.

RAID subsystemen

Naast de bovengenoemde bouwstenen die naar eigen inzicht met elkaar kunnen worden gecombineerd, levert Digital ook een aantal complete RAID-systemen binnen het StorageWorks-concept. RAID is een afkorting voor `Redundant Array of Inexpensive Disks' (sommigen gebruiken de term `Independent' in plaats van `Inexpensive', maar dat is niet zoals IBM - de uitvinder van RAID - het heeft bedoeld. RAID is ontwikkeld om het mogelijk te maken de betrouwbaarheid van mainframe-opslag te koppelen aan de lage kosten van mini- en micro-hardware. In verhouding tot de prijs van een mainframe-schijf is een moderne harde schijf inderdaad `inexpensive'.) Deze afkorting dekt de lading niet altijd even goed. Het eerste woord, redundant, geeft aan dat de data meervoudig wordt opgeslagen om zo altijd over een actieve reservekopie te beschikken. Dit is echter alleen het geval bij RAID-1 en hoger. RAID-0 behelst het gebruik van meerdere schijven om de data sneller toegankelijk te maken, maar voorziet niet in extra beveiliging van die data. RAID-0 is eigenlijk geen RAID in de strikte zin van het woord. Diverse besturingssystemen beschikken standaard over de door RAID-0 geboden mogelijkheden, Windows NT is hier een goed voorbeeld van. Het voordeel van RAID-1 en hoger is dat de data beschermd tegen de gevolgen van een falende harde schijf. De mate van bescherming is afhankelijk van het RAID-niveau. RAID is geen kant-en-klaar produkt. Er bestaan verschillende niveau's die ieder hun eigen toepassingsgebied kennen. De niveaus bieden ieder een bepaalde combinatie van de factoren 'beschikbaarheid', 'prestaties' en 'kosten'. De meest voorkomende RAID-niveaus zijn die tussen nul en vijf. In het kort zien deze er als volgt uit:
  • RAID 0: Gegevens worden in stukken opgedeeld en gelijkmatig over alle schijven verdeeld (ook wel striping genoemd)
  • RAID 1: Gegevens worden dubbel op verschillende schijven weggeschreven (ook wel shadowing genoemd)
  • RAID 0,1: Combinatie van RAID 0 en RAID 1
  • RAID 3: Gegevens worden in stukken opgedeeld, gelijkmatig over alle schijven weggeschreven en pariteit wordt op een separate schijf bijgehouden zodat elke schijf (of deel van een schijf) te restaureren is zolang de overige schijven onbeschadigd zijn. De pariteitsschijf is zelf niet beveiligd, bij uitval van deze schijf moet hij opnieuw worden opgebouwd aan de hand van de data op de dataschijven. Iedere schijf-transactie gaat gepaard met een toegang tot de pariteitsschijf. Hierdoor kan deze schijf een vertragende invloed hebben op de rest van het systeem.
  • RAID 5: Als RAID 3 echter nu wordt ook de pariteit over verschillende schijven verdeeld, zodat de gegevensoverdracht bij kleine volumes data sneller is. Over het algemeen kan worden gesteld dat een hogere betrouwbaarheid gepaard gaat met een lagere effici‰ntie, en omgekeerd. RAID 1 is het meest betrouwbare, maar ook het kostbaarste systeem. Bij toepassing van RAID 1 zijn twee keer zo veel harde schijven nodig in vergelijking met normale dataopslag. Een voordeel van RAID 1 is dat dit systeem al ge‹mpleme- teerd kan worden met slechts twee harde schijven. De hogere RAID-niveaus hebben minimaal drie schijven nodig om tot hun recht te komen. StorageWorks ondersteunt alle boven genoemde RAID-nivea u's in diverse configuraties. De RAID-systemen zijn ook volgens het bouwsteenprincipe opgezet, waardoor het vervangen van defecte onderdelen zeer gemakkelijk is. Zoals alle StorageWorks-componenten kunnen ook de schijven in RAID-systemen op ieder moment verwijderd en herplaatst worden. Het verschil tussen een RAID-systeem en een drive-array is dat de data bij een RAID-systeem ook na het verwijderen of uitvallen van een schijf beschikbaar blijft. Zolang er nog geen nieuwe schijf geplaatst is, maakt het systeem gebruik van de data op de overige schijven om de oorspronkelijke data te reconstrueren. Als er een nieuwe schijf geplaatst is, dan kan de inhoud van de defecte schijf worden gereconstrueerd op de nieuwe schijf. De prestaties van een RAID-systeem met een ontbrekende schijf lopen natuurlijk iets terug, maar dat is nog altijd beter dan het scenario bij een falende schijf in een disk-array. In dit laatste geval kunt u naar uw data fluiten, en is het maar te hopen dat de backup niet al te stoffig is. Het implementeren van RAID kan op twee manieren. De meest eenvoudige manier is het gebruik van een speciaal programma, dat de RAID-functionaliteit voor zijn rekening neemt. Dit wordt over het algemeen `host-based RAID' genoemd. In dit geval betekent het RAID-systeem echter een flinke belasting van de processor, vooral in het geval van uitval van een schijfeenheid. Dit is niet het geval bij een hardwarematige RAID-implementatie, waarbij de controller zorgdraagt voor de RAID-functies. Deze laatste oplossing is echter duurder, en vereist vaak het gebruik van speciale componenten. Host-based RAID is flexibeler, en kan gebruikmaken van bestaande controllers en schijfeenheden. Digital StorageWorks biedt zowel host based als controller based RAID. Binnen het StorageWorks-concept van Digital is er een keuze mogelijk tussen een RAID controller die in een PC-Server (RAID array 210 en 220) functioneert of een controller die buiten de server in het storagecabinet wordt geplaatst (RAID-array 110 en 410). Softwarematig kan RAID-functionaliteit in het systeem zelf of in een separate controller worden afgehandeld. In het laatste geval zal de CPU nauwelijks worden belast.
    Natuurlijk ontlast RAID u niet van de plicht om regelmatig backups te maken, ook een RAID-systeem is immers niet feilloos. Met een gemiddelde tijd tussen fouten (MTBF oftewel Mean Time Between Failure) van ongeveer 250.000 uur (dat is ongeveer 28,5 jaar) zal een fout echter niet vaak voorkomen. Als u nu denkt dat u deze waarde ook met een disk-array wel kunt halen (de fabrikant zegt immers dat zijn diskdrives een MTBF hebben van 200.000 uur) dan loont het de moeite om hier eens wat kansberekening op los te laten. Betrek hierbij ook de mogelijkheid dat de voeding, de controller of de kabel het begeeft. In werkelijkheid komt u waarschijnlijk eerder in de buurt van de 20.000 uur. Overigens, de grootste foutbepalende factor in het systeem is de menselijke factor. Ook het beste RAID-systeem kan niets meer doen als iemand `per ongeluk' de stekker er uit trekt.
    Informatie over StorageWorks is te verkrijgen bij Maxcom, tel. 033-961511 of bij Digital, 080-529955