سوئیچ SAN چیست و چه کاربردی در شبکه دارد؟

فناوری شبکه ذخیره‌سازی اطلاعات SAN سرنام Storage Area Network است. این نوع شبکه‌ها بیشتر برای ساخت یک زیرساخت ایده‌آل برای انتقال داده‌های حجیم میان کلاینت‌ها و سرورها استفاده می‌شوند. به طور معمول، شرکت‌های بزرگ سرویس‌دهنده فضای ذخیره‌سازی (Storage Server) میزبان حجم زیادی از اطلاعات هستند، به‌طوری‌که برای انتقال داده‌ها و ارائه خدمات مناسب به پهنای باند زیادی نیاز دارند. از مشخصات این نوع شبکه‌ها می‌توان به بازدهی بالا برای انتقال حجم زیادی از داده‌ها و دسترس‌پذیری همیشگی سرویس‌دهنده‌ها اشاره کرد. مؤلفه اصلی این مدل شبکه‌‌ها، نوع خاصی از سوئیچ‌ها هستند که سن سوئیچ SAN سرنام Storage Area Network Switch نام دارند. این سوئیچ‌ها سرورها و تجهیزات ذخیره‌ساز اطلاعات را به یکدیگر متصل می‌کنند تا ترافیک شبکه به شکل روانی انتقال پیدا کند.

سوئیچ SAN چیست؟

سوئیچ SAN میتواند شبکه‌های ذخیره‌ساز با سرعت‌های بسیار زیاد را به سرورهای مختلفی متصل کند و هرگونه تأخیر در فرایند انتقال اطلاعات میان سرورها و تجهیزات ذخیره‌ساز را برطرف کند. شبکه ذخیره‌سازی اطلاعات SAN سرنام Storage Area Network Switch اشاره به شبکه‌ای دارد که دسترسی به Block Level Storage را ارائه می‌کند. سوئیچ SAN نوع خاصی از سوئیچ‌ها است که وظیفه برقراری ارتباط میان سرورها و تجهیزات ذخیره‌سازی اطلاعات و هدایت ترافیک تجهیزات ذخیره‌سازی را بر عهده دارد. به بیان دقیق‌تر، وظیفه سن سوئیچ، مدیریت جریان ترافیک میان سرور و NAS، بررسی بسته‌های داده‌ای و ارسال آن‌ها به مقصد است. برای این منظور سن سوئیچ سرایند بسته را بررسی می‌کند تا بتواند گره‌های مبدأ و مقصد را تشخیص داده و بسته را به سیستم ذخیره‌سازی موردنظر ارسال کند. امروزه سن سوئیچ‌ها با استفاده از فناوری‌های پیشرفته‌ای مثل bandwidth autosensing و network diagnostics فرایند مدیریت پهنای باند و اشکال‌زدایی شبکه را ساده‌تر از قبل کرده‌اند. به طور معمول، سن سوئیچ برای شبکه‌هایی با عملکرد بالا و زمان تأخیر بسیار کم که نرخ از دست رفتن داده‌ها (Data Loss) در آن‌ها کم است، طراحی شده‌اند.

LAN Switch چیست؟

شبکه محلی (LAN) اشاره به شبکه‌ای دارد که تجهیزات عضو شبکه مثل کامپیوترها را در یک محیط محدود به یکدیگر متصل می‌کند. سوئیچ LAN با پروتکل اترنت سازگاری کامل دارد و در ابعاد و تعداد پورت‌های مختلفی تولید می‌شود.

پورت‌ها در سوئیچ‌های LAN از سرعت‌های مختلف 1، 10، 40 و 100 گیگابیت بر ثانیه پشتیبانی می‌کنند، در حالی که خود سوئیچ‌ها از پروتکل‌های مختلفی مثل TCP/IP، TCP/UDP، IPX و AppleTal پشتیبانی می‌کنند. سوئیچ‌های SAN فرایند ساخت شبکه‌های ذخیره‌ساز پرسرعت گسترده را کاملاً ساده کرده‌اند و همان‌گونه که اشاره شد تا هزاران سرور که به داده‌هایی در مقیاس پتابایت دسترسی دارند را با سهولت به یکدیگر متصل می‌کنند.

در ابتدایی‌ترین حالت، سوئیچ SAN جریان ترافیک بین سرورها و دستگاه‌های ذخیره‌سازی را مدیریت می‌کند، بسته‌های داده‌ای را بررسی می‌کند و آن‌ها را به مقصد مورد نظر ارسال می‌کند. با این حال، به‌مرور زمان سوئیچ‌های SAN پیچیده‌تر شده‌اند و ویژگی‌هایی مانند افزونگی مسیر، تشخیص شبکه و سنجش خودکار پهنای باند به قابلیت‌های فنی آن‌ها افزوده شده است.

کانال فیبر در مقابل اترنت

سوئیچ‌های SAN به دو گروه اصلی کانال فیبر (Fibre Channel) و اترنت (Ethernet) تقسیم می‌شوند. سوئیچ‌های فیبر رایج‌ترین نوع سوئیچ‌ها هستند که شرکت‌ها از آن‌ها استفاده می‌کنند. آن‌ها با فناوری‌های FC سازگار هستند و به شکل ماژولار یا ثابت به بازار عرضه می‌شوند. به طور معمول، سوئیچ ماژولار یک سوئیچ FC مدیریتی و گسترش‌پذیر است که مجهز به تعداد زیادی درگاه است. سوئیچ ثابت سوئیچی غیر مدیریتی با پیکربندی ثابت است که از گسترش‌پذیری پشتیبانی نمی‌کند. سوئیچ‌های مدیریتی FC اغلب از ویژگی‌هایی مثل رمزگذاری و ناحیه‌بندی برای متعادل‌سازی بار و کنترل دسترسی به داده‌ها پشتیبانی می‌کنند. اگرچه سوئیچ‌های FC رایج‌ترین نوع در این زمینه هستند، اما SAN مبتنی بر اترنت به ویژه با گسترش اترنت 10 گیگابیتی (GbE) محبوبیت بیشتری پیدا کرده است. علاوه بر این، سوئیچ‌های اترنت و سایر تجهیزات اترنت قیمت کمتری دارند و فرایند استقرار و نگه‌داری آن‌ها ساده است، زیرا مانند کانال فیبر به سخت‌افزار یا مهارت‌های فنی تخصصی نیاز ندارند. علاوه بر این، پورت‌های یک سوئیچ گیگابیتی از مکانیزم تجمیع پشتیبانی می‌کنند تا توان عملیاتی بالاتری ارائه کنند و انعطاف‌پذیری بیشتری در هنگام استقرار در اختیار سرپرستان شبکه قرار دهند.

شبکه‌های اترنت از رابط سیستم‌های کامپیوتری کوچک اینترنتی iSCSI سرنام Internet Small Computer Systems Interface که یک پروتکل ذخیره‌سازی رایج است که روی پروتکل TCP/IP ساخته شده، پشتیبانی می‌کنند. لازم به توضیح است، هنگامی که صحبت از مقایسه میان FC SAN و Ethernet SAN به میان می‌آید، در اصل مزایا و معایب کانال فیبر و iSCSI بررسی می‌شوند.

کانال فیبر به دلیل عملکرد بهتر نسبت به اترنت شهرت دارد، با این حال، در شبکه‌های اختصاصی، Ethernet می‌تواند به بهترین شکل کانال فیبر را اجرا ‌کند، به‌ویژه آنکه امروزه 25 GbE، 40 GbE و 100 GbE در حال گسترش هستند. در حالت کلی فناوری کانال فیبر به دلیل ارائه یک مکانیزم ذخیره‌سازی مطمئن، یکپارچه و ایمن که قابلیت‌های مدیریتی پیشرفته‌تری را ارائه می‌دهند محبوب‌تر از اترنت است.

سوئیچ SAN چگونه کار می‌کند؟

هر دو سوئیچ اترنت و FC جریان ترافیک را مدیریت می‌کنند، اما تنها قادر به پشتیبانی از فناوری‌های خاصی هستند که در پس‌زمینه قرار دارند. یک سوئیچ اترنت به دلیل مکانیزم‌های خوبی که برای اشتراک‌گذاری و محدودسازی دسترسی به منابع ارائه می‌کند مورد توجه کارشناسان شبکه قرار دارد. همین نکته در مورد سوئیچ‌های FC نیز صدق می‌کند. به طور مثال، یک سوئیچ FC ممکن است سرویس ثبت شده تغییر وضعیت (RSCN) را به شکل توکار داشته باشد تا میزبان‌ها از تغییرات اعمال شده در شبکه مطلع شوند و یکپارچگی زیرساخت حفظ شود. از آنجایی که این سرویس مختص کانال فیبر است، فقط یک سوئیچ FC می‌تواند از آن پشتیبانی کند و این قابلیت در سوئیچ اترنت وجود ندارد (شکل 1). به طور مثال، Brocade یک سوئیچ 16 گیگابیتی FC را برای سرورهای تیغه‌ای کلاس سی شرکت HPE ارائه کرده که مجهز به 28 پورت است که سرعت پورت‌های آن برابر با 16 گیگابیت بر ثانیه هستند، به‌طوری که در مجموع ظرفیت سوئیچینگ 448 گیگابیت بر ثانیه را ارائه می‌دهد. علاوه بر این، سوئیچ می‌تواند از ترانکینگ لینک بین سوئیچی برای بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان استفاده کند، در حالی که از حالت Brocade Access Gateway نیز پشتیبانی می‌کند تا سوئیچ بتواند با سایر سن‌ سوئیچ‌ها که از میان‌افزار یکسانی استفاده می‌کنند تعامل داشته باشد. این سوئیچ می‌تواند از نرم‌افزار Power Pack+ HPE برای مدیریت استریم داده‌ها استفاده کرده و قابلیت ادغام شدن با HPE Onboard Administrator برای BladeSystem، HPE Systems Insight Manager و HPE Storage Essentials را دارد. سوئیچ‌های اترنت نیز مزایای خاص خود را دارند. به‌ طور مثال، شرکت دل یک سوئیچ اترنت پشته ‌پذیر دارد که مجهز به 32 پورت با سرعت اتصال 100 گیگابیت است. همانند بیشتر سوئیچ‌های اترنت، سوئیچ شرکت دل از فناوری iSCSI و مکانیزم پل‌زنی پشتیبانی می‌کند تا کانال‌های ارتباطی بدون مشکل ایجاد شوند. علاوه بر این از قابلیت‌های قرینه‌سازی پیشرفته، سوئیچینگ مبتنی بر پل‌زنی و مسیریابی در هر دو حالت متقارن و نامتقارن را پشتیبانی می‌کند. هر دو نوع سوئیچ ویژگی‌های کاربردی خوبی در دسترس سرپرستان شبکه قرار می‌دهند. به‌ طور مثال، بیشتر سن‌ سوئیچ‌ها دارای منابع تغذیه اضافی هستند و حداقل از یک منبع تغذیه hot-swappable پشتیبانی می‌کنند. علاوه بر این دسترسی به ویژگی‌های کاربردی مثل کیفیت خدمات (QoS)، پورت‌های مدیریتی، ابزارهای نظارت و پیکربندی پورت‌ها را در اختیار سرپرستان شبکه قرار می‌دهند. علاوه بر این، سوئیچ‌های SAN با استانداردهای صنعتی مانند SNMP و SNTP سازگاری کامل دارند.

طبقه‌بندی سوییچ‌ها

هنگامی که صحبت از گروه‌بندی سوئیچ‌ها به میان می‌آید، به سختی می‌توان سوئیچ‌های تولید شده توسط شرکت‌های مختلف را به گروه‌های مشخصی نسبت داد، زیرا در بیشتر موارد تضادهایی در میان است و یک برند ممکن است قابلیت‌هایی به سوئیچ‌های سطح بالای خود اضافه کند که برند دیگری همان قابلیت‌ها را برای سوئیچ‌های عادی خود در نظر گرفته است. با این حال، بیشتر سوئیچ‌ها را می‌توان به سه گروه کلی زیر طبقه‌بندی کرد:

1-مدیریتی:

این سوئیچ‌ها جامع‌ترین مجموعه ویژگی‌ها را به همراه بالاترین سطح امنیت و کنترل روی شبکه ارائه می‌دهند. به طور معمول، این سوئیچ‌ها در شبکه‌های بزرگ و مراکز داده استفاده می‌شوند، اگرچه گاهی اوقات در شبکه‌های کوچک‌تر نیز نصب می‌شوند. آن‌ها ویژگی‌هایی مانند کیفیت سطح خدمات، استانداردهای صنعتی مانند SNMP و قابلیت‌های مدیریتی پیشرفته و پیکربندی دقیق سوئیچ را ارائه می‌دهند. علاوه بر این، گران‌ترین نوع سوئیچ‌ها هستند. به ‌طور معمول، سن سوئیچ‌ها در این گروه قرار می‌گیرند.

2-غیرمدیریتی:

این سوئیچ‌ها در شبکه‌های خانگی، سازمان‌های کوچک یا شرکت‌هایی که نیازمند حداقل تنظیمات هستند و برای آن‌ها سوئیچی با حداقل پورت کافی است تولید شده‌اند. فرایند نصب این سوئیچ‌ها ساده است و بیشتر آن‌ها از رویکرد plug and play پشتیبانی می‌کنند، به‌طوری که نیازی به پیکربندی ندارند. این سوئیچ‌ها ارزان‌تر از سوئیچ‌های مدیریتی هستند و فقط قابلیت‌های زیربنایی موردنیاز برای پیاده‌سازی یک شبکه را ارائه می‌کنند.

3-هوشمند (تا حدی مدیریت شده):

این سوئیچ‌ها مرز میان سوئیچ‌های مدیریتی و غیرمدیریتی هستند. آن‌ها قابلیت‌های مدیریتی و امنیتی اولیه را همراه با ویژگی‌هایی مثل کیفیت خدمات و تقسیم‌بندی شبکه ارائه می‌کنند. علاوه بر این از فناوری پیاده‌سازی شبکه‌های محلی مجازی (VLAN) پشتیبانی می‌کنند، کاری که سوئیچ‌های غیرمدیریتی قادر به انجام آن نیستند. سوئیچ‌های هوشمند جایگزین مقرون‌به‌صرفه‌تری برای سوئیچ‌های مدیریتی هستند و برای سازمان‌هایی که به دنبال تقسیم‌بندی شبکه‌های بزرگ به شبکه‌های کوچک‌تر هستند مفید هستند. سازمان‌ها می‌توانند از سوئیچ‌های هوشمند در لبه شبکه یا همراه با سوئیچ‌های مدیریتی برای گسترش شبکه استفاده کنند.

علاوه بر این سه دسته فوق، سوئیچ‌های شبکه بر مبنای پشتیبانی از فناوری PoE نیز طبقه‌بندی خاص خود را دارند. سوئیچ‌هایی که داده‌ها و انرژی برق را روی کابل یکسانی برای دستگاه‌های کلاینت ارسال می‌کنند. بزرگ‌ترین مزیتی که سوئیچ PoE دارد این است که گسترش شبکه بدون نیاز به پریز برق یا کابل‌کشی برق را فراهم می‌کند و در عین حال فرایند کابل‌کشی شبکه را ساده‌تر می‌کند.

در تعامل با سه گروهی که به آن‌ها اشاره کردیم، سوئیچ LAN قرار دارد که به طور معمول مبتنی بر فناوری‌های اترنت است. اترنت یک مکانیزم ارتباطی استاندارد است که توضیح می‌دهد چگونه دستگاه‌های شبکه باید داده‌ها را قالب‌بندی کنند و انتقال دهند تا دیگر دستگاه‌های تحت شبکه بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. لازم به توضیح است که در منابع آموزشی LAN و Ethernet به عنوان مترادف یکدیگر استفاده می‌شوند همان‌گونه که اصطلاحات سوئیچ LAN و سوئیچ اترنت به جای یکدیگر استفاده می‌شوند. سوئیچ‌های LAN در ارتباط با شبکه‌های ذخیره‌ساز اترنت (Ethernet SANs) استفاده می‌شوند.

سوئیچ SAN و LAN سوئیچچه تفاوتی با یکدیگر دارند؟

یک شبکه محلی و یک شبکه SAN هر دو یک مسیر ارتباطی برای ارسال و دریافت داده‌ها ارائه می‌دهند. با این حال، یک LAN می‌تواند برای اتصال سرورهای فایل، چاپگرها، تجهیزات ذخیره‌سازی، دسکتاپ‌ها و سایر دستگاه‌های شبکه استفاده شود، به این معنی که یک سوئیچ LAN می‌تواند ترافیک را بین مجموعه‌ای از نقاط پایانی هدایت کند. در حالت ایده‌آل، یک سوئیچ SAN تنها برای هدایت ترافیک تجهیزات ذخیره‌ساز فارغ از فناوری اترنت یا کانال فیبر که از آن استفاده می‌کند در نظر گرفته می‌شود، زیرا برای این منظور طراحی و بهینه‌سازی شده است. همان‌گونه که اشاره شد، سوئیچ LAN و سوئیچ SAN از ملزومات مهم شبکه‌هایی هستند که تجهیزات ذخیره‌ساز نقش کلیدی در آن‌ها دارند. با این حال، دو سوئیچ فوق به لحاظ عملکرد، زیرساخت و مکانیزم‌های ارتباطی تفاوت‌هایی با یکدیگر دارند. از مهم‌ترین این تفاوت‌ها به موارد زیر باید اشاره کرد:

• LAN Switch بر مبنای مک آدرس‌ها یا آدرس‌های آی‌پی کار می‌کند و وظیفه اتصال کامپیوترها، سوئیچ‌ها یا روترهای شبکه به یکدیگر را دارد. به همین دلیل در هنگام اتصال ضروری است که پورت‌های دستگاه مقصد مک آدرس داشته باشند. رایج‌ترین کاربرد سوئیچ LAN در شبکه‌های محلی است. در نقطه مقابل، SAN Switch یکی از مولفه‌های کلیدی شبکه‌های ذخیره‌ساز است که برخلاف سوئیچ LAN که برای اتصال کامپیوترها، سوئیچ‌ها یا روترها استفاده می‌شود برای برقراری ارتباط سرور با تجهیزات ذخیره‌سازی استفاده می‌شود.
• سوئیچ LAN از رابط‌های استاندارد استفاده می‌کند و روی اترنت مبتنی بر آی‌پی کار می‌کند که عملکرد خوبی داشته و هزینه پیاده‌سازی آن زیاد نیست. سوئیچ SAN مبتنی بر شبکه استوریج iSCSI یا ترکیبی از فناوری‌های iSCSI و کانال فیبر است و برای استقرار در شبکه‌های SAN طراحی شده‌اند.
• در سوئیچ LAN از کارت‌های شبکه معمولی مبتنی بر مک آدرس استفاده می‌شود، اما در سوئیچ SAN از کارت شبکه HBA و گاهی اوقات از فیبر نوری استفاده می‌شود.
• برای استفاده از سوئیچ LAN نیازی به خرید لایسنس نیست، اما برای استفاده از تمامی پورت‌های سن سوئیچ باید لایسنس مربوطه را خریداری کنید.
• کانال فیبر به دلیل عملکرد بهتری که نسبت به اترنت دارد، قابلیت اطمینان بیشتری داشته، ایمن‌تر است و قابلیت‌های مدیریتی پیشرفته‌تری ارائه می‌کند. اگر از سوئیچ LAN در تعامل با شبکه ذخیره‌سازی مبتنی بر NAS استفاده شود، امکان به‌کارگیری پروتکل‌های اشتراک‌گذاری فایل مثل NFS، CIFS و AppleTalk وجود دارد.

انواع پروتکل‌های سوئیچ SAN

هنگامی که قصد خرید سن سوئیچ را دارید باید به چند نکته مهم دقت کنید. اول آنکه چه ویژگی‌های مدیریتی نیاز دارید، به چه سرعت پورتی نیاز است، قصد استفاده از چه نوع رابط‌های اتصال دارید و آیا نیازی به فناوری PoE دارید یا خیر. فارغ از مباحث فنی، نکته دیگری که باید به آن دقت کنید پروتکل‌هایی است که سن سوئیچ از آن پشتیبانی می‌کند. از مهم‌ترین پروتکل‌های مورداستفاده سن سوئیچ به موارد زیر باید اشاره کرد:

• پروتکل کانال فیبر (FCP) سرنام Fibre Channel Protoco
• رابط سیستم کوچک کامپیوتری اینترنتی (iSCSI) سرنام Internet Small Computer System Interface
• کانال فیبر روی بستر اترنت (FCoE) سرنام Fibre Channel over Ethernet
• پروتکل Node Port که برای اتصال کارت FC HBA روی سرور یا پورت‌های ذخیره‌ساز استفاده می‌شود.]

 

منبع: مجله شبکه