Soluciones para el almacenamiento de la información en la red UCLV

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(1)Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA Soluciones para el almacenamiento de la información en la red UCLV Autora: Dien Mai Thi Phuong Tutores: Msc. Manuel Oliver Domínguez Dr. Héctor Cruz Enríquez. Santa Clara Curso 2009-2010 "Año 52 de la Revolución".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA Soluciones para el almacenamiento de la información en la red UCLV Autora: Dien Mai Thi Phuong [email protected] [email protected] Tutores: Msc. Manuel Oliver Domínguez [email protected] Dr. Héctor Cruz Enríquez [email protected]. Santa Clara Curso 2009-2010 "Año 52 de la Revolución".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO. “Prefiero morir de pie que vivir siempre arrodillado.” Che Guevara.

(5) ii. DEDICATORIA ♥ A mis padres por tanto amor y apoyo para existir hoy como soy. ♥ A mi abuela que siempre estuvo conmigo en la niñez, que siempre me cuidó hasta en mis sueños. ♥ A mis hermanitos que les quiero tanto. ♥ A mi novio Ernesto por amarme, apoyarme y estar siempre conmigo en todo momento..

(6) iii. AGRADECIMIENTOS.  A mi madre que siempre está en mi corazón en cada instante, que me da fuerza para seguir adelante.  A mi padre por su amor y su esfuerzo para cuidarme y criarme para ser hoy como soy.  A mi abuela quien fue como mi segunda madre, quién me dio tanto amor y cariño, me contaba los mitos, me enseñaba y me guiaba para ser una buena niña, y hasta ahora ser una buena muchacha.  A mis hermanitos, que siempre me quieren y se preocupan por mis problemas, siempre apoyándome en los momentos difíciles.  A mis tutores Manuel Oliver Domínguez y Héctor Cruz Enríquez por sus ayudas incondicionales durante de la realización de la tesis.  A mis profesores por enseñarme durante los cinco años de la carrera.  A mi novio Ernesto por su presencia en mi vida, para hacerme sentir feliz.  A mis amigos y amigas del aula, por acompañarme y compartir conmigo en todo momento.  Al pueblo Cubano y a la ciudad Santa Clara quién fuera como mi segunda tierra natal, aquí se quedan tantos recuerdos tan bonitos como tristes que siempre estarán presentes en mi mente cuando lo aleje.  A todos, GRACIAS..

(7) iv. TAREA TÉCNICA.  Búsqueda bibliográfica y estudio de trabajos relacionados con el tema.  Estudiar las arquitecturas de almacenamiento de información.  Analizar los elementos de una red de almacenamiento.  Estudiar los modelos de almacenamiento de información.  Analizar la situación actual del sistema de almacenamiento de la red UCLV.  Analizar los problemas del sistema de almacenamiento de la red UCLV.  Proponer las soluciones adecuadas para mejorar el sistema de almacenamiento de la red UCLV.  Confección de un informe.. Firma del Autor. 2. Firma del Tutor.

(8) v. RESUMEN. El presente trabajo propone soluciones para la situación para la problemática existente en la red de la Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas en lo relacionado al almacenamiento de la información, estas tienen como objetivo de resolver los problemas de capacidad y accesibilidad que presenta el sistema del almacenamiento actual. Este documento está compuesto por una introducción al tema que nos ocupa, tres capítulos temarios, un glosario de términos, bibliografía y anexos. En el capítulo 1 se analizan los aspectos teóricos más importantes relacionados con las arquitecturas de almacenamiento de una red, los elementos que la integran, las tecnologías de almacenamiento RAID y JBOD y los modelos de almacenamiento. En capítulo 2 se hace un estudio sobre el sistema actual de almacenamiento en la red UCLV, se analizan los nodos de la red UCLV y se señalan los problemas encontrados con el objetivo de encontrar posibles soluciones. Finalmente el capítulo 3. se hace mención al proyecto de infraestructura de las TIC. promovido por el consejo de universidades Flamencas como fuente de financiamiento para la implementación práctica de este trabajo. Se realiza un redimensionamiento atendiendo a las necesidades de almacenamiento de la información y consideradas más convenientes para la red UCLV.. se proponen las soluciones.

(9) vi. TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO .....................................................................................................................i AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................ iii TAREA TÉCNICA................................................................................................................iv RESUMEN…………………………………………………………………………………..v INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................1 Organización del informe ...................................................................................................2 CAPÍTULO 1. 1.1. ESTRUCTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN.......3. Elementos de una red de almacenamiento..............................................................3. 1.1.1. Sistemas de estación .......................................................................................3. 1.1.2. Dispositivos de almacenamiento ....................................................................6. 1.1.2.1. Interfaces de unidad de disco......................................................................7. 1.1.2.2. Sistemas de discos ......................................................................................9. 1.1.2.3. Sistemas de cintas .....................................................................................12. 1.1.3 1.2. Conmutadores de almacenamiento ...............................................................13 Modelos de almacenamiento ................................................................................14. 1.2.1. Direct Attached Storage (DAS).........................................................................14. 1.2.2. Network Attached Storage (NAS)......................................................................16. 1.2.3. Storage Area Network (SAN) ............................................................................19.

(10) vii 1.2. Conclusiones del capítulo 1 ..................................................................................24. CAPÍTULO 2.. SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE ALMACENAMIENTO DE LA. UCLV………………………………………………………………………………………25 2.1. Situación actual de la red UCLV ..........................................................................25. 2.2. Situación actual del sistema de almacenamiento de la red UCLV .......................28. 2.2.1. Nodo central......................................................................................................28. 2.2.2. Nodo correspondiente a la subred del Rectorado .............................................31. 2.2.3. Nodo correspondiente a la Facultad de Eléctrica...............................................32. 2.1.4. Nodo correspondiente a las facultades de Humanidades- Psicología- Derecho-. Ciencias Sociales .........................................................................................................33 2.1.5. Nodo correspondiente a la Facultad de Ciencias Agropecuarias.......................34. 2.1.6. Nodo correspondiente a la Facultad de Industrial y Turismo............................35. 2.1.7. Nodo correspondiente a la Facultad de Química y Farmacia ............................37. 2.1.8. Nodo correspondiente a la Facultad de Matemática, Física y Computación.....37. 2.1.9. Nodo correspondiente a la Facultad de Construcciones ....................................38. 2.1.10 Nodo correspondiente a la Facultad de Ciencias Empresariales .......................39 2.1.11 Nodo correspondiente a la Facultad de Mecánica .............................................40 2.3. Problemas del sistema de almacenamiento de la red UCLV ................................41. 2.4. Conclusiones del capítulo .....................................................................................42. CAPÍTULO 3.. PROPUESTA. DE. SOLUCIÓN. AL. SISTEMA. DE. ALMACENAMIENTO ........................................................................................................43 3.1. Proyecto de infraestructura de las TIC .................................................................43. 3.2. Dimensionamiento de las necesidades de almacenamiento de información de la. red UCLV………………………………………………………………………………..44 3.3. Propuestas de soluciones ......................................................................................46.

(11) viii 3.3.1. Intalación de un sistema SAN adicional .......................................................46. 3.3.2. Mejor aprovechamiento de los servidores actuales ......................................48. 3.3.3. Adquisición de servidores adicionales de almacenamiento dedicados.........49. 3.3.4. Análisis y selección de alternativas ..............................................................49. 3.4. Análisis económico.......................................................................................50. 3.5. Conclusiones del capítulo .............................................................................51. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................................................52 Conclusiones…………………………………………………………………………….52 Recomendaciones .............................................................................................................53 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................55 ANEXOS…………………………………………………………………………………...57 Anexo I. La copmparación de las interfaces de unidades de disco...........................57. Anexo II. Los niveles básicos de la tecnología RAID ...............................................60. Anexo III. Las topologías de FC SAN ........................................................................63. Anexo IV. La topología iSCSI de IP SAN ..................................................................64. Anexo V. La comparación entre iSCSI SAN y FC SAN ...........................................65. Anexo VI. Estructura física del nodo central...............................................................67. Anexo VII. Estructura física del U4-Rectorado............................................................68. Anexo VIII. Estructura física del nodo correspondiente a la Facultad de Ingeniería. Eléctrica…………………………………………………………………………………69 Anexo IX. Estructura física del nodo correspondiente a las Facultades de. Humanidades-Psicología-Derecho-Ciencias Sociales ......................................................70 Anexo X. Estructura física del nodo correspondiente a la Facultad de Ciencias. Agropecuarias ...................................................................................................................71.

(12) ix Anexo XI. Estructura física del nodo correspondiente a la Facultad de Química-. Farmacia…………………………………………………………………………………72 Anexo XII. Estructura física del nodo correspondiente a la Facultad de Matemática,. Física y Computación .......................................................................................................73 Anexo XIII. Estructura. física. del. nodo. correspondiente. a. la. Facultad. de. Construcciones…………………………………………………………………………..74 Anexo XIV. Estructura física del nodo correspondiente a la Facultad de Ciencias. Empresariales……………………………………………………………………………75 Anexo XV. Estructura física del nodo correspondiente a la Facultad de Ingeniería. Mecánica………………………………………………………………………………...76 Anexo XVI. La configuración del SAN .........................................................................77. Anexo XVII Características de disco duro Hitachi CinemaStar 7K1000.C 500GB SATA 7200RPM ..............................................................................................................77 Anexo XVIII Características de disco duro SEAGATE DD 750GB 7200 SATA2 3.5 1 SOLO PLATP...................................................................................................................78 Anexo XIX. Características de disco duro Maxtor DiamondMax 22 1TB SATA 32MB. 7200RPM………………………………………………………………………………..79 Anexo XX. Características de disco duro WESTERN DIGITAL 1TB BLACK SATA. II 7200 RPM 32MB BUFFE.............................................................................................81 Anexo XXI. Características de disco duro SEAGATE DD 1.5TB SATA2 35 32MB...83. Anexo XXII Características de disco duro Western Digital RE4-GB 2TB SATA modelo WD2002FYPS ..................................................................................................................85 Anexo XXIII Características de disco duro Hitachi Deskstar 7K2000 2TB SATA 7200RPM………………………………………………………………………………..87 Anexo XXIV Características de Servidor R710...............................................................88 Anexo XXV Características de Servidor R510...............................................................89.

(13) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. La computación está basada en información. La información es un recurso subyacente en el cual todos los procesos informáticos están basados; es uno de los valores más importantes de las empresas. La información está contenida en medios de almacenamiento, y es accedida por aplicaciones que se ejecutan desde uno o varios. servidores.. Frecuentemente la información es la única propiedad de una empresa y normalmente es creada y/o adquirida a cada segundo del día. Para asegurar que cualquier entidad emita resultados válidos se debe tener acceso a información precisa y no debe existir retraso. La administración y protección de la información de la empresa es vital para la disponibilidad de los procesos de negocios. El almacenamiento de la información desempeña un gran papel en la tecnología de la información. La historia de los sistemas de almacenamiento es bien representativa y comienza con la tarjeta perforada que fue introducida por Charles Babbage en su proyecto de “máquina analítica” en 1833. Desde esa fecha se han utilizado distintos sistemas de almacenamiento de información. Desde entonces y hasta la actualidad, cada vez un mayor número de instituciones, corporaciones y personas en general, la piden, lo cual exige la existencia de más redes de almacenamiento con más y mejores servicios. Siempre que se quiera implementar un sistema del almacenamiento de información es necesario un estudio minucioso del mismo. Las necesidades, las tecnologías y los equipos para la implementación deben ser estudiados y analizados pues influyen directa y profundamente en la calidad del servicio. En la red UCLV, los sistemas de almacenamiento disponibles provienen de diversas tecnologías que emplean técnicas diferentes. A pesar de esto aún no se satisfacen los requerimientos necesarios para el servicio que se debe ofrecer a los usuarios. Se impone por.

(14) INTRODUCCIÓN. 2. lo tanto el diseño de una propuesta de configuración orientada a optimizar las condiciones y el modo de operación de dichos sistemas. Este proyecto por ende está orientado al análisis y la investigación de los sistemas de almacenamiento de información de manera tal que ofrezca un conjunto de indicaciones técnicas que sirvan de guía a los que se encargan de instalar y dar mantenimiento a estos sistemas. De esta forma se podría lograr un mejor sistema de almacenamiento de la red UCLV que garantice las demandas de los usuarios. Objetivo general: Diseñar un sistema de almacenamiento de información para la red UCLV que permita resolver los problemas de capacidad y accesibilidad a la información que presenta el sistema del almacenamiento actual. Objetivos científicos: 1. Determinar los problemas que se encuentran en la red de almacenamiento de la UCLV. 2. Ofrecer las propuestas de solución necesarias para resolver los problemas de capacidad y acceso al almacenamiento. Organización del informe Este trabajo se ha organizado en tres capítulos: “Arquitecturas de almacenamiento de información”, “Situación actual de la red de almacenamiento de la UCLV”, “Propuesta de solución al sistema de almacenamiento”. En el primer capítulo se hace una descripción de los elementos de una red de almacenamiento y los tres modelos de almacenamientos: Direct Attached Storage (NAS), Network Attached Storage (NAS), Storage Area Network (SAN). En el segundo capítulo se muestra de forma global la estructura de la red UCLV, se detallan las. características de cada uno de los nodos empleados como centros de almacenamiento de datos, y se analizan los principales problemas de la red de almacenamiento. En el tercer capítulo se proponen soluciones a los problemas presentados en la UCLV de acuerdo a las necesidades de los usuarios..

(15) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. CAPÍTULO 1. ESTRUCTURAS. DE. ALMACENAMIENTO. 3. DE. INFORMACIÓN. En este capítulo se da una breve introducción sobre algunos tópicos que se han considerado importantes para la comprensión de la temática abordada en este trabajo relacionada con la arquitectura de una red de almacenamiento de información. El mismo se ha organizado en 2 partes, la primera relacionada con los elementos de una red de almacenamiento y la segunda con los modelos de almacenamiento donde se recogen una serie de aspectos teóricos relacionados con la arquitectura y funciones del sistema. 1.1. Elementos de una red de almacenamiento. Una red de almacenamiento generalmente consiste en una variedad de elementos de hardware y software. Los elementos de hardware pueden ser divididos en 3 categorías: sistemas de estación, sistemas de almacenamiento, y conmutadores o puentes que proporcionan la conectividad. [10] 1.1.1. Sistemas de estación. Un sistema de estación de red de almacenamiento es cualquier computadora que se conecte a la red de almacenamiento para acceder a los recursos de almacenamiento sobre la red. Típicamente los sistemas de estaciones incluyen computadoras personales, estación de trabajo, servidores y otros aparatos de red que tienen acceso a los recursos de almacenamiento..

(16) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 4. Figura 1.1 Arquitectura de sistema de estación. Un ejemplo del sistema de estación se muestra en la figura 1.1. En este ejemplo, el sistema está compuesto de múltiples unidades centrales de procesamiento (CPUs), un controlador de sistema de puente norte que se encarga de recursos de bus local de alta velocidad como memoria principal y un adaptador de video, y un controlador de sistema de puente sur que se encarga de dispositivos E/S (Entrada/Salida) de velocidad reducida y el bus periférico (PCI). Desde el punto de vista de la red de almacenamiento, el elemento de interés en el sistema final de estación es la interfaz a la red de almacenamiento. Este dispositivo de interfaz se llama Adaptador de bus de estación (HBA) [22], o Tarjeta de Interfaz de Red (NIC). HBA o NIC proporcionan la interfaz de bus interno (como PCI) y la red externa (Fibre Channel, o Ethernet). Los controladores y HBA se combinan juntos para proporcionar el mapeo de comandos de acceso al almacenamiento (comandos SCSI o NFS) a paquetes de protocolo de red..

(17) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 5. Figura 1.2 Diagrama funcional de HBA en Fibre Channel. La figura 1.2 describe las funciones básicas de Adaptador de bus del host de Canal de Fibra. La realización de estas funciones físicamente se logra a través de una combinación de hardware y software, y depende de la elección de los circuitos integrados disponibles. La mayoría de las implementaciones actuales dividen el hardware en 4 entidades: dispositivo de transceiver óptico; dispositivo SERDES (serializer/deserializer) que se encarga de conversión entre los datos paralelos y seriales de velocidad más alta, y la función de recuperación de reloj/dato y codificación/descodificación 8b/10b; FC-1, FC-2 que manejan grupos en orden, servicios de enlace y protocolo de señalización; y FC-4 que funciona como la interfaz al bus de host. El manejo de excepción y función del control de capa FC-2/3/4 se manejan por el software del controlador de dispositivo. Con avances de la electrónica, la integración de todo el hardware del HBA en un solo dispositivo de silicio se hace técnicamente viable y ventajoso. [23].

(18) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 6. Figura 1.3 Diagramas funcionales de tarjeta NIC Ethernet. La figura 1.3 describe 3 variantes del diseño de Tarjeta de Interfaz de Red Ethernet. El diagrama A muestra una NIC Ethernet clásica que contiene función de capa física Ethernet. El diagrama B incorpora el protocolo TCP/IP, mientras que en el diagrama C se incorpora adicionalmente la capa de procesamiento del almacenamiento. [10] 1.1.2. Dispositivos de almacenamiento. La función básica del sistema de almacenamiento es proporcionar recursos de almacenamiento a la red para almacenar datos primarios, datos reflejados o datos de copia de seguridad. Una amplia variedad de sistemas de almacenamiento están disponibles en el mercado y sirven para propósitos diferentes con características y representaciones variadas. Los dispositivos de almacenamiento incluyen matrices de disco como Redundant Array of Independent Disks (RAID) y Just a Bunch Of Disks (JBODs), sistemas de cinta, sistemas de almacenamiento conectados a la red y sistema de almacenamiento óptico. El tipo de interfaces proporcionada en estos dispositivos incluyen SCSI, Fibre Channel y Ethernet por solo citar algunos ejemplos. [8].

(19) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 1.1.2.1. 7. Interfaces de unidad de disco. La industria de unidades de discos es una industria que cambia rápidamente y como resultado se aparecen una gran variedad de productos de unidades de discos cada año. Estos productos están caracterizados por la capacidad de la unidad, velocidad de disco (RPM), tiempo de acceso, fiabilidad y el tipo de interfaces. [10] El tipo de interfaces se divide en el mercado 3 categorías generales: . El mercado más barato para computadoras con fiabilidad relativamente baja pero a precios muy económico está dominado por interfaces ATA.. . El mercado de empresas de mediano tamaño con fiabilidad más alta está cubierto por interfaces SCSI.. . El mercado de empresas de alto nivel de confiabilidad y escalabilidad es proporcionado por unidades Fibre Channel.. Estas interfaces de unidad de disco han evolucionado a través de varias generaciones (IDE/ATA/EIDE/UDMA/Ultra-ATA, Narrow/Wide SCSI-1/2/3) y aun se encuentran bajo un proceso de rápida evolución. Serial ATA (SATA) está siendo sustituido por tecnologías más eficientes. Serial Attached SCSI (SAS) fue creado para sustituir a las unidades SCSI. Fibre Channel ha evolucionado de 1Gbit/s a 2Gbit/s, 4Gbit/s y 10Gbit/s para satisfacer las demandas de mayor ancho de banda [10]. La comparación de las características claves de cada interfaz se puede ver en el Anexo I. 1.1.2.1.1. ATA. ATA es la primera interfaz de almacenamiento interno de computadoras, conectando a la estación los periféricos como unidades de disco duro y unidades ópticas de CD-ROMs. Ultra ATA es una extensión de la interfaz ATA paralelo original introducido en los años de 1980 y mantiene una compatibilidad con todas las versiones anteriores. La última versión de la especificación Ultra ATA aceptada por el comité NCITS T13 es ATA/ATAPI-6. ATA es un protocolo relativamente sencillo que accede al disco a través de mapas de registro. La simplicidad reduce el costo de implementación del disco y simplifica la integración y prueba. Las unidades de disco ATA tienen un costo más bajo. Estos discos también tienen un mayor volumen y un consumo de potencia más alto. Si se les compara con el resto de.

(20) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 8. las unidades, las ATA tienen fiabilidad baja y un bajo rendimiento (velocidad rotación lenta, caché más pequeña, tiempo de acceso más lento). 1.1.2.1.2. SATA. Serial ATA fue la interconexión de almacenamiento interno de la siguiente generación diseñada para sustituir Ultra ATA. La interfaz SATA es una evolución del la interfaz ATA desde la arquitectura de bus paralelo hacia la arquitectura de bus serial. La arquitectura de bus serial supera las restricciones eléctricas que obstaculizan el incremento de velocidad del bus ATA paralelo. 1.1.2.1.3. SCSI. La interfaz SCSI (Small Computer System Interface) llegó en 1986 como estándar ANSI X3.131-1986 y se define como la interfaz de sistema paralelo universal para conectar más de 8 dispositivos a lo largo de un solo cable. SCSI es un bus de entrada salida local inteligente e independiente a través del cual una variedad de diferentes dispositivos y uno o más controladores pueden comunicarse e intercambiar información independiente del resto del sistema. SCSI ha avanzado a través de una larga evolución de tecnologías que incluyen SCSI-1, SCSI-2 y SCSI-3. Actualmente es muy usado en aplicaciones donde se requiere rapidez, multitarea, alta fiabilidad y alta escalabilidad para incrementar la capacidad con múltiples de discos. [9] 1.1.2.1.4. SAS. Para superar la barrera del ancho de banda del cableado en el bus paralelo, se definió SAS (Serial Attached SCSI) sustituyéndose la capa física de SCSI con tecnología de bus serial. El objetivo era alcanzar razones de transferencia de datos más altas manteniendo la compatibilidad del protocolo al nivel de grupo de comandos. SAS usa tecnología serial y punto a punto para superar las barreras de representación asociadas con sistemas de almacenamiento basados en arquitecturas de bus paralelo o bucle arbitrado. La expansión también permite a SAS conectar con discos serial-ATA de bajo costo y alta capacidad así como unidades de Serial Attached SCSI de alta disponibilidad y alto rendimiento. 1.1.2.1.5. Fibre Channel.

(21) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 9. Las unidades de discos de Fibre Channel generalmente vienen con interfaces de bucle mono o dual arbitrado (Fibre Channel Arbitrated Loop). La interfaz dual FC-AL es útil en sistemas de almacenamiento para proporcionar cableado redundante. FC-AL es una topología de interconexión de bucle que permite hasta 126 puertos de nodos participando de forma concurrente sin necesidad de disponer de un conmutador. Usando el protocolo FC-AL un gran número de unidades de disco se pueden conectar juntas a sistemas de almacenamiento con gran capacidad. En esta configuración todos dispositivos en el bucle comparten el ancho de banda de este. [15] FC-AL proporciona una conectividad simple y de bajo costo sin necesitar de utilizar un conmutador, proporciona un rendimiento y una conectividad que es de cinco a diez veces la capacidad de fast-wide SCSI. Típicamente las unidades de disco FC se fabrican con la misma plataforma tecnológica de disco duro que las unidades de disco SCSI pero con la adición de la interfaz Fibre Channel, por lo que. el rendimiento y la fiabilidad son. similares. El costo es frecuentemente un poco más alto que las unidades de disco SCSI, sin embargo debido a los muchos beneficios ofrecidos por las interfaces FC-AL es considerada actualmente la tecnología dominante para grandes sistemas de almacenamiento. Para comprender el principio de los sistemas de almacenamiento es importante conocer con anterioridad las unidades de disco. Estas constituyen los bloques integrantes de la mayoría de los sistemas de almacenamiento. 1.1.2.2. Sistemas de discos. Un sistema de discos es un dispositivo en el que se interconectan un número de discos de almacenamiento físicos uno al lado del otro. Se contienen dentro de una sola “caja”, un sistema de disco normalmente tiene una unidad de control central que maneja todas las E/S (Entrada/Salida), simplificando la integración del sistema con otros dispositivos, como otros sistemas de discos o servidores. Dependiendo de la “habilidad” con cual esta unidad de control central puede manejar los discos individuales, un sistema de disco puede ser un RAID o un JBOD..

(22) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 1.1.2.2.1. 10. Redundant Array of Independent Disks (RAID). El término RAID es un acrónimo del inglés "Redundant Array of Independent Disks". Significa matriz redundante de discos independientes. RAID es un método de combinación de varios discos duros para formar una única unidad lógica en la que se almacenan los datos de forma redundante. Ofrece mayor tolerancia a fallos y más altos niveles de rendimiento que un sólo disco duro o un grupo de discos duros independientes [18]. Para entender mejor como trabaja el RAID, familiarícese primero con los siguientes términos: ✦ Striping es la distribución de los datos entre varios discos. Normalmente, las matrices RAID distribuidas tienen como finalidad combinar la máxima capacidad en un solo volumen. ✦ Duplicación es la copia de datos en más de un disco. Normalmente, las matrices RAID duplicadas permiten el fallo de al menos un disco en la matriz sin pérdida de datos, en función del nivel de RAID de la matriz. ✦ Tolerancia de fallos permite que una matriz RAID continúe funcionando (por ejemplo, los datos almacenados en la matriz siguen disponibles para el usuario) en caso de un fallo del disco. Una matriz consta de dos o más discos duros que ante el sistema principal funcionan como un único dispositivo. Un RAID, para el sistema operativo, aparenta ser un sólo disco duro lógico (LUN-Logic Unit Number). Los datos se desglosan en fragmentos que se escriben en varias unidades de forma simultánea. En este método, la información se reparte entre varios discos, usando técnicas como el entrelazado de bloques (RAID nivel 0) o la duplicación de discos (RAID nivel 1) para proporcionar redundancia, reducir el tiempo de acceso, y/o obtener mayor ancho de banda para leer y/o escribir, así como la posibilidad de recuperar un sistema tras la avería de uno de los discos. [24] La tecnología RAID protege los datos contra el fallo de una unidad de disco duro. Si se produce un fallo, RAID mantiene el servidor activo y en funcionamiento hasta que se sustituya la unidad defectuosa..

(23) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 11. La tecnología RAID se utiliza también con mucha frecuencia para mejorar el rendimiento de servidores y estaciones de trabajo. Estos dos objetivos, protección de datos y mejora del rendimiento, no se excluyen entre sí. RAID ofrece varias opciones, llamadas niveles RAID [24], cada una de las cuales proporciona un equilibrio distinto entre tolerancia a fallos, rendimiento y coste. Los niveles básicos se describen en el Anexo II. Todos los sistemas RAID suponen la pérdida de parte de la capacidad de almacenamiento de los discos, para conseguir la redundancia o almacenar los datos de paridad. La mayoría de los sistemas de redundancia de los RAID, conllevan la pérdida de alrededor de un 20% de la capacidad de los discos en el almacenamiento de los datos de paridad. Por lo general, todos los RAID incorporan fuentes de alimentación redundantes, discos redundantes e incluso controladoras redundantes. Existen dos tipos de tecnología RAID: basada en software y basada en hardware. La ventaja de los primeros es su independencia de la plataforma o sistema operativo, ya que son vistos por éste como un gran disco duro más, y además son mucho más rápidos, entre otras ventajas. Los sistemas RAID software no son implementaciones adecuadas en la mayoría de los casos y cada vez son menos empleados. 1.1.2.2.2. Just A Bunch Of Disks (JBOD). Un JBOD es un conjunto de múltiples unidades de disco instaladas en un bus común. Los discos se dirigen individualmente. JBOD puede ser usado como almacenamiento de conexión directa (DAS) que se conecta al servidor de host directamente, como matriz de almacenamiento que se conecta a un NAS o se puede usar en una red de almacenamiento con la interfaz de Fibre Channel. [24] Hay muchas maneras de conectar unidades de disco en sistemas JBOD, dependiendo del tipo de la unidad de disco en que se basa el sistema JBOD. Los productos actuales se comercializan normalmente en módulos de 19 pulgadas con interfaces SCSI o Fibre Channel, ya que ambas interfaces tienen la capacidad de soportar un gran número de unidades de disco en cada interfaz. Usando cableado SCSI, cada bus SCSI puede soportar una cadena hasta 15 discos (Figura 1.4 A). La interfaz de Fibre Channel puede soportar.

(24) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 12. hasta 126 discos en cada bucle arbitrado. Fibre Channel no solo puede conectar discos dentro de un módulo de rack, sino que también permite que múltiples unidades de JBOD sean conectadas juntas en un bucle único (Figura 1.4 B). La tecnología SATA o Serial Attached SCSI (SAS) se diseña para soportar conexiones punto a punto permitiéndole al controlador de host comunicarse con un gran número de unidades de disco (Figura 1.4 C). Si se requiere se puede utilizar SATA Tunneling Protocol para expandir la configuración. [10]. Figura 1.4 Configuraciones de disco JBOD. También puede ser posible construir un JBOD con Fibre Channel fabric o con una jerarquía de conmutadores FC y PBCs (port-bypass circuit) [12]. Sin embargo, como el número de PBCs y discos suelen crecen continuamente, surge un problema con la longitud del bucle resultante. FC-AL requiere que todas las tramas de Fibre Channel se propaguen a través de todos dispositivos en el bucle de manera salto a salto. Además de ser capaz de seleccionar el camino más corto desde la fuente hasta el destino para reducir de latencia, los conmutadores FC pueden proporcionar también el beneficio adicional de soportar múltiples transferencias de datos. 1.1.2.3. Sistemas de cintas. Un sistema de cinta se parece mucho a los sistemas de disco; son dispositivos que manejan cintas para propósito de almacenamiento, sin embargo, la naturaleza serial de una cinta.

(25) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 13. hace imposible que pueda tratarse en forma paralela. Existen tres tipos básicos de sistemas de cinta: unidades, autocargadores y bibliotecas. Normalmente las circunstancias en las que se requiere su empleo definen el tipo de solución a utilizar. [10] 1.1.3. Conmutadores de almacenamiento. Los conmutadores de almacenamiento son bloques básicos de la topología de la red de almacenamiento. Cada conmutador consiste en varios puertos interconectados entre sí. La función básica del conmutador de almacenamiento conmuta las tramas entre los puertos según el protocolo soportado por la red de almacenamiento. En una red de Fibre Channel, el conmutador es compatible con las normas especificadas por el estándar FC-SW para manejar las tramas. En una red de almacenamiento iSCSI, la conmutación es realizada típicamente en la capa Ethernet según los estándares de Ethernet bridging, como 802.1D o la capa IP. Aunque los protocolos específicos son diferentes, varios tipos de conmutadores de almacenamiento comparten una estructura básica común. Sin embargo, debido a la diferencia en los protocolos de la red, se necesitan diferentes tipos de conmutadores como es el caso de: conmutadores Fibre Channel para FC SANs, conmutadores de Ethernet o IP routers para la red iSCSI. Nuevos conmutadores de múltiples servicios están siendo desarrollados para ayudar a la convergencia con redes no dedicadas al almacenamiento. [7] El mercado de conmutadores de almacenamiento está dividido en 2 clases principales según las necesidades de los clientes. Los conmutadores pequeños con capacidades típicas entre 8 y 64 puertos mientras que los conmutadores grandes ofrecen una gama de 64 a 256 puertos.. Figura 1.5 Arquitectura de referencia de conmutador de almacenamiento.

(26) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 14. Los bloques funcionales de un conmutador típico de almacenamiento se muestran en la figura 1.5. Los bloques claves son:  Las unidades de interfaces de línea que proporcionan los puertos externos de conmutador.  Unidad de control, que está conectada directamente a la unidad de conmutación y a una red de interconexión de control dedicado proporcionando funciones del plano de control y administración al resto del sistema.  Unidades de servicio o interconexión que proporcionan la potencia de procesamiento para las funciones de servicios complejos.  Finalmente el conmutador central que es la unidad central que conecta todas unidades y proporciona los medios para pasar el tráfico entre las unidades. 1.2. Modelos de almacenamiento. Existen tres categorías de tecnologías en el almacenamiento de datos, estas son: Almacenamiento de conexión directa (Direct Attached Storage, DAS), Almacenamiento de conexión a red (Network Attached Storage, NAS), y Red de área de almacenamiento (Storage Area Network, SAN). [7] 1.2.1. Direct Attached Storage (DAS). Direct Attached Storage (DAS) es el método tradicional de almacenamiento y el más sencillo. Consiste en conectar el dispositivo de almacenamiento directamente al servidor o estación de trabajo, es decir, físicamente conectado al dispositivo que hace uso de él. Tanto en DAS como en SAN (Storage Area Network), las aplicaciones y programas de usuarios hacen sus peticiones de datos al sistema de ficheros directamente. La diferencia entre ambas tecnologías reside en la manera en la que dicho sistema de ficheros obtiene los datos requeridos del almacenamiento. En una DAS, el almacenamiento es local al sistema de ficheros, mientras que en una SAN, el almacenamiento es remoto. En el lado opuesto se encuentra la tecnología NAS (Almacenamiento adjuntado a la red - Network Attached Storage), donde las aplicaciones hacen las peticiones de datos a los sistemas de ficheros de manera remota. [2] Los protocolos principales usados en DAS son SCSI, SAS y Fibre Channel. Generalmente un sistema DAS habilita con capacidad de almacenamiento extra a un servidor, mientras mantiene alto ancho de banda y tasas de acceso. Un sistema DAS típico puede constituirse a base de uno o más dispositivos de almacenamiento como discos rígidos, y uno o más.

(27) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 15. controladores. La interfaz con el servidor o con la estación de trabajo puede ser por medio de un "Host Bus Adapter" (HBA). Los sistemas DAS típicos proveen controladores embebidos. El manejo del RAID es "offload", o simplemente sin RAID. Los HBAs pueden ser usados reduciendo costos. Los controladores DAS también habilitan acceso compartido al almacenamiento permitiendo servidores múltiples (no más de cuatro) para acceder a la misma unidad lógica, una característica que es simplemente utilizada para las implementaciones en "clustering" [25]. En este punto, los sistemas DAS de alto rango comparten similitudes con los sistemas SAN de nivel básico. Las desventajas de DAS se destacan por su incapacidad para compartir datos o recursos disponibles con otros servidores. Tanto las arquitecturas NAS como SAN intentan resolverlas pero introducen nuevas cuestiones a resolver tales como; altos costos iniciales, manejabilidad, seguridad de los recursos. Dos ejemplos del sistema DAS se muestran en la figura 1.6. En el primer caso, 4 discos SCSI se conectan a la computadora vía de una cadena de cableado SCSI. En el segundo caso se emplea cableado de Canal de Fibra (FC) para conectar la computadora y el sistema de almacenamiento RAID/JBOD. [10]. Figura 1.6 Almacenamiento de conexión directa.

(28) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 16. Figura 1.7 Arquitectura de software de DAS. Las capas de software del sistema DAS se muestra en la figura 1.7. El sistema de almacenamiento de conexión directa se maneja por el sistema operativo del cliente. Las aplicaciones de software acceden a los datos por vía de llamadas del sistema de ficheros del sistema operativo el cual maneja la estructura de datos del directorio y el mapeo desde ficheros a bloques de disco en un espacio lógico abstracto. [8] 1.2.2. Network Attached Storage (NAS). NAS (del inglés Network Attached Storage) es el nombre dado a una tecnología de almacenamiento dedicada a compartir la capacidad de almacenamiento de un computador (Servidor) con ordenadores personales o servidores clientes a través de una red (normalmente TCP/IP), haciendo uso de un Sistema Operativo optimizado para dar acceso con los protocolos CIFS, NFS, FTP o TFTP [2]. Generalmente, los sistemas NAS son dispositivos de almacenamiento específicos a los que se accede desde los equipos a través de protocolos de red (normalmente TCP/IP). También se podría considerar que un servidor (LINUX, Windows,...) que comparte sus unidades por red es un sistema NAS, pero la definición suele aplicarse a sistemas específicos dedicados a esta función..

(29) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 17. Los protocolos de comunicaciones NAS son basados en ficheros por lo que el cliente solicita el fichero completo al servidor y lo maneja localmente, por lo que están orientados a información almacenada en ficheros de pequeño tamaño y gran cantidad. Los protocolos típicos utilizados son protocolos de compartición de ficheros como NFS y Microsoft Common Internet File System (CIFS). Muchos sistemas NAS cuentan con uno o más dispositivos de almacenamiento para incrementar su capacidad total. Normalmente, estos dispositivos están dispuestos en RAID (Redundant Arrays of Independent Disks) o contenedores de almacenamiento redundante. Un dispositivo de hardware simple, llamado «NAS box» o «NAS head», actúa como interfaz entre el NAS y los clientes. Los clientes siempre se conectan al NAS head (y no a los dispositivos individuales de almacenamiento) a través de una conexión Ethernet. NAS aparece en la LAN como un simple nodo que es la Dirección IP del dispositivo NAS head [2]. Estos dispositivos NAS no requieren de pantalla, ratón o teclado, sino de una interfaz Web. El opuesto a NAS es la conexión DAS (Direct Attached Storage) mediante conexiones SCSI o la conexión SAN (Storage Area Network) por fibra óptica, en ambos casos con tarjetas de conexión especificas para la conexión al almacenamiento. Estas conexiones directas (DAS) son por lo habitual dedicadas. En la tecnología NAS, las aplicaciones y programas de usuario hacen las peticiones de datos a los sistemas de ficheros de manera remota mediante protocolos CIFS y NFS, y el almacenamiento es local al sistema de ficheros. Sin embargo, DAS y SAN realizan las peticiones de datos directamente al sistema de ficheros. Las ventajas del NAS sobre la conexión directa (DAS) son la capacidad de compartir las unidades, un menor coste, la utilización de la misma infraestructura de red y una gestión más sencilla. Por el contrario, NAS tiene un menor rendimiento y fiabilidad por el uso compartido de las comunicaciones. A pesar de las diferencias, NAS y SAN no son excluyentes y pueden combinarse en una misma solución: Híbrido SAN-NAS [21].

(30) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 18. Figura 1.8 Almacenamiento de conexión a la red (orientado al fichero). En la figura 1.8 se pueden ver varias computadoras y servidores corriendo en una mezcla de Windows y UNIX. El dispositivo NAS se conecta directamente a la red y proporciona recursos compartidos de almacenamiento.. Figura 1.9 Arquitectura de software de NAS. La arquitectura genérica del software de sistema de almacenamiento para NAS se muestra en la figura 1.9. El sistema de almacenamiento consiste en dos tipos de dispositivos: sistemas de computadora del cliente y dispositivos de NAS. Pueden existir múltiples.

(31) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 19. ejemplos de cada tipo en una red NAS. Los dispositivos de NAS comparten los recursos de almacenamiento sobre la red a la que también están conectados sistemas de computadora de cliente. Las aplicaciones de cliente acceden a los recursos de almacenamiento virtual sin conocimiento de dónde se encuentra físicamente el recurso. 1.2.3. Storage Area Network (SAN). Una red de área de almacenamiento, en inglés SAN (Storage Area Network), es una red concebida para conectar servidores, matrices (arrays) de discos y librerías de soporte. Principalmente, está basada en tecnología Fibre Channel y más recientemente en iSCSI. Su función es la de conectar de manera rápida, segura y fiable los distintos elementos que la conforman. [21] Una red SAN se distingue de otros modos de almacenamiento en red por el modo de acceso a bajo nivel. El tipo de tráfico en una SAN es muy similar al de los discos duros como ATA, SATA y SCSI. En otros métodos de almacenamiento, como SMB o NFS, el servidor solicita un determinado fichero, por ejemplo: "/home/usuario/rocks". En una SAN el servidor solicita "el bloque 6000 del disco 4". La mayoría de las SAN actuales usa el protocolo SCSI para acceder a los datos de la SAN, aunque no usen interfaces físicas SCSI. Este tipo de redes de datos se han utilizado y se utilizan tradicionalmente en grandes main frames como en IBM, SUN o HP. Aunque recientemente con la incorporación de Microsoft se ha empezado a utilizar en computadoras con sistemas operativos Microsoft. [13] Una SAN es una red de almacenamiento dedicada que proporciona acceso de nivel de bloque a número de unidad lógica (LUN). Un LUN es un disco virtual proporcionado por la SAN. El administrador del sistema configura el acceso y los derechos al LUN como si fuera un disco directamente conectado. El administrador puede particionar y formatear el disco virtual en cualquier formato que él elija. Dos protocolos de red utilizados en una SAN son Fibre Channel e iSCSI. Una red de canal de fibra es muy rápida y no está agobiada por el tráfico de la red LAN del entorno corporativo. Sin embargo, es muy cara. Las tarjetas de canal de fibra óptica cuestan alrededor de 1000.00 USD cada una. También requieren conmutadores especiales de canal de fibra. iSCSI es una nueva tecnología que envía comandos SCSI sobre una red TCP/IP..

(32) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 20. Este método no es tan rápido como una red Fibre Channel pero ahorra costes ya que utiliza un hardware de red menos costoso. [17] A partir de desastres como lo fue el "martes negro" en el año 2001 el personal que administra las TIC ha tomado acciones al respecto implementando servicios de de recuperación ante desastres. ¿Cómo recuperar miles de datos y lograr la continuidad de la empresa? Una de las opciones es contar con una Red de área de almacenamiento. Sin embargo las compañías se pueden enfrentar a cientos de ataques, por lo que es necesario contar con un plan en caso de contingencia; es de vital importancia que el sitio dónde se encuentre la Red de almacenamiento, se encuentre en un área geográfica distinta a dónde se ubican los servidores que contienen la información crítica. Además debe tratarse de un modelo centralizado fácil de administrar, teniendo un bajo costo de expansión y administración, lo que la hace una red fácilmente escalable y fiable mediante la aplicación sencilla de ciertas políticas para su protección en red. La mayoría de las SAN usa el protocolo SCSI para la comunicación entre los servidores y los dispositivos de almacenamiento, aunque no se haga uso del interfaz físico de bajo nivel. En su lugar se emplea una capa de mapeo, como el estándar Fibre Channel Protocol (FCP) [16]. Sin embargo, la poca flexibilidad que este provee, así como la distancia que puede existir entre los servidores y los dispositivos de almacenamiento, fueron los detonantes para crear un medio de conexión que permitiera compartir los recursos y a la vez incrementar las distancias y capacidades de los dispositivos de almacenamiento. Una SAN se puede considerar una extensión de Direct Attached Storage (DAS). Donde en DAS hay un enlace punto a punto entre el servidor y su almacenamiento. Una SAN permite a varios servidores acceder a varios dispositivos de almacenamiento en una red compartida. Tanto en SAN como en DAS, las aplicaciones y programas de usuarios hacen sus peticiones de datos al sistema de ficheros directamente. La diferencia reside en la manera en la que dicho sistema de ficheros obtiene los datos requeridos del almacenamiento. En DAS, el almacenamiento es local al sistema de ficheros, mientras que en SAN, el almacenamiento es remoto. SAN utiliza diferentes protocolos de acceso como Fibre Channel y Gigabit Ethernet. En el lado opuesto se encuentra la tecnología Network Attached Storage (NAS), donde las aplicaciones hacen las peticiones de datos a los.

(33) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 21. sistemas de ficheros de manera remota mediante protocolos CIFS y Network File System (NFS). [14] Las SAN proveen conectividad de E/S a través de las computadoras host y los dispositivos de almacenamiento combinando los beneficios de tecnologías Fibre Channel y de las arquitecturas de redes brindando así una aproximación más robusta, flexible y sofisticada que supera las limitaciones de DAS empleando la misma interfaz lógica SCSI para acceder al almacenamiento. Las SAN se componen de tres capas: [11] . Capa Host: Esta capa consiste principalmente en Servidores, dispositivos o componentes (HBA, GBIC, GLM) y software (sistemas operativos).. . Capa Fibra: Esta capa la conforman los cables (Fibra óptica) así como los Hubs SAN y los switches SAN como punto central de conexión para la SAN.. . Capa almacenamiento: Esta capa la componen los arreglos de discos (Disk Arrays, Memoria Caché, RAIDs) y cintas empleados para almacenar datos.. La red de almacenamiento puede ser de dos tipos: . Red Fibre Channel: La red Fibre Channel es la red física de dispositivos Fibre Channel que emplea Fibre Channel Switches, Directores y el protocolo Fibre Channel Protocol (FCP) para transporte (SCSI-3 serial sobre Fibre Channel). [15]. . Red IP: Emplea la infraestructura del estándar LAN con hubs y/o switches Ethernet interconectados. Una SAN IP emplea iSCSI para transporte (SCSI-3 serial sobre IP). [16]. La estructura de una red SAN se muestra en la figura 1.10..

(34) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 22. Figura 1.10 Red de área de almacenamiento. Figura 1.11 Arquitectura de software de SAN. La arquitectura de software de SAN requerida en sistemas de computadoras (servidores), se ilustra en la figura 1.11, es esencialmente igual que la arquitectura del sistema DAS. La diferencia clave aquí es que el disco del controlador se sustituye por el stack de protocolo.

(35) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 23. de Fibre Channel o el stack iSCSI/TCP/IP que proporciona la función de transporte para comandos E/S de bloque al sistema de disco remoto a través de red SAN. [4] Fibre Channel Fibre Channel es un estándar, que transporta en gigabits, es optimizado para almacenamiento y otras aplicaciones de alta velocidad. Actualmente la velocidad que se maneja es de alrededor de 1 gigabit (200 MBps full duplex) [1]. Fibre Channel soportará velocidades de transferencia full-duplex por encima de los 400 MBps, en un futuro cercano. Hay tres topologías basadas en Fibre Channel:  Punto a punto  Arbitrated Loop  Fábrica Las tres topologías de FC SAN se muestran en detalles en el Anexo III. Fibre Channel Fábrica Fue diseñado como una interfaz genérica entre cada nodo y la interconexión con la capa física de ese nodo. Con la adhesión de esta interfaz, cualquier nodo Fibre Channel, puede comunicarse sobre la Fábrica, sin que sea requerido un conocimiento específico del esquema de interconexión entre los nodos. [20] Fibre Channel Arbitrated Loop Esta topología, se refiere a la compartición de arquitecturas, las cuales soportan velocidades full-duplex de 100 MBps o inclusive de hasta 200 MBps. De forma análoga a la topología token ring, múltiples servidores y dispositivos de almacenamiento, pueden agregarse al mismo segmento del bucle. Más de 126 dispositivos pueden agregarse a un FC-AL (Fibre Channel Arbitrated Loop). Como el bucle de transporte es compartido, los dispositivos deben ser arbitrados o controlados para el acceso al bucle de transporte antes de enviar datos. [15] Servicios brindados por una Fábrica..

(36) CAPÍTULO 1. ARQUITECTURAS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN. 24. Cuando un dispositivo se une a una Fabrica su información es registrada en una base de datos, la cual es usada para su acceso a otros dispositivos de la Fabrica, así mismos mantiene un registro de los cambios físicos de la topología. A continuación se presentan los servicios básicos dentro de una Fábrica. [21] Login Service: Este servicio se utiliza para cada uno de los nodos cuando estos realizan una sesión a la fabrica (FLOGI). Para cada una de las comunicaciones establecidas entre los nodos y la fábrica se envía un identificador de origen (S_ID) del servicio de conexión y se devuelve un D_ID con el dominio y la información del puerto donde se establecerá la conexión. Name services: Toda la información de los equipos conectados en la fábrica es registrada en un servidor de nombre que realiza PLOGIN. Esto se hace con la finalidad de tener todas las entradas registradas en una base de datos de los residentes locales. Fabric Controller: Es el encargado de proporcionar todas las notificaciones de cambio de estado a todos los nodos que se encuentren dados de alta dentro de la Fabrica utilizando RSCNs (Registro notificación de estado de cambio). Management Server: El papel de este servicio es proporcionar un punto de acceso único para los tres servicios anteriores, basado en "contenedores" llamadas zonas. Una zona es una colección de nodos definidos para residir en un espacio determinado. La tecnología iSCSI de IP SAN se detalla en el Anexo IV. [17] El Anexo V muestra una comparación entre los dos tipos FC SAN e IP SAN. 1.2. Conclusiones del capítulo 1. En este capítulo se ofrece una introducción al mundo de las tecnologías de redes de almacenamiento. Se muestran las ideas fundamentales relacionadas con cada modelo de almacenamiento, protocolos predominantes y tendencias de la evolución de la tecnología. También se describe como se interconecta una red de almacenamiento con los restantes elementos de red de computadoras. Se presentan las consideraciones más importantes a tener en cuenta para el diseño de una red de almacenamiento si esta fuera requerida..

(37) CAPÍTULO 2. SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE ALMACENAMIENTO DE LA UCLV. CAPÍTULO 2. SITUACIÓN. ACTUAL. DE. LA. RED. 25. DE. ALMACENAMIENTO DE LA UCLV. En el presente capítulo se exponen las características de la red actual de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas así como del sistema actual de almacenamiento y la cantidad de servidores, discos duros para esta función. Se contabilizan las capacidades totales, los servicios prestados por los diferentes en cada uno de los nodos y se analizan las diferentes dificultades hoy presentes para proponer sus modificaciones futuras al sistema de almacenamiento de la Red UCLV. 2.1. Situación actual de la red UCLV. El backbone de distribución de la universidad está constituido por un sistema de cableado de fibra óptica multimodo (62.5/125µm); monomodo (9/125 µm) y pares de cable UTP; los cuales interconectan a la totalidad de las facultades del campus universitario. La estructura del backbone está sustentada en una topología física en estrella con tres niveles jerárquicos. El primer nivel se encuentra en el nodo principal de conmutación de la red ubicada en “La Puerta”, donde existe un patch-panel que conecta todos los pares de hilos de fibra óptica que se difunden por la Universidad. El segundo nivel está representado en el Centro de Estudios de la Informática (CEI), en el Edificio Administrativo (U4) y en el nodo ubicado en el edificio de Ciencias Sociales y Humanísticas (CSH). En el CEI se parchea el cableado de fibra óptica hacia las Facultades de Ingeniería Mecánica, de Ingeniería Química y Farmacia, de Ingeniería Eléctrica y Ciencia Empresariales. En el edificio CSH se parchea hacia el Centro de Documentación e Información Científico Técnica (CDICT), mientras.

(38) CAPÍTULO 2. SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE ALMACENAMIENTO DE LA UCLV. 26. que en el U4, se parchea hacia el Rectorado y la Facultad de Construcciones (FC). El tercer nivel se encuentra en la Facultad de Construcciones, donde se vuelve a parchear el cableado de fibra óptica hacia la Facultad de Ciencias Agropecuarias (FCA). El local de La Puerta presenta un switch con capacidad para 24 expansiones que pueden ser ocupadas por módulos 10/100/1000 TX, 1GB LX o 1GB SX, existe soporte para SNMP, RMON, filtrado de paquetes, creación de redes virtuales (VLANs), calidad de servicio (QoS), ruteo de paquetes IPv4 y IPv6, soporte de multicasting, soporte de RIP (Routing Internet Protocol) versión 1 y 2, soporte de OSPF (Open Shortest Path First) y soporte para redes inalámbricas. La estructura física del backbone UCLV se muestra en la figura 2.1..

(39) CAPÍTULO 2. SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE ALMACENAMIENTO DE LA UCLV. Figura 2.1 Estructura física del backbone UCLV. 27.

(40) CAPÍTULO 2. SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE ALMACENAMIENTO DE LA UCLV. 2.2. 28. Situación actual del sistema de almacenamiento de la red UCLV. Actualmente en la red UCLV es común el empleo de computadoras como servidores, fundamentalmente en los nodos correspondientes a las facultades empleando procesadores P4-3GHz. La cantidad de servidores y discos varía en dependencia del área. A continuación se hacen un desglose de las áreas existentes. 2.2.1 Nodo central El nodo central de la red universitaria se sostiene sobre un switch con estructura modular modelo AT-X900-24-XS de la firma Allied Telesyn, capaz de soportar 24 módulos SPF con 2 tarjetas multifunción de expansión. En este momento se utilizan 14 módulos SPF de 1000 LX y 3 SPF de 1000 TX. Además se utiliza un switch Allied Telesyn modelo Rapier 24i capa 2 al que se conectan todos los enlaces extremos (Internet y red MES). Las conexiones hacia el exterior de la red UCLV pasan a través de un router CISCO 2800 al que están conectados 4 modems digitales. Además se utiliza un servidor para el acceso telefónico de línea conmutada con un router CISCO 2200. Desde el punto de vista lógico, a nivel central, la Red UCLV está formada por cuatro redes virtuales implementadas en el switch Rapier 24i que se relacionan a continuación:  VLAN “Internet”: agrupa las direcciones de Internet públicas (200.55.145.9/16) y (200.14.54.0/255.255.255.128). Las mismas están destinadas. a garantizar. aplicaciones y servicios como: correo, proxy, mensajería instantánea y voz sobre IP utilizando como puerta de salida el router.  VLAN “Backbone”: agrupa direcciones IP (10.12.0.0/24) posibilitando la interconexión entre los switches del backbone se configura en los puertos del 1 al 3. Tiene la característica especial de que se encuentra implementada en la mayoría de los nodos con el mismo identificador de VLAN VID.  VLAN “Servers”: esta VLAN agrupa las direcciones IP (10.12.1.0/24) dedicadas a los servidores ubicados en el nodo central.  VLAN “VLIR”: configurada en el puerto 24, agrupa las direcciones de subred (10.12.58.0/24) correspondientes a la dirección del proyecto VLIR..

(41) CAPÍTULO 2. SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE ALMACENAMIENTO DE LA UCLV. 29. El nodo central tiene diez servidores Profesionales DELL modelo Power Edge 2950 III y seis R200, procesador Quad Core (4 GB y 8 GB) y disco SATA de 250 GB. Las características de los servidores se muestran en la tabla siguiente: RACK I Nombre. IP. Modelo. HANA. 10.12.1.56. R200. -Hosting. PATY. 10.12.1.57. R200. -Buscador. -. R200. -Servidor del CAELTIC. MAIL-0. 10.12.1.60. 2950III. -Front-end de Exchange. ACIDES. -. 2950III. -Servidor de Aplicaciones. XNONA. -. R200. -Servidor de Aplicaciones. MAIL-1. 10.12.1.61. 2950III. -Servidor de Correo. MAIL-2. 10.12.1.62. 2590III. -Servidor de Correo. IDO. 10.12.1.51. R300. -Servidor de dominio. IDA. 10.12.1.52. R300. -Servidor de dominio. OKO. 10.12.1.8. R200. -Gateway de correo a la red del MES. OKA. 10.12.1.5. R200. -Gateway de correo a Internet. PEKE. 10.12.1.7. R200. -Proxy a Internet. PEKA. 10.12.1.6. R200. -Proxy a red MES. ORCO. 10.12.1.66. 2590III. CAELTIC. Servicios. -Clúster de Archivos.

(42) CAPÍTULO 2. SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE ALMACENAMIENTO DE LA UCLV. ORCA. 10.12.1.65. 2590III. WSUS. 10.12.1.71. Estación Mejorada. 30. -Clúster de Archivos -Servidor de Actualizaciones para Windows. RAKA. 10.12.1.72. Estación Mejorada. -Servidor de materiales audiovisuales. ERKE. 10.12.1.73. Estación Mejorada. -Servidor de materiales audiovisuales. ASTERIS. 10.12.1.74. Estación Mejorada. -Telefonía IP y Sitio de MP3. El equipo actual de almacenamiento SAN en el nodo central se muestra en la figura siguiente:. Figura 2.2 El sistema de almacenamiento SAN actual en el nodo central. El modelo del equipo SAN es DELL, AX4-5F 1SP, tiene dos puertos para conectar directamente a servidores por cable de Fibra óptica. Se utiliza la tecnología de Fibre Channel. El SAN tiene capacidad para soportar en el módulo base hasta doce discos duros aunque actualmente están usando solo ocho. Los dos servidores con sistema operativo Windows funcionan como un cluster, además cada servidor tiene la capacidad. para. soportar hasta seis discos duros pero solamente poseen uno. Entre los dos servidores se conecta un cable de cobre a velocidad de 1Gbps que permite el intercambio entre los dos servidores que forman el cluster. Los dos servidores quedan además conectados a la red.

(43) CAPÍTULO 2. SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE ALMACENAMIENTO DE LA UCLV. 31. UCLV mediante un switch ubicado en el nodo central. La estructura física del nodo central se muestra en el Anexo VI. 2.2.2 Nodo correspondiente a la subred del Rectorado En el edificio del Rectorado se encuentra el nodo central de esta red, el cual está compuesto por un switch capa tres que se enlaza al backbone de fibra óptica de la Universidad a través de un módulo SPF LX. Además existe otro módulo para el enlace con el Edificio Administrativo (U4). Es preciso destacar que el par de hilos de fibra óptica perteneciente a este nodo tienen su terminación en el rectorado y no en el edificio U4 como se pudiese pensar. El switch capa tres es un Allied Telesyn modelo AT 8724XL que tiene dos redes virtuales configuradas. La VLAN “Red-RECTORADO” se encuentra implementada sobre los puertos del 4 al 23 y la VLAN “Red-U4” está definida en los puertos 3 y 24. La subred perteneciente a este edificio agrupa las direcciones 10.12.32.0/24 y está definida sobre la VLAN “Red-RECTORADO”. Este edificio además del switch capa tres cuenta con dos equipos más; uno ubicado en el propio local de la red, que brinda servicio a la segunda planta y otro localizado en la oficina de lo asesores del Vicerrector de Investigaciones conectando las computadoras ubicadas en la primera planta. Esta red cuenta con un solo servidor para el almacenamiento de los archivos del Rectorado. La característica de este servidor se muestra en la tabla siguiente: Nombre RECTSERVER1. IP. Procesador. 10.12.32.1 P4-3GHz. RAM. HDD. Servicio. -200GB (2). -Archivos. -120 GB. -Software. 1GB. En este servidor se almacena principalmente todas informaciones de los trabajadores y las instalaciones de los programas más utilizados. Conectados directamente a este servidor se encuentran los siguientes elementos:  Switch Planet modelo FGSW2402RS y un AP Trendnet TEW-430 APB. ubicados en el propio local de los servidores y brinda servicio a toda la segunda planta..

(44) CAPÍTULO 2. SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE ALMACENAMIENTO DE LA UCLV. 32.  Switch Planet modelo SW800 ubicado en el local de los asesores del vice-rector de investigaciones y brinda servicio a la primera planta. Se muestra la estructura física del nodo en el Anexo VII. 2.2.3 Nodo correspondiente a la Facultad de Eléctrica El nodo ubicado en la Facultad de Ingeniería Eléctrica cuenta con un switch capa tres Allied Telesyn modelo AT-8724XL que está configurado para trabajar sobre cuatro redes virtuales. La VLAN “Red FIE” agrupa las computadoras que no pertenecen a los laboratorios de estudiantes, ocupando los puertos del 8 al 24. La VLAN “Red LAB” destinada a los laboratorios de computación de estudiantes, está implementada en los puertos 5, 6 y 7. La VLAN “Red FED” que conecta el Aula Especializada de la Facultad de Ciencias de la Información y la Educación por el puerto 3 y la restante por el puerto 26 conecta al Centro Internacional de Métodos Computacionales y Numéricos en la Ingeniería (CIMCNI); identificada como “Red CIMNE”. Esta última trabaja sobre un módulo de fibra óptica instalado en el switch. El nodo se conecta al backbone de la universidad a través de un módulo SPF LX. La estructura física de la Facultad de Ingeniería Eléctrica se muestra en el Anexo VIII. Actualmente la Facultad de Ingeniería Eléctrica está dividida en dos subredes que en su conjunto componen el dominio fie.uclv.edu.cu y cuenta con un total de cinco servidores, dentro de los cinco hay cuatro servidores del almacenaje cuyas características se muestran en la tabla siguiente: Nombre. IP. Procesador. RAM. HDD. Servicios -Controlador de Dominio. NEUMANN. 10.12.24.1. P4-3GHz. -300 GB. -DNS, WINS,. -80GB. Archivos de. 1GB. docencia. Archivos de.

(45) CAPÍTULO 2. SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE ALMACENAMIENTO DE LA UCLV. 33. Profesores. -Controlador de Dominio 10.12.24.2. VOLT. P4-3GHz. 512MB. 80GB (3). -DNS, WINS, WEB, MySQL, Antivirus.. 10.12.24.9. WATT. P42.8GHz. -80GB. -Archivos de. -160GB. estudiantes. 512MB. -80GB 10.12.24.6. GAUSS. P4-3GHz. -WEB, FTP,. 1GB. -200GB. Archivos.. (2).  \\volt : Los servicios son control primario, web, DNS, DHCP. No tiene copia de seguridad.  \\neumann: Los servicios son DNS, DHCP, control secundario, carpetas de asignaturas, carpetas de profesores, books. Tiene backup.  \\gauss : Los servicios son carpetas de software, IIS, web. Tiene backup.  \\watt:. Los. servicios. son. carpetas. de. estudiantes.. Tiene. backup.. La subred 10.12.25.0/24 definida sobre la VLAN “Red-LAB” brinda cobertura a las computadoras dedicadas a los estudiantes. La subred 10.12.24.0/24 definida sobre la VLAN “Red FIE” agrupa al resto de las instalaciones de la facultad. 2.1.4. Nodo correspondiente a las facultades de Humanidades- Psicología- Derecho-. Ciencias Sociales El nodo perteneciente al edificio de Ciencias Sociales y Humanísticas (CSH) cuenta en su entorno con un total de cuatro facultades pertenecientes a un mismo dominio (sociales.uclv.edu.cu), las cuales están agrupadas en una subred, ocupando las direcciones 10.12.28.0/22, definidas sobre la VLAN “Red-SOCIALES” implementada en los puertos del 1 al 24 del switch central del nodo. El propio se enlaza con el backbone a través de dos.