بداية الطريق إلى عالم شبكات الـ SAN

حان الوقت للإبتعاد عن الزحمة . حان الوقت لنشق طريقاً جديداً . وحان الوقت لنقدم شيئا جديداً للمهندس والدارس العربي . لقد سلطت ساحتنا العربية الضوء للحديث عن Routing & Switching والتعامل مع أنظمة مايكروسوفت وتمديد الشبكات اللاسلكية . إننا دائما ما نهتم بأبسط الأشياء ونهتم ببناء شبكة تلبي إستخدماتنا البسيطة مثل مشاركة الملفات وإدارة المستخدمين . إلا أن هنالك مواضيع كثيرة تفتقرها ساحتنا العربية وأنت بحاجة لمعرفتها لعمل تكامل بين معلومتنا في مختلف المجالات. فإرتأيت أنه من الضروري أن نتحرك لنثري محتوانا العربي لنخرج جيل عربي متعمق في عالم الشبكات وقادر على بناء شبكات ضخمة تلبي مختلف الإستخدامات . ومن هنا لقد جئتكم اليوم لأقدم لكم شيئا أغلبكم قد يكون سمع عنه إلا أنه لم يصادفه في حياته ولم يتطرق لأساسياته .

وموضوعنا اليوم يتحدث عن شبكات الـ SAN والذي سنتكلم فيه عن أساسيات بناء هذا النوع من الشبكات ليكن لديك فكرة جيدة عن طريقة عمل  وتصميم هذا النوع من الشبكات فالموضوع طويل ومعقد فسأكتفي بذكر المفيد والمهم لك .

ما هي فوائد شبكات الـ SAN ؟؟

أن هذا النوع من الشبكات له عدة فوائد وهي كالتالي :

1 – توفر سرعة نقل بيانات عالية وذلك بإستخدام Fiber Channel والتي سنتلكم عنها .

2 – وحدات تخزين مركزية تسمح لعدة سيرفرات الوصول إليها في نفس الوقت .

3 – توفر حماية للبيانات وتمكننا من إستعاداتها وذلك بعزلها عن الأضرار التي قد تصيب السيرفرات.

4 – تقلل من عدد السيرفرات فبدلا من وضع File Server لكل شبكة ، نضع وحدة تحزين مركزية.

5 – تسهل الوصول للبيانات والتطبيقات وتوفر لنا الوقت . على سبيل المثال يستطيع كل الموظفيين المتواجدين في مختلف فروع الشبكة تجربة التطبيقات والتعامل مع قواعد البيانات وذلك بالوصول إلى وحدات التخزين بدلا من التنقل بين الفروع .

6 – تمكنك من عمل إتصال في بين مختلف أنواع السيرفرات في الشبكة مثل ريدهات ، ويندوز ،…الخ.

معمارية شبكات الـ SAN ؟؟

تتكون معمارية شبكات الـ SAN من ثلاث طبقات وهي Host Layer والتي تمثل أجهزة العملاء والسيرفرات في الشبكة و الطبقة الوسطى Fabric Layer  والتي توصل لحواسب والسيرفرات مع وحدات التخزين عن طريق Hubs, Switches, Routers, Cables والطبقة الأخيرة وهي

  Storage Layer والي تمثل وحدات النخزين . والصورة التالية توضح شكل المعمارية :

تقنيات شبكات الـ SAN ؟؟

هنالك الكثير والكثير من التقنيات المعقدة في شبكات الـ SAN إلا أننا سنذكر الأساسي منها حتى لا نطيل في الموضوع وندخل في تفاصيلَ تبعدنا عن الأساسيات :

1 – SCSi

SCSi هي إختصار لـ Small Computer System Interface وهي تقنية نقل بيانات من نوع Parallel . وتستطيع نقل البيانات بسرعة أقصاها 160Mbps وبمسافة أقصاها 25 متر . وتعتبر هذه التقنية قديمة ولا تستخدم الان كونها تسمح بتوصيل عدد محدود من السيرفرات .

2 –  Fiber Channel

هو التقنية التي تمكننا من ربط وحدات التخزين مع السيرفرات بإستخدام كابلات الفايبر او الكابلات الضوئية والتي تسمح لنا بنقل البيانات بسرعة عالية جداً تصل إلى 10Gbps وهذا ما يفيدنا لو كنا على سبيل المثال نقوم بتصوير مؤتمر بالفيديو ونريد نقله مباشرتا إلى وحدات التخزين فسنحتاج إلى سرعة عالية جدا كون الفيديو كبير الحجم . كما أنها تمكنت من نقل البيانات للمسافات الطويلة . وهي الأكثر شيوعاً وإستخداماً.

3- RAID

وهي إختصار لـ redundant array of independent disks  وتعد هذه التقنية من أحد أهم التقنيات المستخدمة في السيرفرات وأجهزة حفظ البيانات فهي تقوم بعملية دمج عدة وحدات تخزين مع بعضها البعض ليس بشكل فيزيائي أو عن طريق الكابلات ولكن بطريقة منطقية مقسمة إلى عددة مستويات مثل RAID 0 و RAID 1  و RAID 5 ولكل واحد منها خصائصه فمثلا RAID 0 يقوم بزيادة سرعة النقل والأداء وذلك بتقسيم حزمة البيانات بين عدة وحدات تخزين حيث أن كل وحدة تأخذ جزء من البيانات لتحفظها وهذا يقلص من وقت الحفظ كون وجود عدة أقراص تشتغل في عملية الحفظ بدلا من واحد . أما RAID 1 فهي تعمل عند تواجد وحدتيين تخزين أو أكثر فهي تقوم بأخذ نسخة إحتياطية من وحدة التخزين ونسخها للأقراص الأخرى بشكل كامل بهدف الحفاظ على البيانات من الضياع . وهنالك خصائص أخرى أكثر تعقيدا في المستويات الأخرى حيث يمكننا دمج عدة مستويات مع بعض للحفاظ على البيانات من الضياع بشكل أفضل ولتسريع أداء النقل أيضا.

3 – Disk Array

هي عبارة عن وحدة تخزين تضم بداخليها عدة أقراص تخزين . ويتم ربطا بـ Fiber Interface وذلك لنقل البيانات بسرعة قصوى :

وهذه الأقراص تتوزع على السيرفرات فكل سيرفر يخزن بياناته في وحدة معينة . والجدير بالذكر أن هنالك وحدات تخزين تترك فارغة وذلك إذا إمتلئت أحد الأقراص فإن السيرفر يكون قادر على الإتصال مباشرتا بوحدات التخزين الفارغة وحجز مساحة حتى لا تضيع البيانات المتدفقة بعد أن إمتلئت وحدة التخزين الأساسية الخاصة به . والصورة التالية توضح ذلك :

وكما ترى في الصورة السابقة يوجد هنالك Controller والذي وظيفته التحكم بتدفق البيانات . وكذلك يوجد Cache والذي كما تعلمون وظيفته تسريع عملية الطلبات التي نطلبها بشكل متكرر . ففي المرة الأولى تستغرق وقت أطول لتنفيذ الطلب من المرات التي بعدها.

نصائح لبناء شبكات الـ SAN :

قبل الشروع في بناء الشبكة يجب عليك أن تركز على عدة أمور :

1 – السرعة التي تحتاجها تطبيقات شبكتك .

2 – إختيار الكابلات المناسبة مع التركيز أن كل الكابلات تحمل نفس السرعة .

3 – إختيار الأجهزة المناسبة والعالية الجودة وخصوصا السوتشات فإنك ستحتاج

Core Switches لتحقيق سرعة عالية ومثال على ذلك Cisco Catalyst 4500E.

طوبولوجيات شبكات الـ SAN :

هنالك أنواع متعدة من الطبولجيا لكل منها خصائصه . سنتعرف لكل واحد منها وفوائدة .

• Point-to-Point Topology

هذا النوع هو أبسط أنواع التصميم فهو بإختصار . توصيل السيرفر بشكل مباشر مع وحدة التخزين دون الحاجة للـ Fiber Layer التي تكلمنا عنها :

ويمكنك توصيل عدة سيرفرات بهذه الطريقة مع وحدة تخزين واحدة لمشاركة البيانات وهذا يعتمد على عد المنافذ الموجدة في Fiber Channel الخاصة بـ Storage Unit .

وأعلم أن تحب النقاش وتريد أن تسألني قائلا ” لماذا لا أستخدم File Server بدلا من هذه الطريقة وأقلل التكلفة ” ولكن يا أستاذي أقول لك “ماذا لو كان ذلك السيرفر يحتوي على بيانات كل موظفي الشركة وقررت عمل ترقية للهاردوير وقمت بتركيب power supply أقوى من سابقه مما أدى إلى إحتراق الهاردسك وفقدت كل بيانات الموظفيين وتم طردك من العمل ” اليس من المهم عزل البيانات بشكل منفصل عن السيرفر في الشبكات الضخمة بحيث تستطيع حماية البيانات بعيداً عن المخاطر التي غالبا ما تحدث للسيرفرات كونها تعمل ليل نهار دون توقف .

• Arbitrated Loop Topology

في هذا النوع من التصميم سنتعامل مع Fabric Layer والتي ستحتوي على

Fiber Channel Hub لربط بين السيرفرات ووحدات التخزين . وكما تعلم أن Hub جهاز غبي لم يعد له وجود فقد إستبدل بالـ Switch .

• Cascading hubs Topology

يتم ربط الشبكات في هذا الطبولوجيا عن طريق ربط عدة Hubs مع بعضها البعض. ويكون كل Hub مربوط مع الأخر عن طريق كيبل واحد . وأن أقصى عدد من الـ Hubs يمكن ربطها مع بعضها 127 جهاز Hub وهو العدد الذي يستطيع تحمله Fiber Channel.

لكن عادة تقوم الشركات المصنعة بالحد من ربط Hubs مع بعضها إلى عدد أقصاها 3 أجهزة ، وذلك كما تعلم أن الـ Hub عندما يقوم بإرسال البيانات فأن جميع الأجهزة يجب أن تتوقف عن الإرسال حتى ينتهي الـ Hub من توصيل البيانات. وهذا يعني إن نقوم بزيادة ربط الـ Hubs مع بعضها البعض عندما نحتاج لإضافة سيرفرات أضافية للشبكة . وكلما زاد عدد السيرفرات زادت مدة التأخير في توصيل البيانات.

• Loop of hubs Topology

هذا أحد أنواع التصميم الممتازة في بناء شبكات الـ SAN . حيث يتم ربط الـ Hubs على بشكل مع بعضها البعض بشكل مغلق. وإن الربط بهذه الطريقة يزيد من مرونة عمل الشبكة عن حدوث إنقطاع لأحد الأسلاك فإن هنالك سلكاً أخر يمكن إستخدامة كبديل للوصول إلى وحدة التخزين . وهذا ما يميز هذا النوع من التوبولجي عن سابقه . والصورة التالية توضح ذلك :

كما تلاحظ أن Server 5 في التوبولجي السابق لو إنقطع الكيبل الموصل بين Hub 2  و Hub 3 فإنه سيفقد الوصول إلى وحدة التخزين Storage 2 . والعكس في Loop of Hubs topology فإنه السيرفر سيجد مسار أخر وهو الكيبل الموصل بين Hub 3  و Hub 1 .

• Fault-tolerant loops Topology

أما هذا النوع فهو لأصحاب الدراهم ففكرته الزيادة من إستخدام حلقات التوصيل بين الـ Hubs وهذا ما يستلزم زيادة مضعافة في التكلفة وهو تصميم فعال لأصحاب الشركات الضخمة وخدمات التخزين السحابي مثل Dropbox و Google Drive . وطبعا لمثل هذه الخدمات أقول لك أن هذا التصميم لا يكفي بل لديهم تصميم معقدا أكثر بمراحل لكن هذا هو أساس تصميمهم كما يظهر في الصورة :

فلاحظ أن إنقطاع كيبل واحد أو حتى 3 كابلات لن يؤثر على فقط الإتصال بوحدة التخزين إلا في حال إنقطاع الكيبل الموصل بالكرت الخاص بالسيرفر. ولحل هذه المشكلة يمكنك اضافة حتى 10 كروت شبكة لسيرفر واحد .

الخـتــام :

أتمنى أن أكون قد وفقت في توصيل المعلومات لكم بإسلوب بسيط . فلم أتحدث سواء عن أبسط الأشياء فهنالك الكثير والكثير من بورتوكولات الـ SAN وطريقة عنونة شبكات الـ SAN ….الخ . ولربما نكمل معكم الحديث عندما يكون قد حل الشيب في رأسي وحصلت على CCIE Storage ولربما في عدد لاحق من هذه المجلة المميزة .