Тема : Модернизация SAN-сети Екатеринбургского информационно-вычислительного центра - структурного подразделения Главного вычислительного центра, филиала ОАО «РЖД»

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ 5

СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ 6

ВВЕДЕНИЕ 7

1 СВЕДЕНИЯ О ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 9

1.1 Описание моделей хранения данных и их компонентов 9

1.2 Протоколы и интерфейсы сетей хранения данных 14

1.3 Классификация оборудования SAN-сетей 23

1.4 Обоснование необходимости модернизации сетей 24

1.5 Выводы по разделу 26

2 ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА МОДЕРНИЗАЦИИ 28

2.1 SAN-сети предприятия и их логическое разделение 28

2.2 Системы хранения данных 33

2.3 Серверное оборудование 34

2.4 Коммутационное оборудование 35

2.5 Среда передачи 38

2.6 Зонирование в SAN-сетях 39

2.7 Средства администрирования 41

2.8 Быстродействие сетей 43

2.9 Выводы по разделу 43

2.10 Техническое задание 44

2.10.1 Общие сведения 44

2.11 Назначение и цели создания единой сети предприятия 45

2.11.1 Назначение единой сети 45

2.11.2 Цели создания единой сети 46

2.12  Характеристика объекта модернизации 46

2.13 Требования к проектируемой сети 49

2.13.1  Состав и структура сети 49

2.13.2 Взаимодействие сегментов сети 50

2.13.3 Требования к численности и квалификации персонала 51

2.13.4 Требования к приспособляемости сети к изменениям 51

2.13.5 Требования сохранению работоспособности сети в различных вероятных условиях 51

2.13.6 Требования к защите информации от несанкционированного доступа 52

2.13.7 Требования по сохранности информации при авариях 52

2.14 Требования к функциям сети 52

2.15 Требования к видам обеспечения 53

2.15.1 Требования к программному обеспечению 53

2.15.2 Требования к техническому обеспечению 53

3 МОДЕРНИЗАЦИЯ СЕТИ 55

3.1 Группировка SAN-сетей в сегменты единой отказоустойчивой сети 55

3.2 Сетевые устройства 56

3.3 Подключение оборудования 61

3.4 Настройка коммутаторов и зонирование SAN-сети 62

3.5 Реализация катастрофоустойчивости ЦОД 63

3.6 Расчет объема трафика 67

3.7 Администрирование SAN-сети 72

3.8 Связка ЕИВЦ – удаленные ЦОД 73

3.8.1 Выбор технологии передачи данных на удаленные ЦОД 73

3.8.2 Расчет скорости передачи исходя из количества буферных  кредитов оптокоммутаторов 74

3.8.3 Расчет количества длин волн и линий связи после DWDM  уплотнения 77

3.9 Установка активного и пассивного оборудования ЦОД 78

3.9.1 Модернизация СКС 78

3.9.2 Установка оптокоммутаторов 81

3.10 Выводы по разделу 82

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 84

ПРИЛОЖЕНИЕ А 88

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 95

ПРИЛОЖЕНИЕ В 98

ПРИЛОЖЕНИЕ Г 103

ПРИЛОЖЕНИЕ Д 112

ПРИЛОЖЕНИЕ Е 115

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 121

ПРИЛОЖЕНИЕ И 125

ПРИЛОЖЕНИЕ К 128

ПРИЛОЖЕНИЕ Л 133

РЕФЕРАТ

Работа состоит из трех ключевых частей, включающих постановку основных задач проекта и цели, теоретический материал и подробное описание объекта модернизации и модернизации самой SAN-сети.

Ключевые слова: SAN-сеть, ЦОД, коммутатор, протокол, сервер, система хранения данных, сеть хранения данных, катастрофоустойчивать.

Объект исследования:  SAN-сеть Екатеринбургского информационно- вычислительного центра филиала ОАО «РЖД».

К целям данной магистерской диссертации относится в первую очередь повышение уровня катастрофоустойчивости сети предприятия и уменьшение вероятности полной потери данных путем появления возможности дублирования данных на другие ЦОД. Так же к целям проектирования относится повышение скорости работы пользовательских приложений при обращении к СХД или серверам посредством модернизации коммутирующего оборудования и его замены на более современное, облегчение масштабирования SAN-подсетей в зависимости от нужд предприятия, упрощение управления SAN-сетью путем создания единого центра администрирования.

В качестве основных задач написания работы можно выделить:

• Анализ существующих SAN-сетей предприятия и использующегося в них оборудования;

• Выявление слабых мест SAN-сетей;

• Разработка единой отказоустойчивой сети, базирующейся на новом коммутационном оборудовании, исходя из результатов анализа.

Магистерская диссертация состоит из 137 страниц, 74 рисунков, 43 таблиц, 10 приложений и 50 используемых источников.

Расчет количества длин волн и линий связи после DWDM уплотнения
Между резервными ЦОД требуется обеспечить канал с пропускной способностью В0 не менее 4,92 Гб/с для одной фабрики.
Часть данных передается со скоростью 4 Gbps (25%), часть со скоростью 8 Gbps (75%). Скорость ограничена возможностью оконечного оборудования. Для связи с ЦОД в Москве и Санкт-Петербурге максимальная скорость магистрального канала без уплотнения 2,49 Gbps. Для соединения с удаленными ЦОД оператор магистральной связи должен предоставить агрегированные линии связи, либо уплотненный канал, обеспечивающий требуемую пропускную способность.

Таблица 3.12 – Расчет количества линий от DWDM-оборудования
От ЦОД (ЕИВЦ) до Число длин волн Дуплексные линии Полудуплексные линии
ЦОД на Сортировке 3,683/8 = 1 1 линия 4 линии
1,238/4 = 1 1 линия
ЦОД в г.Санкт-Петербург 3,683/8 = 1 1 линия 4 линии
1,238/4 = 1 1 линия
ЦОД в г.Москва 3,683/8 = 1 1 линия 4 линии
1,238/4 = 1 1 линия

В результате мы получаем, что от DWDM оборудования необходимо протянуть 2 дуплексные линии связи к удаленному ЦОД на Сортировке, 2 оптических дуплексных линка к ЦОД в Санкт-Петербурге и 2 дуплексных линка к ЦОД в Москве (подключаются к оборудованию провайдера магистральной сети, расстояние до оборудования 500м). Количество оптических линий было рассчитано для одной фабрики. Схематично технология соединения с удаленным ЦОД показана на рисунке 3.13.
.

Рисунок 3.13 – Организация передачи данных на удаленные ЦОД

На данный момент требуется пропускная способность 9,84 Гбит/с, следовательно, магистральный оператор должен предоставить 4 линии уровня STM16 в сторону Москвы и 4 линии в сторону Санкт-Петербурга.
3.9 Установка активного и пассивного оборудования ЦОД
3.9.1 Модернизация СКС
Для построения единой катастрофоустойчивой SAN-сети необходимо провести подернизацию СКС ЕИВЦ [55,56,57], а именно заменить многомодовый оптический кабель категории ОМ2 на ОМ4 и выполнить установку патч-панелей. Кабель OM2 содержит стандартные многомодовые волокна 50/125мкм. Такие кабели уже давно применяются в СКС ЦОД для обеспечения передачи данных с максимальной скоростью 8 Gbps. Сигнал передается на длине волны 850 нм и 1310 нм, на которых работает основная часть сетевого оборудования. Замена ОК обусловлена возросшими скоростями передачи данных: оборудование, расположенное в ЦОД на расстоянии более 35 метров от оптокоммутатора не будет работать в полную мощность из-за уменьшения скорости передачи. Скорость передачи различных классов многомодового ОВ приведена в таблице 3.13.

Таблица 3.13 – Параметры многомодового волокна
Скорость передачи, Гбит/с Максимальная длина кабеля, м
ОМ1 ОМ2 ОМ3 ОМ4
2 150 300 500 -
4 50 150 380 400
8 21 50 150 190
16 15 35 100 125

Многомодовое волокно типа ОМ4 в настоящее время полностью соответствует современным стандартам волокон, предусмотренных для центров обработки данных и групп серверов следующего поколения. Оптическое волокно ОМ4 может быть использовано для более протяжённых и быстрых линий в сетях передачи данных нового поколения [58].
Между зданиями ДЦУП и ЕИВЦ проложено 4, на данный момент не задействованных в передаче данных, одномодовых кабеля категории OS-2 (стандарт ITU G.652D), поэтому используем их для соединения оптокоммутаторов сегмента ДЦУП с ядром SAN-сети. Расстояние между оптокоммутаторами 620 м. Для соединения оставшихся сегментов сети с ядром выберем многомодовый кабель категории ОМ4.
Соединение сегмента х86 с ядром сети осуществляется через патч-панели, соединительные линии от которых протянуты между этажами. В данный момент установлено по одной патч-панели на каждом этаже, которые обеспечивают соединение по 24 дуплексным линиям. Для соединения фабрик А и В сегмента х86 с ядром требуется 8 дуплексных линий, поэтому установим дополнительно по одной патч-панели, содержащей минимум 8 дуплексных портов, на каждом этаже.
Установка патч-панелей внутри сегментов сети необходима для облегчения подключения нового оборудования к SAN-сети предприятия и высвобождения неиспользуемых портов коммутаторов. Архитектура сети с патч-панелями показана на рисунке 3.14.

Рисунок 3.14 – Соединение оборудования через патч-панели

Панели будут установлены со стороны оптокоммутатора (в шкаф с коммутатором 19”) и со стороны устройств SAN-сети, в радиусе не более 3 метров от них (в шкаф с оборудованием 19” размерности), для того чтобы была возможность их присоединения к сети при помощи патчкордов длиной 3-5 метров. Количество портов в патч-панелях сегмента как со стороны оборудования, так и со стороны оптокоммутатора равно количеству портов в коммутаторе. Для создания гибкой (в плане масштабируемости) СКС будем использовать кассетные патч-панели. Для охвата всей площади серверных с максимальным межпанельным расстоянием 3-5 метров будем использовать оптические панели на 24 дуплексных порта (2 кассеты по 12 дуплексных портов в каждой).
Количество требуемых патч-панелей для одной фабрики рассчитано в таблице 3.14.

Таблица 3.14 – Количество требуемых патч-панелей
Сегмент сети Количество 48 портовых (дуплексных) лезвий коммутатора, шт Количество патч-панелей
Со стороны оборудования Со стороны оптокоммутатора
IBM Z-series 3 3*48/24 = 6 4
IBM P-series 7 7*48/24 = 14 10
X86 4 4*48/24 = 8 6
ДЦУП 1 1*48/12 = 4 2

Установку и расстановку патч-панелей по машинному залу осуществляют сотрудники предприятия, исходя из расположения оборудования того или иного сегмента сети. Длину оптического кабеля MPO-MPO, соединяющего патч-панели в сегментах сети, примем равной 25 метрам. Данная длина является минимально необходимой и полностью покрывает каждый машинный зал 4 и 7 этажа ЕИВЦ и серверную ДЦУП.