Quando Considerare una SAN?

Tutti sembrano voler precipitarsi nell'acquisto di una SAN, talvolta con grande passione. Le SAN sono, bisogna ammetterlo, piuttosto affascinanti. Sono uno degli elementi hardware su larga scala più divertenti ed entusiasmanti che la maggior parte dei professionisti IT ha la possibilità di avere nella propria struttura. Spesso il desiderio di possedere una SAN è una questione di “tenere il passo con i vicini,” poiché utilizzare una SAN è diventato un po' uno status symbol – uno di quegli ultimi baluardi dell'IT delle grandi aziende che si vedono solo in un armadio server dedicato e mai a casa di qualcuno (beh, quasi mai). Le SAN vengono spinte con forza, pubblicizzate e vendute come scatole straordinarie con una ridondanza interna che le rende infallibili, una velocità che sfida la logica e ricche di funzionalità di cui non sapevate di avere bisogno. Parlando con i professionisti IT che progettano nuovi sistemi, uno degli aspetti progettuali più comuni che sento è “beh, non sappiamo molto sul nostro progetto finale, ma sappiamo di aver bisogno di una SAN.”

Nel contesto di questo articolo, utilizzo SAN nella sua accezione più comune, ossia per intendere un “dispositivo di storage a blocchi” e non per riferirmi all'intera rete di storage stessa. Una rete di storage può esistere per un NAS senza utilizzare affatto un dispositivo di storage a blocchi SAN. Quindi, in questo articolo, SAN si riferisce esclusivamente alla SAN come dispositivo, non alla SAN come rete. SAN è un termine ambiguo usato per indicare cose diverse in momenti diversi e può generare parecchia confusione. Una SAN configurata senza una rete diventa DAS. Il DAS messo in rete diventa SAN.

Fermiamoci un momento. La SAN è il vostro storage di back end. La necessità di essa sarebbe, in tutti i casi, determinata da altri aspetti della vostra architettura. Se non avete ancora deciso molti altri elementi, semplicemente non potete sapere se una SAN sarà necessaria, o addirittura utile, nel progetto finale. Campanelli d'allarme. Campanelli d'allarme ovunque. Immaginate una corsa di bighe romane con i cavalli che spingono le bighe (se capite cosa intendo).

È chiaro che la spinta a implementare una SAN è così forte che spesso interi progetti vengono ideati con scarso scopo, se non, a quanto pare, giustificare l'acquisto della SAN. Come per qualsiasi progetto, la prima domanda che ci si deve porre è “Qual è l'esigenza aziendale che stiamo cercando di soddisfare?” E partire da lì, non da “Vogliamo acquistare una SAN, dove possiamo usarla?” Le SAN sono complesse, e con la complessità arriva la fragilità. Molto spesso le SAN comportano costi elevati. Ma l'aspetto più spaventoso di una SAN è la diffusa mancanza di una conoscenza approfondita del settore al riguardo. Le SAN comportano enormi rischi tecnici e aziendali che devono essere superati per giustificarne l'uso. Le SAN sono, senza dubbio, molto entusiasmanti e piuttosto utili, ma questo raramente è sufficiente a giustificare il desiderio di averne una.

Ci riferiamo alle SAN come “lo storage di ultima istanza.” Ciò significa che, nello scegliere i tipi di storage, si spera di poter utilizzare una qualsiasi delle altre alternative come i dischi locali, il DAS (Direct Attach Storage) o il NAS (Network Attached Storage) piuttosto che la SAN. Nella maggior parte dei casi, le altre opzioni funzionano meravigliosamente. Ma ci sono momenti in cui le esigenze aziendali impongono requisiti che possono essere ragionevolmente soddisfatti solo con una SAN. Quando questi si presentano, non abbiamo scelta e dobbiamo utilizzare una SAN. Ma in genere è possibile evitarla a favore di opzioni più semplici e di norma meno costose o rischiose.

Constato che la maggior parte delle persone che intende implementare una SAN lo fa sulla base di una serie di equivoci.

Il primo è che le SAN, per loro stessa natura, siano altamente affidabili. Sebbene esistano certamente molti fornitori di SAN e prodotti SAN specifici che sono incredibilmente affidabili, lo stesso si potrebbe dire di qualsiasi prodotto IT. I server di fascia alta nella fascia di prezzo delle SAN di fascia alta sono affidabili tanto quanto le SAN. Poiché le SAN sono realizzate con gli stessi componenti hardware dei normali server, non c'è alcuna magia che le renda più affidabili. Qualsiasi cosa possa essere utilizzata per rendere affidabile una SAN è una ricaduta delle tecnologie RAS (Reliability, Availability and Serviceability, ovvero Affidabilità, Disponibilità e Manutenibilità) dei server. Proprio come la SAN, il NAS e il DAS, così come i dischi locali, possono essere resi incredibilmente affidabili. SAN si riferisce solo al dispositivo utilizzato per erogare storage a blocchi anziché svolgere qualche altro compito. Una SAN è semplicemente un server molto semplice. Le SAN abbracciano l'intera gamma di affidabilità, con un'affidabilità di tipo mainframe nella fascia alta e dispositivi che non sono altro che dischi rigidi esterni – i dispositivi di rete meno affidabili della vostra rete – nella fascia bassa. Quindi, anziché SAN significare affidabilità, in realtà offre alcuni casi particolari di essere la più bassa affidabilità che si possa immaginare. Ma, a tutti gli effetti, tutti i server condividono problematiche di affidabilità all'incirca equivalenti. Le SAN si guadagnano una reputazione di affidabilità perché spesso le aziende destinano alle proprie SAN budget esorbitanti che non destinano ai propri server, cosicché il confronto è tra una SAN di fascia relativamente alta e un server relativamente economico.

Il secondo è che SAN significhi “grande” e NAS significhi “piccolo.” Non esiste alcuna associazione del genere. Sia le SAN sia i NAS possono essere praticamente di qualsiasi dimensione o qualità. Entrambi coprono l'intera gamma e non vi è il minimo indizio, dalla tecnologia scelta, sul fatto che un dispositivo sia grande o meno. Di nuovo, come sopra, la SAN può tecnicamente risultare “più piccola” di una soluzione NAS grazie alla sua possibile semplicità, ma questo è un caso particolare e per lo più solo teorico, sebbene esistano sul mercato prodotti SAN che rientrano in questa categoria, solo che è molto raro trovarli in uso.

Il terzo è che SAN e NAS siano radicalmente diversi all'interno dello chassis. Non è certo questo il caso, poiché la maggior parte dei dispositivi SAN e NAS odierni è ciò che viene chiamato “storage unificato,” ossia un'appliance di storage che funge contemporaneamente sia da SAN sia da NAS. Ciò evidenzia che la differenza fondamentale tra i due non risiede nella tecnologia di backend o nell'hardware o nelle dimensioni o nell'affidabilità, bensì la differenza distintiva sono i protocolli utilizzati per trasferire lo storage. Le SAN sono storage a blocchi che espongono dispositivi a blocchi grezzi sulla rete utilizzando protocolli come fibre channel, iSCSI, SAS, ZSAN, ATA over Ethernet (AoE) o Fibre Channel over Ethernet (FCoE). Il NAS, d'altra parte, utilizza un file system di rete ed espone i file sulla rete utilizzando protocolli a livello applicativo come NFS, SMB, AFP, HTTP e FTP, che viaggiano poi su TCP/IP.

Il quarto è che le SAN siano intrinsecamente una tecnologia di condivisione file. Questo è il NAS. La SAN si limita a prendere il vostro storage a blocchi (sottosistema di dischi rigidi) e a renderlo disponibile da remoto su una rete. La natura delle reti suggerisce che possiamo collegare quello storage a più dispositivi contemporaneamente e, di fatto, fisicamente possiamo farlo. Proprio come un tempo potevamo collegare fisicamente più controller alle estremità opposte di un cavo flat SCSI con dischi rigidi pendenti al centro. Questo, in circostanze normali, distruggerà tutti i dati sui dischi poiché i controller, che non sanno nulla l'uno dell'altro, sovrascrivono a vicenda i dati provocando una corruzione pressoché istantanea. Esistono meccanismi disponibili in speciali filesystem clusterizzati e nei relativi driver che consentono di farlo, ma ciò richiede conoscenze e una comprensione speciali che sono di gran lunga più tecniche di quanto molte persone che acquistano SAN siano consapevoli di necessitare per quello che spesso ritengono essere il vero scopo della SAN – un disastro così comune che probabilmente parlo con qualcuno che ha fatto esattamente questo quasi ogni settimana. Il fatto che la SAN metta a rischio proprio il caso d'uso che la maggior parte delle persone ritiene essa sia progettata per gestire e che non solo non riesca a fornire la protezione quasi magica ricercata, ma sia, al contrario, la causa stessa della perdita di dati, mette in luce il livello di rischio che una tecnologia di storage implementata in modo frainteso porta con sé.

Il quinto è che le SAN siano veloci. Le SAN possono essere veloci; possono anche essere spaventosamente lente. Non vi è alcun incremento di velocità intrinseco derivante dall'uso della tecnologia SAN di per sé. Anzi, è piuttosto difficile per le SAN superare i colli di bottiglia intrinseci introdotti dalla rete su cui si trovano. Poiché alcune altre opzioni di storage come il DAS utilizzano tutte le stesse tecnologie della SAN ma non presentano il collo di bottiglia e la latenza della rete vera e propria, un DAS equivalente sarà anche solo un po' più veloce della sua controparte SAN. Le SAN sono in genere un po' più veloci di un equivalente NAS con hardware identico, ma persino questo non è garantito. La SAN e il NAS si comportano in modo diverso e, in casi d'uso differenti, l'uno o l'altro può offrire prestazioni migliori. La SAN raramente verrebbe scelta come soluzione sulla base di esigenze prestazionali.

Il sesto è che, essendo una SAN, i problemi intrinseci associati alle scelte di storage non si applichino più. Un buon esempio è l'uso del RAID 5. Questo sarebbe considerato una cattiva pratica da adottare in un server, ma quando si lavora con una SAN (che in teoria è ben più critica di un server isolato) spesso un'attenta pianificazione del sottosistema di storage viene tralasciata sulla base della convinzione che, essendo una SAN, essa abbia in qualche modo risolto quei problemi o che essi non si applichino. È vero che alcune SAN di fascia alta dispongono di una certa quantità di funzionalità di mitigazione del rischio difficilmente reperibili altrove, ma queste sono rare e relegate esclusivamente a unità di fascia molto alta in cui l'utilizzo di design fragili sarebbe già di per sé poco comune. È una pratica pericolosa, ma molto comune, prestare grande cura e attenzione nella pianificazione dello storage per un server fisico ma, quando si utilizza una SAN, saltare spesso quella stessa pianificazione e supervisione sulla base del presupposto che la SAN gestisca tutto questo internamente o che semplicemente non sia più necessario.

Avendo demolito molti equivoci sulle SAN, ci si potrebbe chiedere se le SAN siano mai appropriate. Lo sono, naturalmente, sono piuttosto importanti e incredibilmente preziose se utilizzate correttamente. I punti di forza più marcati delle SAN derivano dal consolidamento e da tipi speciali di storage condiviso.

Il consolidamento è stato il fattore trainante storico che ha portato i clienti alle soluzioni SAN. Una SAN ci consente di combinare molti filesystem in un unico array di dischi, permettendo un uso molto più efficiente delle risorse di storage. Poiché la SAN opera a livello di blocco, è in grado di farlo ogni volta che potrebbe essere impiegato un tradizionale sottosistema di dischi locale. In molti server, e persino in molti desktop, lo spazio di storage viene sprecato a causa delle necessità di crescita, pianificazione e granularità della capacità dei dischi. Se abbiamo venti server ciascuno con array di dischi da 300 GB ma ciascuno utilizza solo 80 GB di tale capacità, abbiamo un grande spreco. Con una SAN potremmo consolidare a soli 1,6 TB più una piccola quantità necessaria per l'overhead e spendere molto meno in dischi fisici rispetto a quanto avverrebbe se ogni server gestisse il proprio storage.

Una volta iniziato a consolidare lo storage, cominciamo a cercare opportunità di consolidamento avanzato. Avendo consolidato molti filesystem di server su un'unica SAN, abbiamo la possibilità, se la nostra implementazione SAN lo supporta, di deduplicare e comprimere quei dati il che, in molti casi come i filesystem dei server, può potenzialmente comportare una significativa riduzione dell'utilizzo. Quindi gli 1,6 TB del nostro esempio precedente potrebbero in realtà finire per essere solo 800 GB o meno. Improvvisamente i nostri numeri di consolidamento diventano sempre migliori.

Per sfruttare efficacemente il consolidamento è necessario avere scala, ed è qui che le SAN brillano davvero – quando la scala, sia in capacità sia, soprattutto, nel numero di nodi collegati, diventa molto grande. Le SAN sono più adatte al consolidamento dello storage su larga scala. Questo è il loro punto di forza ed è ciò che le rende pressoché onnipresenti nelle grandi aziende e molto rare in quelle piccole.

Le SAN sono anche molto importanti per certi tipi di clustering e storage condiviso che richiedono l'accesso a un unico filesystem condiviso. Questa è in realtà un'esigenza piuttosto rara al di fuori di una circostanza speciale – i database. La maggior parte delle applicazioni è ben contenta di utilizzare qualsiasi tipo di storage fornito loro, ma i database richiedono spesso un accesso a blocchi di basso livello per poter manipolare i propri dati nel modo più efficace. Per questo motivo raramente possono essere utilizzati, o utilizzati efficacemente, su NAS o file server. Fornire ambienti di storage ad alta disponibilità per i cluster di database è da tempo un caso d'uso chiave dello storage SAN.

Al di fuori di questi due casi d'uso primari, che giustificano la stragrande maggioranza delle installazioni SAN, la SAN offre anche elevati livelli di flessibilità dello storage, rendendo potenzialmente molto semplice spostare, ampliare e modificare lo storage in un ambiente di grandi dimensioni senza dover gestire spostamenti fisici o procedure complicate di approvvigionamento e provisioning. Anche in questo caso, come per il consolidamento, ciò è un effetto della larga scala.

In ambienti molto grandi, l'uso della SAN può anche servire a fornire un punto di demarcazione tra i team di ingegneria dello storage e dei sistemi, consentendo l'esistenza di un passaggio di consegne a livello di rete, generalmente di fibre channel o iSCSI. Questa chiara separazione dei compiti può essere fondamentale per consentire ai team di essere altamente segregati nelle aziende che desiderano team di storage, rete e sistemi nettamente distinti. Ciò consente al team di storage di non fare altro che concentrarsi sullo storage e al team dei sistemi di non fare altro che concentrarsi sui sistemi, senza alcuna necessità di conoscere le implementazioni dell'altro team.

Per lungo tempo le SAN si sono presentate anche come un comodo mezzo per migliorare le prestazioni dello storage. Questo non è un componente intrinseco della SAN, bensì una conseguenza del loro uso comune per il consolidamento. In modo analogo alla virtualizzazione quando utilizzata per il consolidamento, le SAN condivise avranno un vantaggio naturale dato dal migliore utilizzo degli spindle disponibili, dalle cache centralizzate e da un hardware più grande rispetto allo storage equivalente distribuito tra molti singoli server. Come per le risorse CPU condivise, quando la SAN non riceve richieste da più client ha la capacità di dedicare tutta la sua capacità a servire le richieste di un singolo client, fornendo un'esperienza prestazionale media potenzialmente molto più elevata di quanto un singolo server sarebbe in grado di ottenere autonomamente a un costo accessibile.

L'utilizzo della SAN per le prestazioni sta tuttavia rapidamente perdendo favore, a causa dell'avvento dello storage SSD che sta diventando molto comune. Man mano che gli SSD, con una latenza incredibilmente bassa e prestazioni IOPS elevate, scendono di prezzo al punto da essere aggiunti a singoli server come cache locale o potenzialmente persino utilizzati come storage principale, il collo di bottiglia della rete delle SAN diventa un fattore sempre più rilevante, rendendo sempre più difficile per i benefici di consolidamento di una SAN compensare i vantaggi prestazionali degli SSD locali. Gli SSD sono potenzialmente molto dirompenti per il mercato dello storage condiviso, in quanto riportano il vantaggio prestazionale verso lo storage locale – solo l'ultima oscillazione nel flusso e riflusso della progettazione delle architetture di storage.

L'aspetto più importante da ricordare riguardo all'uso della SAN è che la SAN non dovrebbe essere un punto di partenza predefinito nella pianificazione dello storage. È una delle tante scelte tecnologiche, e una che spesso non risponde alle esigenze come previsto, oppure lo fa ma a un costo inutilmente elevato, in termini sia monetari sia di complessità. Iniziate definendo gli obiettivi e le esigenze aziendali. Scegliete la SAN quando risolve quelle esigenze nel modo più efficace, ma mantenete una mente aperta e considerate le esigenze complessive di storage dell'ambiente.