Những điều cần biết về khu vực chức năng trung tâm dữ liệu

Thứ sáu, 27 Tháng 7 2018 14:27   - Tầm nhìn mạng số 35

Để đáp ứng yêu cầu kinh doanh hiện nay, tối ưu hóa nguồn lực doanh nghiệp và giảm thiểu tác động đến môi trường, đòi hỏi những kỹ năng và kiến thức chuyên sâu về các thành phần và hệ thống hỗ trợ trong trung tâm dữ liệu.

Các nhà quản lý công nghệ thông tin, trung tâm dữ liệu (TTDL) và hạ tầng luôn phải đối mặt với những thử thách khó lường trong việc duy trì hoạt động, bởi khối lượng dữ liệu trao đổi và lưu trữ thông qua hệ thống mạng đang phát triển ngày một nhanh.  Việc triển khai các thiết bị lưu trữ và máy chủ dạng phiến mật độ cao để đáp ứng nhu cầu kinh doanh, tối ưu hóa nguồn lực sẽ dẫn đến lượng tiêu thụ điện năng và lượng nhiệt sinh ra càng tăng cao, gây ảnh hưởng đến môi trường.

Nếu bỏ qua các khía cạnh quan trọng trong thiết kế sẽ dễ gây sai lầm trong việc quyết định chi phí đầu tư ban đầu khi doanh nghiệp không tính đến các chi phí khác về lâu dài như thiết bị lỗi thời, gián đoạn hoạt động…

Hiểu biết về các khu vực chính trong TTDL sẽ cung cấp nền tảng để doanh nghiệp tạo ra môi trường phù hợp, giúp tối đa hóa nguồn lực hiện có và sẵn sàng đáp ứng các công nghệ trong tương lai.

Các thành phần chính trong TTDL

Mục đích chính của TTDL là chạy các ứng dụng xử lý dữ liệu hoạt động và kinh doanh cốt lõi của tổ chức. Với sự phát triển của các ứng dụng công nghệ thông tin hiện nay như Youtube, Facebook, trò chơi trực tuyến, thương mại điện tử… đòi hỏi việc truy cập phải mọi lúc, mọi nơi.

TTDL là nơi chứa các thiết bị bảo mật, lưu trữ và chuyển mạch. Chính các thành phần này đã đưa TTDL từ vị trí chỉ là một phòng hỗ trợ ban đầu, phát triển thành mô hình kinh doanh chiến lược của các doanh nghiệp hiện nay.

Trong một TTDL, các thành phần phải hỗ trợ và kết hợp với nhau một cách hoàn hảo để cung cấp khả năng truy cập đáng tin cậy. Quan trọng nhất là hạ tầng cơ sở vật lý có thể cung cấp các liên kết liên tục, hỗ trợ cho việc thay đổi và nâng cấp nhanh chóng nhằm phục vụ các yêu cầu của ứng dụng hiện tại, cũng như đảm bảo cho việc phát triển trong tương lai.

Hai tiêu chuẩn quan trọng nhất cho TTDL là ISO/IEC 24764 và TIA/EIA 942 đều cung cấp mô hình kết nối cáp có cấu trúc tương tự nhau. Cả hai tiêu chuẩn đều đưa ra thông tin cơ bản về cơ chế liên kết và tương tác của các khu vực khác nhau trong TTDL. Để tránh nhầm lẫn, bài viết sẽ chỉ tham khảo tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC 24764.

Các khu vực lưu trữ (DAS/NAS/SAN), khu vực phân phối chính (Main Distribution - MD) và khu vực phân phối trung gian (Zone Distribution - ZD) được xem là thành phần chính của bất kỳ TTDL nào. Các ứng dụng và giao diện mạng khác nhau có thể được sử dụng để tạo kết nối giữa các thành phần trong TTDL. Tiêu chuẩn này không ràng buộc về môi trường truyền vật lý, nên cả hai loại cáp đồng và quang đều có thể được sử dụng trong các khu vực khác nhau của TTDL.

Các kiến trúc lưu trữ

Kỷ nguyên công nghệ số cung cấp cho các cá nhân, doanh nghiệp và tổ chức khả năng trao đổi thông tin đa dạng hơn, đồng thời mở ra cơ hội giao tiếp ở mức độ toàn cầu. Điều này cũng mang lại thách thức lớn hơn đối với TTDL, nhất là nhu cầu lưu trữ ngày càng gia tăng và trở thành khu vực chức năng quan trọng và nhạy cảm nhất của TTDL doanh nghiệp. Vì điều này mà các tổ chức nên quan tâm đến việc xây dựng và hỗ trợ các cơ sở hạ tầng mạng để đảm bảo cho việc truy cập dữ liệu - một tài sản số hóa quan trọng nhất.

Nếu trước đây, hệ thống DAS (Direct Attach Storage) phổ biến vì lý do chi phí sở hữu thấp, thì hiện nay, hệ thống NAS (Network Attached Storage) và SAN (Storage Area Networks) chiếm ưu thế hơn vì giúp giảm số lượng phần cứng và cơ sở hạ tầng kết nối đi chung với nó, đáp ứng các yêu cầu về tính phức tạp và linh hoạt của ứng dụng, giúp dễ dàng thay đối, nâng cấp và tiến tới phương pháp quản lý tập trung.

Chúng ta sẽ có cái nhìn sơ bộ về các hệ thống lưu trữ khác nhau để hiểu rõ hơn về ưu và nhược điểm của từng mô hình dưới đây.

• DAS (Direct Attached Storage): lưu trữ dữ liệu qua các thiết bị gắn trực tiếp

• NAS (Network Attached Storage): lưu trữ dữ liệu vào thiết bị lưu trữ thông qua mạng IP

• SAN (Storage Area Network): lưu trữ dữ liệu qua mạng lưu trữ chuyên dụng riêng.

Hệ thống DAS

DAS là hệ thống lưu trữ cơ bản với thiết bị lưu trữ gắn trực tiếp vào máy chủ, và là giải pháp được nhiều doanh nghiệp sử dụng. Giao diện kết nối thường dùng trong hệ thống DAS là SCSI (Small Computer Systems Interface), SAS (serial-attached SCSI) và FC (Fibre Channel). Giải pháp lưu trữ DAS đơn giản, dễ lắp đặt, chi phí thấp, hiệu năng cao. Tuy nhiên, nhược điểm của DAS là khả năng mở rộng hạn chế. Khi dữ liệu tăng, số lượng máy chủ cũng tăng sẽ tạo nên những vùng dữ liệu phân tán và gián đoạn. Điều đó sẽ làm tăng chi phí lưu trữ tổng thể cho doanh nghiệp và sẽ càng khó khăn hơn khi muốn sao lưu một hệ thống lưu trữ dữ liệu đang nằm rải rác và phân tán như vậy.

Hệ thống SAN

SAN là một hệ thống mạng lưu trữ kết nối nhiều máy chủ và nhiều thiết bị lưu trữ, cho phép tất cả các máy trạm và ứng dụng trong hệ thống truy cập vào dữ liệu được lưu trữ. Mô hình hệ thống SAN giúp tăng khả năng lưu trữ và đơn giản hóa việc quản trị bởi SAN cho phép thực hiện quản lý tập trung và cung cấp khả năng chia sẻ dữ liệu và tài nguyên lưu trữ.

SAN được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng mở rộng, hiệu năng và tính sẵn sàng cao đáp ứng được nhu cầu kinh doanh ngày càng phát triển. Đặc biệt là ở những trung tâm dữ liệu lớn vì mang một số đặc điểm nổi bật như: Giảm thiểu rủi ro cho dữ liệu, khả năng chia sẻ tài nguyên rất cao, thông lượng lớn, hỗ trợ nhiều loại thiết bị, hỗ trợ và quản lý việc truyền dữ liệu lớn, tính an ninh dữ liệu cao và có khả năng đáp ứng nhanh chóng với những thay đổi về yêu cầu hoạt động của một tổ chức cũng như yêu cầu kỹ thuật của hệ thống mạng.

Hệ thống NAS

Hệ thống NAS có thể hình dung như một máy chủ thu nhỏ bởi nó cũng có CPU, RAM và chạy những phiên bản hệ điều hành nhúng thu gọn, cũng như có khả năng kết nối mạng qua cổng Ethernet. Để lưu trữ dữ liệu thì NAS thường dùng ỗ gắn trong tuy nhiên một số thiết bị còn hỗ trợ kết nối với thiết bị gắn ngoài hay thậm chí là USB nhớ. NAS thì không gắn trực tiếp vào máy tính như DAS mà nó sẽ kết nối trực tiếp vào mạng. Mục đích duy nhất của NAS là cung cấp dịch vụ lưu trữ dữ liệu dạng file cho các thiết bị khác trên mạng.

Lợi ích của NAS so với SAN hoặc DAS là nhiều ứng dụng trong mạng có thể truy cập đồng thời vào cùng một dữ liệu, trong khi SAN hoặc DAS chỉ cho phép một ứng dụng truy cập tại một thời điểm. Điều này giúp hệ thống NAS trở thành một lựa chọn lý tưởng cho các tổ chức cần một giải pháp đơn giản và hiệu quả về chi phí có khả năng đáp ứng nhu cầu truy cập dữ liệu nhanh cho nhiều ứng dụng. Tuy nhiên, trong môi trường có các hệ cơ sở dữ liệu thì NAS không phải là giải pháp tốt vì các hệ quản trị cơ sở dữ liệu thường lưu dữ liệu dưới dạng block chứ không phải dưới dạng file nên sử dụng NAS sẽ không cho hiệu năng tốt.

Lựa chọn hệ thống lưu trữ

Việc lựa chọn giải pháp lưu trữ phù hợp với doanh nghiệp của bạn có thể là một nhiệm vụ hết sức phức tạp. Vì trên thực tế, không có giải pháp nào có thể đáp ứng tốt cho mọi trường hợp. Việc quan trọng là bạn phải tập trung vào nhu cầu cụ thể và mục tiêu kinh doanh lâu dài của doanh nghiệp. Một số tiêu chí tham khảo ở bảng bên dưới sẽ giúp bạn lựa chọn được giải pháp phù hợp cho tổ chức của mình.

Các thiết bị số sẽ luôn phát triển trong tương lai. Do đó, hạ tầng kết nối cáp cho hệ thống lưu trữ cần phải linh hoạt, dễ dàng chuyển đổi và nâng cấp khi được yêu cầu; đảm bảo khả năng hỗ trợ các ứng dụng hiện tại và sẵn sàng cho các công nghệ tương lai nhưng phải tối ưu hóa chi phí đầu tư và vận hành của hệ thống.

Lưu trữ và hội tụ IP

Nhiều TTDL hiện nay vẫn đang vận hành song song nhiều hệ thống mạng để hỗ trợ các ứng dụng khác nhau. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến chi phí vốn đầu tư. Vì vậy, gần đây đã có một số nỗ lực sáp nhập I/O vào một cơ sở hạ tầng vật lý hợp nhất  bằng cách sử dụng Ethernet làm ứng dụng chính. Điều này thậm chí còn có ý nghĩa hơn khi xem xét tốc độ dữ liệu 40Gb/s và 100Gb/s, khi đó Ethernet là một nền tảng hợp nhất I/O hiệu quả và hiệu suất cao.

Việc này dẫn đến sự phổ biến của FCoE. Ứng dụng chính của FCoE là trong hệ thống SAN của TTDL, giúp giảm độ phức tạp của việc thiết kế và triển khai. Với FCoE, lưu lượng dữ liệu trên hệ thống mạng (IP) và lưu trữ (SAN) sẽ được hợp nhất với nhau thông qua một mạng duy nhất. Việc này giúp:

+ Giảm số lượng thẻ giao diện mạng (NIC) được sử dụng để kết nối hệ thống lưu trữ và mạng IP

+ Giảm số lượng thiết bị chuyển mạch và cáp đấu nối

+ Giảm chi phí năng lượng và làm mát

Bằng việc so sánh đơn giản, một hệ thống I/O có thể giúp tiết kiệm đáng kể số lượng thiết bị, không gian tủ rack và số lượng các kết nối. Tuy nhiên, số lượng lớn dữ liệu cùng chạy trên một hạ tầng kết nối cáp sẽ dễ dẫn đến nguy cơ xuất hiện điểm thắt cổ chai gây nghẽn và mất dữ liệu.

Khu vực phân phối chính và phân phối trung gian

Theo tiêu chuẩn ISO/IEC 24764,

MDA là khu vực chứa các kết nối chính, thiết bị định tuyến và thiết bị chuyển mạch lõi. ZDA là khu vực phân phối trung gian chuyển tiếp các kết nối cáp ngang và cáp trục, và là nơi chứa các thiết bị chuyển mạch của hệ thống LAN/SAN để kết nối đến các máy chủ hoặc thiết bị lưu trữ.

Khi các trung tâm dữ liệu phát triển nhanh chóng sẽ đối mặt với nhu cầu mở rộng liên tục nên các yếu tố về cơ sở hạ tầng TTDL liên quan đến MDA và ZDA cần phải được duy trì và phát triển đúng cách để đảm bảo đáp ứng được các yêu cầu sau :

+ Tính linh hoạt và tối ưu hóa trong thiết kế và triển khai.

+ Khả năng sẵn sàng của hệ thống mạng trong các điều kiện nghiêm ngặt.

+ Độ hiệu quả thông qua hiệu suất hệ thống mạng cao và tin cậy nhất.

Các khái niệm trên phải được xem xét trong quá trình lên kế hoạch, thiết kế và triển khai cơ sở hạ tầng vật lý. Việc này sẽ giúp bảo vệ các khoản đầu tư ban đầu và đảm bảo khả năng đáp ứng của TTDL với nhiều thách thức và thay đổi trong mười năm tới của doanh nghiệp của bạn. Xu hướng mạng “ảo hóa” và “điện toán đám mây” đang thu hút được nhiều ngành khác nhau, đây là yếu tố quan trọng để TTDL mở rộng khả năng và đáp ứng nhiều yêu cầu kinh doanh hơn. Minh chứng rõ nhất cho việc này là các TTDL đang tiến dần đến các ứng dụng 40GbE và 100GbE nhằm hỗ trợ sự tăng trưởng của tốc độ truyền dữ liệu thông qua các thành phần chức năng khác nhau trong TTDL hiện nay.

Với xu hướng trên thì việc triển khai ứng dụng 10GbE sẽ ngày càng nhiều. Hệ thống mạng 10GbE hiện nay không chỉ sử dụng hỗ trợ cho chính nó, mà còn là nền tảng để phát triển lên ứng dụng 40GbE và 100GbE. Những thông tin này nằm trong các yêu cầu mới nhất của tiêu chuẩn IEEE 802.3ba.

Bây giờ, chúng ta hãy xem xét một giải pháp đấu nối sợi quang 10GbE có khả năng đáp ứng được cả ba yêu cầu chính (sự linh hoạt, độ sẵn sàng và độ hiệu quả) khi chuyển đổi sang ứng dụng 40/100GbE. Mục tiêu chính của chiến lược chuyển đổi thành công là đảm bảo việc đầu tư hiện tại nhưng vẫn có thể mở rộng để đáp ứng những công nghệ mới nhất trong tương lai. Nhiệm vụ này phải được thực hiện sao cho việc gián đoạn mạng là thấp nhất và đáp ứng được những yêu cầu về hiệu suất truyền dẫn theo tiêu chuẩn quy định. Để đạt được việc này, giải pháp đơn giản nhất là chỉ cần thay đổi một vài thành phần và tận dụng được các thành phần còn lại đang có trong cơ sở hạ tầng vật lý, chứ không phải thay mới hoàn toàn cả hệ thống.

Việc này cho thấy tầm quan trọng của cơ sở hạ tầng trong TTDL nhằm hỗ trợ các công nghệ thay đổi trong tương lai. Do đó, cơ sở hạ tầng vật lý ngày nay thường sử dụng các thành phần và cáp sợi quang có mức suy hao thấp. Các thành phần này được thiết kế để truyền tải dữ liệu hiệu suất cao nhất với mức suy hao IL (Insertion Loss) và RL (Return Loss) thấp nhất.

Tương lai của hệ thống mạng hoàn toàn phụ thuộc vào những gì mà bạn quyết định hôm nay. Đây là thời điểm mà bạn cần phải suy nghĩ nhiều hơn về cơ sở hạ tầng vật lý. Vì chỉ có điều này mới có thể giúp bạn giảm thiểu được các khó khăn và tối thiểu hóa rủi ro trong quá trình phục vụ mục tiêu kinh doanh của doanh nghiệp.

Kết luận

Qua bài viết, chúng ta đã phần nào nắm được các thành phần chủ chốt trong TTDL. Mục đích chính là hướng tới việc đáp ứng nhu cầu kinh doanh của doanh nghiệp và xây dựng chiến lược CNTT đáp ứng nhu cầu tương lai. Khi đó, các thành phần hạ tầng kết nối đóng vai trò rất quan trọng trong việc xây dựng một hệ thống mạng hỗ trợ nhu cầu hiện tại, nhưng vẫn có khả năng đáp ứng được mục tiêu lâu dài.Một mô hình thành công sẽ đáp ứng được các tiêu chí về độ sẵn sàng, sự linh hoạt và hiệu quả nhằm tối ưu hóa chi phí đầu tư hiện tại, giảm thiểu rủi ro và có được nền tảng tốt hỗ trợ các công nghệ tương lai.

 

Võ Kim Hưng

Theo Commscope



Bài viết xem thêm