SAN (Storage Area Network), comparativa DAS/NAS/SAN y tecnologías de bus y transporte

Concepto de SAN

Una SAN es una red dedicada de almacenamiento de alto rendimiento que pone a disposición de los servidores un pool compartido de almacenamiento a nivel de bloque; cada servidor lo ve como si fuera un disco local. Está pensada para aplicaciones que exigen alto rendimiento y baja latencia: bases de datos, virtualización, ERP, VDI o sistemas transaccionales críticos.

Su finalidad es centralizar el almacenamiento de bloque, separarlo del servidor físico y servirlo a través de una red especializada, rápida y de baja latencia.

Componentes de una SAN

Se organiza normalmente en tres capas:

A estas capas suelen sumarse controladoras, sistemas de multipathing, software de administración y mecanismos de snapshot, replicación y alta disponibilidad.

Protocolos SAN

Los protocolos más característicos son FC (Fibre Channel), FCP (Fibre Channel Protocol), iSCSI y, en ciertos entornos, FCoE (Fibre Channel over Ethernet). También puede emplearse InfiniBand. Disponer de una red dedicada —o, como mínimo, separada lógica y funcionalmente— saca el tráfico de almacenamiento de la LAN general y reduce la latencia.

Para el tunelizado de Fibre Channel, el protocolo más usado es FCIP (Fibre Channel over IP).

Fibre Channel (FC)

• Tecnología clásica de SAN con niveles elevados de rendimiento y fiabilidad en redes de almacenamiento dedicadas.
• Usa una infraestructura propia: conmutadores, HBA y topologías específicas del mundo SAN.
• Es una tecnología de red de alta velocidad y sin pérdidas, concebida expresamente para unir servidores con sistemas de almacenamiento en una SAN.

FCoE (Fibre Channel over Ethernet)

• Lleva tramas Fibre Channel sobre redes Ethernet mejoradas.
• Busca unificar LAN y SAN en una sola infraestructura física sin abandonar el modelo SAN de FC.
• Documentaciones como las de Red Hat y Oracle lo presentan como mecanismo para transmitir tramas FC sobre Ethernet, destacando su papel en las redes convergentes y en el uso de CNA.

iSCSI

• Encapsula comandos SCSI sobre TCP/IP, de modo que se puede montar una SAN con redes IP estándar (como Ethernet).
• Hace que un disco remoto se vea y funcione como si estuviera conectado físicamente al equipo. Es un protocolo SAN.
• Ventaja: reutiliza infraestructura Ethernet convencional, lo que abarata y simplifica el despliegue.
• Contrapartida: depende más del rendimiento de la red IP y de que la pila de transporte esté bien configurada.

NVMe over Fabrics (NVMe-oF o NVMeOF)

Extiende el protocolo NVMe sobre una red o fabric, por ejemplo Fibre Channel o Ethernet. Su objetivo es aprovechar la baja latencia y el paralelismo de NVMe en almacenamiento remoto, y se ha convertido en referencia para el almacenamiento de altas prestaciones con flash y SSD en centros de datos.

Características principales:

• Especificación: la publica NVM Express, Inc., la misma organización que define NVMe.
• Transportes: funciona sobre RDMA (Remote Direct Memory Access: InfiniBand, RoCE o iWARP), sobre Fibre Channel (FC-NVMe) y sobre TCP (NVMe/TCP, incorporado en la versión 1.1).
• Con RDMA, los datos se mueven directamente entre la memoria de distintos equipos sin intervención de la CPU; NVMe/TCP, en cambio, no necesita RDMA y usa redes Ethernet convencionales.

Gestión y administración de la SAN

Administrar una SAN es más complejo que un NAS o un DAS. Abarca:

• aprovisionamiento de LUNs,
• zoning de Fibre Channel,
• configuración iSCSI,
• control del multipathing,
• presentación de volúmenes a los hosts,
• snapshots y replicación,
• monitorización del fabric,
• control del rendimiento y gestión de fallos.

A cambio de esa complejidad, ofrece mayor capacidad para escalar, consolidar y sostener aplicaciones críticas.

Comparativa entre DAS, NAS y SAN

En síntesis: DAS es sencillo y local; NAS es compartido y de nivel fichero; SAN es de alto rendimiento y de nivel bloque. La elección depende del tipo de acceso, del rendimiento esperado, de la necesidad de compartir y de la criticidad de las cargas.

Tecnologías de bus y transporte

• SATA: almacenamiento en disco mediante bus serie para unidades internas (desarrollado en las interfaces del DAS).
• InfiniBand:
  • Bus de comunicaciones serie de alta velocidad, baja latencia y poca carga para la CPU, válido para conexiones internas y externas; muy usado en clústeres de alto rendimiento y en almacenamiento.
  • Tecnología de interconexión de estándar abierto con gran ancho de banda, baja latencia y alta fiabilidad, pensada para comunicar servidores y sistemas de almacenamiento en entornos exigentes: supercomputadores, centros de datos y clústeres de inteligencia artificial (IA).
  • La especifica la InfiniBand Trade Association (IBTA). Usa RDMA y sus generaciones recientes son NDR, con 400 Gbit/s, y XDR, con 800 Gbit/s por puerto.

• Fibre Channel (FC): transporte serie de alta velocidad empleado sobre todo en arquitecturas SAN (desarrollado en los protocolos SAN).