آشنایی با 7 پروتکل مهم و پرکاربرد ذخیره‌سازی در شبکه

پروتکل‌های ذخیره‌سازی شبکه، برنامه‌ها، سرورها و سایر سیستم‌ها را قادر می‌سازد اطلاعات را به شکل یکپارچه در شبکه ذخیره‌سازی کرده و با یکدیگر در ارتباط باشند. علاوه بر این، پروتکل‌های مذکور امکان اشتراک‌گذاری فایل‌ها را برای کاربران و سازمان‌ها به منظور پشتیبانی از ظرفیت‌های ذخیره‌سازی بیشتر هموار می‌کنند. به طوری که سامانه‌ها به فضای ذخیره‌سازی متصل مستقیم به ساده‌ترین شکل دسترسی خواهند داشت.

یک پروتکل شبکه ذخیره‌سازی مجموعه استانداردی از قوانین را ارائه می‌دهد که نحوه انتقال داده‌ها بین دستگاه‌ها را تعریف می‌کند. سیستم‌هایی مانند ذخیره‌سازی متصل به شبکه (NAS) و شبکه‌های فضای ذخیره‌سازی (SAN) به پروتکل‌های ذخیره‌سازی برای تسهیل ارتباطات داده‌ها متکی هستند. پلتفرم‌های ذخیره‌سازی ابری نیز از پروتکل‌هایی برای دسترسی به مخازن داده‌های خود استفاده می‌کنند.

با این‌حال، هفت مورد از این پروتکل‌ها رایج‌تر بوده و اهمیت بیشتری در بحث ذخیره‌سازی تحت شبکه دارند که در ادامه با آن‌ها آشنا می‌شویم.

مطلب پیشنهادی

ذخیره‌ساز متصل به شبکه مجازی

NAS مجازی چیست، چه قابلیت‌ها و چه مولفه‌هایی دارد؟

رابط سیستم کامپیوتری کوچک اینترنتی (iSCSI)

ISCSI یک پروتکل لایه انتقال است که دسترسی بلوک‌محور را به دستگاه‌های ذخیره‌سازی می‌دهد تا از طریق پروتکل TCP/IP قادر به دسترسی به فضای ذخیره‌سازی باشند. این پروتکل در بالای پروتکل TCP کار می‌کند و نحوه انتقال بسته‌های SCSI را در شبکه‌های LAN، WAN یا اینترنت تعریف می‌کند. ISCSI  به کارشناسان شبکه اجازه می‌دهد تا یک شبکه ذخیره‌سازی اشتراکی مثل SAN را راه‌اندازی کنند.

سازمان‌ها اغلب به سراغ پروتکل iSCSI می‌روند، زیرا از فناوری‌های استاندارد اترنت استفاده می‌کند و علاوه بر این، استفاده از آن نسبت به کانال فیبر ارزان‌تر و آسان‌تر است. ISCSI می‌تواند داده‌ها را با سرعت بالایی در فواصل طولانی انتقال دهد، توانایی پشتیبانی از فناوری‌های چند مسیره، فریم‌بندی جامبو، پل‌سازی مرکز داده (DCB) و سایر فناوری‌های مرتبط را دارد. لازم به توضیح است که پیاده‌سازی‌های SAN مبتنی بر iSCSI اکنون از نرخ انتقال داده‌ تا 25 گیگابیت اترنت پشتیبانی می‌کنند که البته فاصله ما تا دسترسی به سرعت انتقال 50 گیگابیت و 100 گیگابیت بر ثانیه چندان دور نیست.

کانال فیبر (Fibre Channel)

کانال فیبر، یک فناوری پر سرعت در دنیای شبکه به شمار می‌رود که داده‌های بلوکی خام را بدون از دست رفتن، به شکل منظم و بدون تاخیر انتقال می‌دهد. این فناوری لایه‌های ارتباطی متعددی را برای انتقال دستورات SCSI و بسته‌های اطلاعاتی با استفاده از پروتکل کانال فیبر (FCP) تعریف می‌کند. علاوه بر SCSI، پروتکل کانال فیبر (Fiber Channel) می‌تواند با پروتکل آی‌پی (IP) و سایر پروتکل‌ها نیز تعامل داشته باشد. این پروتکل، رابط‌های نقطه به نقطه، سوئیچ و حلقه ارائه می‌دهد و می‌تواند داده‌ها را سرعت 128 گیگابیت بر ثانیه انتقال دهد.

کانال فیبر برای پشتیبانی از SAN و رفع نواقص SCSI و رابط موازی با عملکرد بالا (HIPPI) توسعه پیدا کرد. کانال فیبر یک پروتکل و رابط قابل اعتماد و مقیاس‌پذیر با توان عملیاتی بالا و تاخیر کم است که همین مسئله باعث شده تا گزینه مناسبی برای شبکه ذخیره‌‌سازی شبکه اشتراکی باشد. بد نیست بدانید، پروتکل فوق هنگامی که با فیبر نوری استفاده می‌شود، قادر است دستگاه‌ها را تا فاصله 10 کیلومتری از هم به یکدیگر متصل کند. با این حال، شبکه‌های مبتنی بر کانال فیبر می‌توانند معماری پیچیده‌ای داشته باشند و به تجهیزات تخصصی مانند سن‌سوئیچ‌ها، آداپتورهای CAN، HBA و پورت‌های مخصوصی نیاز دارند.

مطلب پیشنهادی

استوریج‌های مناسب برای کاربرانی با سلایق مختلف

بهترین NASهای مناسب برای کاربران خانگی و تجاری

کانال فیبر از طریق اترنت (FCoE)

پروتکل FCoE یک مکانیزم ارتباطی مبتنی بر کانال فیبر را پدید می‌آورد و قابلیت پیاده‌سازی از طریق اترنت به شکل مستقیم را دارد. این پروتکل، فریم‌های کانال فیبر را در فریم‌های اترنت، با استفاده از بافت اترنت بدون نرخ از دست رفتن داده‌ها و حفظ فرمت فریم انتقال می‌دهد. FCoE این امکان را برای ترافیک LAN و SAN فراهم می‌کند تا شبکه فیزیکی یکسانی را به اشتراک بگذارند اما از یکدیگر جدا بمانند. با کارت‌های اترنت استاندارد، سوئیچ‌ها و کابل‌ها، همراه با مولفه‌هایی که توانایی پشتیبانی از FCoE را دارند، قابل استفاده هستند. FCoE می‌تواند از نرخ‌های داده یکسانی همسان با اترنت پرسرعت پشتیبانی کند.

با FCoE، یک سازمان می‌تواند از یک مکانیزم کابل‌کشی واحد در مرکز داده استفاده کند که به ساده‌سازی مدیریت و کاهش هزینه‌ها در مقایسه با کانال فیبر معمولی کمک می‌کند. علاوه بر این، FCoE برخی از مزایای تاخیر کم و مدیریت ترافیک کانال فیبر معمولی را حفظ می‌کند و می‌تواند از DCB برای حذف نرخ از دست رفتن بسته‌ها در مدت زمان صف‌بندی استفاده کند. با این حال، FCoE در شبکه‌های مسیریابی شده مانند کانال فیبر کار نمی‌کند.

سیستم فایل شبکه‌ای (Network File System)

سیستم فایل شبکه‌ای (Network File System) هم یک سیستم فایل توزیع شده و هم پروتکل شبکه برای دسترسی و به اشتراک‌گذاری فایل‌ها بین دستگاه‌های موجود در یک شبکه محلی است. این سیستم و پروتکل آن معمولا برای پشتیبانی از NAS استفاده می‌شود. NFS یک گزینه کم‌هزینه برای اشتراک‌گذاری فایل‌های شبکه است که دسترسی، ذخیره‌سازی و به‌روزرسانی فایل‌ها را برای کارمندان دورکار و کارمندان درون سازمانی امکان‌پذیر می‌کند. به بیان دقیق‌تر، عملکردی شبیه به DAS را ارائه می‌کند.

NFS از پروتکل RPC سرنام Remote Procedure Call برای مسیریابی درخواست‌ها بین کلاینت‌ها و سرورها استفاده می‌کند. اگرچه دستگاه‌های فعال در شبکه باید از NFS پشتیبانی کنند، اما نیازی به درک جزئیات شبکه ندارند. نکته مهمی که باید در این زمینه به آن دقت کنید این است که RPCها به عنوان پروتکل غیر ایمن شناخته می‌شود، بنابراین NFS باید فقط در شبکه‌های قابل اعتماد و پشت فایروال‌ها مستقر شود. این پروتکل عمدتا در محیط‌های لینوکسی استفاده می‌شود، اگرچه توسط سیستم عامل ویندوز نیز پشتیبانی می‌شود.

مطلب پیشنهادی

نکات کمتر گفته شده درباره مجازی‌سازی NAS با NFS

آیا NAS و NFS گزینه‌های مناسبی برای مجازی‌سازی و استقرار ماشین‌های مجازی هستند؟

بلوک پیام سرور/سیستم فایل اینترنتی مشترک (SMB/CIFS)

SMB یک پروتکل ارتباطی سرویس گیرنده-سرور است که کاربران و برنامه‌ها را قادر می‌سازد تا به فضای ذخیره‌سازی و سایر منابع شبکه در یک سرور راه دور دسترسی داشته باشند. از آنجایی که پروتکل فوق، یک پروتکل درخواست پاسخ است، پیام‌های زیادی را بین کلاینت و سرور ارسال می‌کند تا یک اتصال برقرار شود. SMB در لایه برنامه کار می‌کند و می‌تواند در شبکه‌های TCP/IP اجرا شود. مانند NFS، پروتکل فوق  بیشتر در تعامل با استوریج‌ها (NAS) استفاده می‌شود.

از زمانی که پروتکل فوق برای اولین بار منتشر شد، نسخه‌های مختلفی از SMB پیاده‌سازی شده است. یکی از اولین نسخه‌ها، CIFS بود. این پروتکل که توسط مایکروسافت معرفی شد، به عنوان یک پروتکل چت شناخته می‌شد که دارای باگ‌های مختلفی بود و با مشکلات عدیده‌ای مثل تاخیر زیاد همراه بود. با این حال، سیستم عامل‌هایی مانند ویندوز، لینوکس و یونیکس به شکل گسترده‌ای از آن استفاده کردند. لازم به توضیح است که نسخه‌های بعدی SMB CIFS به تدریج منسوخ شدند. با این حال، اصطلاحات SMB و CIFS اغلب به جای یکدیگر استفاده می‌شوند یا در بیشتر موارد به شکل SMB/CIFS به آن اشاره می‌شود. اگرچه CIFS تنها یک پیاده‌سازی منفرد از SMB است.

پروتکل انتقال ابرمتن (HTTP)

به طور معمول، HTTP به عنوان یک پروتکل ذخیره‌سازی در نظر گرفته نمی‌شود، اما از دسترسی به سرویس‌های ذخیره سازی ابری مانند Amazon S3، Google Cloud Storage و Microsoft Azure، معمولا از طریق API های RESTful و درخواست‌های استاندارد HTTP/HTTPS پشتیبانی می‌کند. البته، آمازون S3 به استاندارد واقعی برای ذخیره‌سازی شی‌محور ابری تبدیل شده است و اکنون توسط سیستم‌های ذخیره‌سازی مثل NAS پشتیبانی می‌شود و نقش HTTP به عنوان یک پروتکل ذخیره‌سازی را تقویت می‌کند.

HTTP پروتکل شبکه وب جهان‌گستر (World Wide Web) است که در بالای TCP/IP اجرا می‌شود. این پروتکل، مجموعه‌ای از قوانین برای انتقال داده‌ها بین نقاط پایانی HTTP که درخواست‌ها را ارسال می‌کنند و پاسخ‌ها را دریافت می‌کنند، ارائه می‌کند. این پروتکل بر اساس مدل کلاینت-سرور کار می‌کند و به طور گسترده پشتیبانی و پیاده سازی می‌شود. اکثر زبان‌های برنامه‌نویسی به شکل خوبی از پروتکل HTTP پشتیبانی می‌کنند تا برنامه‌‌های کاربردی امکان دسترسی به فضای ذخیره‌سازی با استفاده از فناوری‌های استاندارد را داشته باشند.

حافظه غیر فرار روی بافت (NVMe-oF)

NVMe-oF که بر اساس مشخصات NVMe ساخته شده است، یک پروتکل ذخیره‌سازی با سرعت بالا است که برای دسترسی به فضای ذخیره‌سازی حالت جامد در سراسر بافت‌های شبکه مانند اترنت، کانال فیبر و InfiniBand مورد استفاده قرار می‌گیرد. NVMe-oF یک معماری مشترک برای ارتباط با سیستم‌های ذخیره سازی با استفاده از دستورات مبتنی بر پیام NVMe تعریف می‌کند. این پروتکل قادر به پشتیبانی از طیف گسترده‌ای از دستگاه‌های NVMe است و قادر است از دستگاه‌های NVMe و زیرسیستم‌های آن‌ها که در فواصل دور قرار دارند، پشتیبانی کند.

طبق گفته NVM Express Inc، نزدیک به 90 درصد از پروتکل NVMe-oF همانند NVMe اصلی است که برای SSDهایی طراحی شده است که مستقیما از طریق گذرگاه اکسپرس اتصال مولفه‌گرای جانبی (Peripheral Component Interconnect Express bus) به کامپیوتر متصل می‌شوند. وجود پروتکل NVMe و اتصال PCIe در یک حافظه حالت جامد، سرعت خواندن و نوشتن را به شکل قابل توجهی افزایش می‌دهد که چهار برابر سریع‌تر از یک حافظه SSD از نوع SATA با پروتکل SCSI است.

NVMe ساختار موازی پردازنده‌های فعلی، سیستم‌ عامل‌ها و برنامه‌ها را تکمیل می‌کند. لازم به توضیح است که ساختار موازی اجازه می‌دهد دستورات بیشتری به طور همزمان اجرا شوند. علاوه بر این، درایو NVMe از یک مسیر بهینه‌سازی شده استفاده می‌کند تا دستورات را صادر کند، عملیات ورودی/خروجی را کامل کرده، از عملیات موازی با 64000 هزار فرمان و یک صف ورودی/خروجی و 64000 هزار صف بالقوه پشتیبانی کند. پروتکل‌های قدیمی‌تر مانند SCSI به دلیل ماهیتی سریالی که دارند در یک صف توانایی پشتیبانی از محدودی فرمان را دارند.

با توجه به این‌که، NVMe به طور اختصاصی برای فناوری NAND که در حافظه SSD به کار رفته، طراحی شده، قادر به است به بهترین شکل از مزایای بالقوه این فناوری که دستیابی به سرعت بالا و کاهش تاخیر است، استفاده کند. شبیه به NVMe، پروتکل NVMe-oF می‌تواند از سرعت واقعی فلش مموری که اغلب توسط پروتکل‌ها و رابط‌های سنتی‌تر محدود می‌شود، به شکل بهتری پشتیبانی کند. فروشندگان فضای ذخیره‌سازی که آرایه‌های تمام فلش را ارائه می‌کنند، به سرعت NVMe-oF را برای پشتیبانی از حجم کاری فشرده و عملیات محاسباتی با کارایی بالا به کار گرفته‌اند. بسیاری بر این باورند که NVMe-oF در نهایت تبدیل به پروتکل واقعی برای ذخیره‌سازی سازمانی خواهد شد.