سوئیچ SAN چیست و چه کاربردی در شبکه دارد؟

SAN Switch چیست؟

این سوییچ‌ها می‌توانند شبکه‌های ذخیره‌ساز با سرعت‌های بسیار زیاد را به سرورهای مختلفی متصل کنند و هرگونه تاخیر در فرایند انتقال اطلاعات میان سرورها و تجهیزات ذخیره‌ساز را برطرف کنند. شبکه ذخیره‌سازی اطلاعات SAN سرنام Storage Area Network Switch اشاره به شبکه‌ای دارد که دسترسی به Block Level Storage  را ارایه می‌کند. SAN Switch نوع خاصی از سوییچ‌ها است که وظیفه برقراری ارتباط میان سرورها و تجهیزات ذخیره‌سازی اطلاعات و هدایت ترافیک تجهیزات ذخیره‌سازی را بر عهده دارد. به بیان دقیق‌تر، وظیفه سن سوییچ، مدیریت جریان ترافیک میان سرور و NAS، بررسی بسته‌های داده‌ای و ارسال آن‌ها به مقصد است. برای این منظور سن سوییچ سرایند بسته را بررسی می‌کند تا بتواند گره‌های مبدا و مقصد را تشخیص داده و بسته را به سیستم ذخیره‌سازی موردنظر ارسال کند. امروزه سن سوئیچ‌ها با استفاده از فناوری‌های پیشرفته‌ای مثل bandwidth autosensing و network diagnostics فرایند مدیریت پهنای باند و اشکال‌زدایی شبکه را ساده‌تر از قبل کرده‌اند. به‌طور معمول، سن سوییچ برای شبکه‌هایی با عملکرد بالا و زمان تاخیر بسیار کم که نرخ از دست رفتن داده‌ها (Data Loss) در آن‌ها کم است، طراحی شده‌اند. 

LAN Switch چیست؟

شبکه محلی (LAN) اشاره به شبکه‌ای دارد که تجهیزات عضو شبکه مثل کامپیوترها را در یک محیط محدود به یکدیگر متصل می‌کند. سوئیچ LAN با پروتکل اترنت سازگاری کامل دارد و در ابعاد و تعداد پورت‌های مختلفی تولید می‌شود. 

پورت‌ها در سوییچ‌های LAN از سرعت‌های مختلف 1، 10، 40 و 100 گیگابیت بر ثانیه پشتیبانی می‌کنند، در حالی  که خود سوییچ‌ها از پروتکل‌های مختلفی مثل TCP/IP، TCP/UDP،  IPX و AppleTal پشتیبانی می‌کنند. سوئیچ‌های SAN فرایند ساخت شبکه‌های ذخیره‌ساز پرسرعت گسترده را کاملا ساده کرده‌اند و همان‌گونه که اشاره شد تا هزاران سرور که به داده‌هایی در مقیاس پتابایت دسترسی دارند را با سهولت به یکدیگر متصل می‌کنند. 

در ابتدایی‌ترین حالت، سوئیچ SAN جریان ترافیک بین سرورها و دستگاه‌های ذخیره‌سازی را مدیریت می‌کند، بسته‌های داده‌ای را بررسی می‌کند و آن‌ها را به مقصد مورد نظر ارسال می‌کند. با این حال، به مرور زمان سوئیچ‌های SAN پیچیده‌تر شده‌اند و ویژگی‌هایی مانند افزونگی مسیر، تشخیص شبکه و سنجش خودکار پهنای باند به قابلیت‌های فنی آن‌ها افزوده شده است. 

کانال فیبر در مقابل اترنت

سوئیچ‌های SAN به دو گروه اصلی کانال فیبر (Fibre Channel) و اترنت (Ethernet) تقسیم می‌شوند. سوییچ‌های فیبر رایج‌ترین نوع سوییچ‌ها هستند که شرکت‌ها از آن‌ها استفاده می‌کنند. آن‌ها با فناوری‌های FC سازگار هستند و به شکل ماژولار یا ثابت به بازار عرضه می‌شوند. به‌طور معمول، سوئیچ ماژولار یک سوئیچ FC مدیریتی و گسترش‌پذیر است که مجهز به تعداد زیادی درگاه است. سوئیچ ثابت سوئیچی غیر مدیریتی با پیکربندی ثابت است که از گسترش‌پذیری پشتیبانی نمی‌کند. سوئیچ‌های مدیریتی FC اغلب از ویژگی‌هایی مثل رمزگذاری و ناحیه‌بندی برای متعادل‌سازی بار و کنترل دسترسی به داده‌ها پشتیبانی می‌کنند. اگرچه سوئیچ‌های FC رایج‌ترین نوع در این زمینه هستند، اما SAN مبتنی بر اترنت به ویژه با گسترش اترنت 10 گیگابیتی (GbE) محبوبیت بیشتری پیدا کرده است. علاوه بر این، سوئیچ‌های اترنت و سایر تجهیزات اترنت قیمت کمتری دارند و فرایند استقرار و نگه‌داری آن‌ها ساده است، زیرا مانند کانال فیبر به سخت‌افزار یا مهارت‌های فنی تخصصی نیاز ندارند. علاوه بر این، پورت‌های یک سوئیچ گیگابیتی از مکانیزم تجمیع پشتیبانی می‌کنند تا توان عملیاتی بالاتری ارایه کنند و انعطاف‌پذیری بیشتری در هنگام استقرار در اختیار سرپرستان شبکه قرار دهند. 

شبکه‌های اترنت از رابط سیستم‌های کامپیوتری کوچک اینترنتی iSCSI سرنام Internet Small Computer Systems Interface که یک پروتکل ذخیره‌سازی رایج است که روی پروتکل  TCP/IP ساخته شده، پشتیبانی می‌کنند. لازم به توضیح است، هنگامی که صحبت از مقایسه میان FC SAN و Ethernet SAN به میان می‌آید، در اصل مزایا و معایب کانال فیبر و iSCSI بررسی می‌شوند. 

کانال فیبر به دلیل عملکرد بهتر نسبت به اترنت شهرت دارد، با این حال، در شبکه‌های اختصاصی، Ethernet می‌تواند به بهترین شکل کانال فیبر را اجرا ‌کند، به‌ویژه آن‌که امروزه 25 GbE، 40 GbE و 100 GbE در حال گسترش هستند. در حالت کلی فناوری کانال فیبر به دلیل ارایه یک مکانیزم ذخیره‌سازی مطمئن، یکپارچه و ایمن که قابلیت‌های مدیریتی پیشرفته‌تری را ارائه می‌دهند محبوب‌تر از اترنت است.

سوئیچ SAN چگونه کار می‌کند؟

هر دو سوئیچ اترنت و FC جریان ترافیک را مدیریت می‌کنند، اما تنها قادر به پشتیبانی از فناوری‌های خاصی هستند که در پس‌زمینه قرار دارند. یک سوئیچ اترنت به دلیل مکانیزم‌های خوبی که برای اشتراک‌گذاری و محدودسازی دسترسی به منابع ارایه می‌کند مورد توجه کارشناسان شبکه قرار دارد. همین نکته در مورد سوئیچ‌های FC نیز صدق می‌کند. به‌طور مثال، یک سوئیچ FC ممکن است سرویس ثبت شده تغییر وضعیت (RSCN) را به شکل توکار داشته باشد تا میزبان‌ها از تغییرات اعمال شده در شبکه مطلع شوند و یکپارچگی زیرساخت حفظ شود. از آن‌جایی که این سرویس مختص کانال فیبر است، فقط یک سوئیچ FC می‌تواند از آن پشتیبانی کند و این قابلیت در سوئیچ اترنت وجود ندارد (شکل 1). به‌طور مثال، Brocade یک سوئیچ 16 گیگابیتی FC را برای سرورهای تیغه‌ای کلاس سی شرکت HPE ارایه کرده که مجهز به 28 پورت است که سرعت پورت‌های آن برابر با 16 گیگابیت بر ثانیه هستند، به‌طوری که در مجموع ظرفیت سوییچینگ 448 گیگابیت بر ثانیه را ارائه می‌دهد. علاوه بر این، سوئیچ می‌تواند از ترانکینگ لینک بین سوئیچی برای بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان استفاده کند، در حالی که از حالت Brocade Access Gateway نیز پشتیبانی می‌کند تا سوییچ بتواند با سایر سن‌سوییچ‌ها که از میان‌افزار یکسانی استفاده می‌کنند تعامل داشته باشد. این سوئیچ می‌تواند از نرم‌افزار Power Pack+ HPE برای مدیریت استریم داده‌ها استفاده کرده و قابلیت ادغام شدن با HPE Onboard Administrator برای BladeSystem، HPE Systems Insight Manager و HPE Storage Essentials را دارد. سوئیچ‌های اترنت نیز مزایای خاص خود را دارند. به‌طور مثال، شرکت دل یک سوئیچ اترنت پشته‌پذیر دارد که مجهز به 32 پورت با سرعت اتصال 100 گیگابیت است. همانند بیشتر سوئیچ‌های اترنت، سوئیچ شرکت دل از فناوری iSCSI و مکانیزم پل‌زنی پشتیبانی می‌کند تا کانال‌های ارتباطی بدون مشکل ایجاد شوند. علاوه بر این از قابلیت‌های قرینه‌سازی پیشرفته، سوئیچینگ مبتنی بر پل‌زنی و مسیریابی در هر دو حالت متقارن و نامتقارن را پشتیبانی می‌کند. هر دو نوع سوئیچ ویژگی‌های کاربردی خوبی در دسترس سرپرستان شبکه قرار می‌دهند. به‌طور مثال، بیشتر سن‌سوییچ‌ها دارای منابع تغذیه اضافی هستند و حداقل از یک منبع تغذیه hot-swappable پشتیبانی می‌کنند. علاوه بر این دسترسی به ویژگی‌های کاربردی مثل کیفیت خدمات (QoS)، پورت‌های مدیریتی، ابزارهای نظارت و پیکربندی پورت‌ها را در اختیار سرپرستان شبکه قرار می‌دهند. علاوه بر این، سوئیچ‌های SAN با استانداردهای صنعتی مانند SNMP و SNTP سازگاری کامل دارند. 

طبقه‌بندی سوییچ‌ها

هنگامی که صحبت از گروه‌بندی سوییچ‌ها به میان می‌آید، به سختی می‌توان سوییچ‌های تولید شده توسط شرکت‌های مختلف را به گروه‌های مشخصی نسبت داد، زیرا در بیشتر موارد تضادهایی در میان است و یک برند ممکن است قابلیت‌هایی به سوییچ‌های سطح بالای خود اضافه کند که برند دیگری همان قابلیت‌ها را برای سوییچ‌های عادی خود در نظر گرفته است. با این حال، بیشتر سوئیچ‌ها را می‌توان به سه گروه کلی زیر طبقه‌بندی کرد: 

1. مدیریتی: این سوئیچ‌ها جامع‌ترین مجموعه ویژگی‌ها را به همراه بالاترین سطح امنیت و کنترل روی شبکه ارائه می‌دهند. به‌طور معمول، این سوییچ‌ها در شبکه‌های بزرگ و مراکز داده استفاده می‌شوند، اگرچه گاهی اوقات در شبکه‌های کوچک‌تر نیز نصب می‌شوند. آن‌ها ویژگی‌هایی مانند کیفیت سطح خدمات، استانداردهای صنعتی مانند SNMP و قابلیت‌های مدیریتی پیشرفته و پیکربندی دقیق سوئیچ را ارائه می‌دهند. علاوه بر این، گران‌ترین نوع سوییچ‌ها هستند. به‌طور معمول، سن سوییچ‌ها در این گروه قرار می‌گیرند. 
2. غیرمدیریتی: این سوئیچ‌ها در شبکه‌های خانگی، سازمان‌های کوچک یا شرکت‌هایی که نیازمند حداقل تنظیمات هستند و برای آن‌ها سوییچی با حداقل پورت کافی است تولید شده‌اند. فرایند نصب این سوییچ‌ها ساده است و بیشتر آن‌ها از رویکرد plug and play پشتیبانی می‌کنند، به‌طوری که نیازی به پیکربندی ندارند. این سوییچ‌ها ارزان‌تر از سوییچ‌های مدیریتی هستند و فقط قابلیت‌های زیربنایی موردنیاز برای پیاده‌سازی یک شبکه را ارایه می‌کنند. 
3. هوشمند (تا حدی مدیریت شده): این سوییچ‌ها مرز میان سوئیچ‌های مدیریتی و غیرمدیریتی هستند. آن‌ها قابلیت‌های مدیریتی و امنیتی اولیه را همراه با ویژگی‌هایی مثل کیفیت خدمات و تقسیم‌بندی شبکه ارایه می‌کنند. علاوه بر این از فناوری پیاده‌سازی شبکه‌های محلی مجازی (VLAN) پشتیبانی می‌کنند، کاری که سوئیچ‌های غیرمدیریتی قادر به انجام آن نیستند. سوئیچ‌های هوشمند جایگزین مقرون به صرفه‌تری برای سوئیچ‌های مدیریتی هستند و برای سازمان‌هایی که به دنبال تقسیم‌بندی شبکه‌های بزرگ به شبکه‌های کوچک‌تر هستند مفید هستند. سازمان‌ها می‌توانند از سوییچ‌های هوشمند در لبه شبکه یا همراه با سوئیچ‌های مدیریتی برای گسترش شبکه استفاده کنند.

علاوه بر این سه دسته فوق، سوئیچ‌های شبکه بر مبنای پشتیبانی از فناوری PoE نیز طبقه‌بندی خاص خود را دارند. سوییچ‌هایی که داده‌ها و انرژی برق را روی کابل یکسانی برای دستگاه‌های کلاینت ارسال می‌کنند. بزرگ‌ترین مزیتی که سوئیچ PoE دارد این است که گسترش شبکه بدون نیاز به پریز برق یا کابل‌کشی برق را فراهم می‌کند و در عین حال فرایند کابل‌کشی شبکه را ساده‌تر می‌کند. 

در تعامل با سه گروهی که به آن‌ها اشاره کردیم، سوئیچ LAN قرار دارد که به‌طور معمول مبتنی بر فناوری‌های اترنت است. اترنت یک مکانیزم ارتباطی استاندارد است که توضیح می‌دهد چگونه دستگاه‌های شبکه باید داده‌ها را قالب‌بندی کنند و انتقال دهند تا دیگر دستگاه‌های تحت شبکه بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. لازم به توضیح است که در منابع آموزشی LAN و Ethernet به عنوان مترادف یکدیگر استفاده می‌شوند همان‌گونه که اصطلاحات سوئیچ LAN و سوئیچ اترنت به جای یکدیگر استفاده می‌شوند. سوئیچ‌های LAN در ارتباط با شبکه‌های ذخیره‌ساز اترنت (Ethernet SANs) استفاده می‌شوند.

SAN Switch و LAN Switch چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟

یک شبکه محلی و یک شبکه SAN هر دو یک مسیر ارتباطی برای ارسال و دریافت داده‌ها ارائه می‌دهند. با این حال، یک LAN می‌تواند برای اتصال سرورهای فایل، چاپگرها، تجهیزات ذخیره‌سازی، دسکتاپ‌ها و سایر دستگاه‌های شبکه استفاده شود، به این معنی که یک سوئیچ LAN می‌تواند ترافیک را بین مجموعه‌ای از نقاط پایانی هدایت کند. در حالت ایده‌آل، یک سوئیچ SAN تنها برای هدایت ترافیک تجهیزات ذخیره‌ساز فارغ از فناوری اترنت یا کانال فیبر که از آن استفاده می‌کند در نظر گرفته می‌شود، زیرا برای این منظور طراحی و بهینه‌سازی شده است. همان‌گونه که اشاره شد، سوئیچ LAN و SAN از ملزومات مهم شبکه‌هایی هستند که تجهیزات ذخیره‌ساز نقش کلیدی در آن‌ها دارند. با این‌حال، دو سوییچ فوق به لحاظ عملکرد، زیرساخت و مکانیزم‌های ارتباطی تفاوت‌هایی با یکدیگر دارند. از مهم‌ترین این تفاوت‌ها به موارد زیر باید اشاره کرد:

• LAN Switch بر مبنای مک‌آدرس‌ها یا آدرس‌های آی‌پی کار می‌کند و وظیفه اتصال کامپیوترها، سوئیچ‌ها یا روترهای شبکه به یکدیگر را دارد. به همین دلیل در هنگام اتصال ضروری است که پورت‌های دستگاه مقصد مک‌آدرس داشته باشند. رایج‌ترین کاربرد سوئیچ LAN در شبکه‌های محلی است. در نقطه مقابل، SAN Switch یکی از مولفه‌های کلیدی شبکه‌های ذخیره‌ساز است که برخلاف سوئیچ LAN که برای اتصال کامپیوترها، سوئیچ‌ها یا روترها استفاده می‌شود برای برقراری ارتباط سرور با تجهیزات ذخیره‌سازی استفاده می‌شود. 
• سوئیچ LAN از رابط‌های استاندارد استفاده می‌کند و روی اترنت مبتنی بر آی‌پی کار می‌کند که عملکرد خوبی داشته و هزینه پیاده‌سازی آن زیاد نیست. سوئیچ SAN مبتنی بر شبکه استوریج iSCSI یا ترکیبی از فناوری‌های iSCSI و کانال فیبر است و برای استقرار در شبکه‌های SAN طراحی شده‌اند. 
•  در سوییچ LAN از کارت‌های شبکه معمولی مبتنی بر مک‌آدرس استفاده می‌شود، اما در سوئیچ SAN از کارت شبکه HBA و گاهی اوقات از فیبرنوری استفاده می‌شود. 
•  برای استفاده از سوئیچ LAN  نیازی به خرید لایسنس نیست، اما برای استفاده از تمامی پورت‌های سن سوئیچ باید لایسنس مربوطه را خریداری کنید. 
•  کانال فیبر به دلیل عملکرد بهتری که نسبت به اترنت دارد، قابلیت اطمینان بیشتری داشته، ایمن‌تر است و قابلیت‌های مدیریتی پیشرفته‌تری ارایه می‌کند. اگر از سوییچ LAN در تعامل با شبکه ذخیره‌سازی مبتنی بر NAS استفاده شود، امکان به‌کارگیری پروتکل‌های اشتراک‌گذاری فایل مثل NFS، CIFS و AppleTalk وجود دارد. 

انواع پروتکل‌های SAN Switch

هنگامی که قصد خرید سن سوییچ را دارید باید به چند نکته مهم دقت کنید. اول آن‌که چه ویژگی‌های مدیریتی نیاز دارید، به چه سرعت پورتی نیاز است، قصد استفاده از چه نوع رابط‌های اتصال دارید و آیا نیازی به فناوری PoE دارید یا خیر. فارغ از مباحث فنی، نکته دیگری که باید به آن دقت کنید پروتکل‌هایی است که سن سوییچ از آن پشتیبانی می‌کند. از مهم‌ترین پروتکل‌های مورد استفاده سن سوییچ  به موارد زیر باید اشاره کرد:

• پروتکل کانال فیبر (FCP) سرنام  Fibre Channel Protoco
• رابط سیستم کوچک کامپیوتری اینترنتی (iSCSI) سرنام Internet Small Computer System Interface
• کانال فیبر روی بستر اترنت (FCoE) سرنام  Fibre Channel over Ethernet
• پروتکل Node Port که برای اتصال کارت FC HBA روی سرور یا پورت‌های ذخیره‌ساز استفاده می‌شود.