¿Qué es una Storage Area Network (SAN)?

Una Storage Area Network (SAN) es una red especializada y de alto rendimiento que conecta servidores con dispositivos de almacenamiento compartido, permitiendo el acceso a nivel de bloque. Se emplea principalmente en centros de datos para gestionar grandes volúmenes de información y capacidades de almacenamiento de forma centralizada y eficiente.

¿Qué es una Storage Area Network (SAN)?

Las siglas SAN, del inglés Storage Area Network, hacen referencia a una red de área de almacenamiento que se utiliza principalmente para conectar varios discos duros a los sistemas del servidor. SAN se encarga, por lo tanto, de preparar dispositivos como discos duros, SSD, arrays de disco (subsistemas de disco) o bibliotecas de cintas (tape libraries), de agruparlos posteriormente en una unidad de almacenamiento virtual y de gestionarlos de forma centralizada. El acceso a SAN se lleva a cabo a través de un servidor configurado para tal propósito. La red de almacenamiento se ejecuta en paralelo a una red de área local (LAN), y pone a disposición de esta toda la capacidad de almacenamiento masivo. De este modo, un SAN puede considerarse como una red secundaria dedicada exclusivamente al transporte de datos hacia el almacenamiento.

Los servidores SAN actúan como puntos de conexión y no es necesario que se encuentren en el mismo lugar que las unidades de disco individuales. Además, el SAN es independiente del sistema operativo de los ordenadores que acceden al almacenamiento. Esto convierte a una Storage Area Network en una solución ideal para la gestión de datos multiplataforma.

Los sistemas SAN han sido desarrollados teniendo en cuenta que los discos duros dedicados pueden generar problemas de gestión para el servidor. Gracias a la memoria virtual compartida, el almacenamiento SAN resulta mucho más eficaz y flexible cuando se trata de grandes cantidades de datos. A diferencia de las soluciones de almacenamiento de red simples como el Network Attached Storage (NAS), SAN tiene la ventaja de no sobrecargarse por el acceso al almacenamiento en masa debido al uso de redes adicionales.

La arquitectura de la red de área de almacenamiento

La configuración de un sistema de almacenamiento SAN suele ser un proceso costoso y complicado, pues implica la adquisición de una arquitectura completa de sistemas con un hardware cuyos precios no son especialmente bajos. Los requerimientos incluyen tres componentes básicos: un servidor SAN, un fibre channel switch o canal de fibra conmutada y dispositivos de almacenamiento.

• Fibre channel fabric: en el contexto informático, el concepto “fabric” (‘tejido’ en español) hace referencia a una red de líneas de cable e interruptores de alta redundancia con numerosas interconexiones. Este ofrece, además, banda ancha, una gran capacidad de procesamiento de datos y una alta confiabilidad en el rendimiento de los procesos. Esta red compuesta por el canal de fibra conmutada (fibre channel switch) y por cables de fibra óptica constituye el núcleo de una Storage Area Network. Aquí, todas las unidades SAN se conectan al conmutador del canal de fibra para crear una conexión entre el emisor y el receptor cuando es necesario el acceso a datos e información en tiempo real. Como una interfaz estándar para redes de almacenamiento, el canal de fibra fue diseñado para soportar la transmisión masiva de alta velocidad, permitiendo una transferencia de datos de hasta 16Gbits.
• Elementos de almacenamiento: en una red SAN, los disk arrays (matrices de discos) son el medio de almacenamiento por excelencia. Estos son dispositivos externos que contienen varias unidades de disco duro (HDD o SSD) para el almacenamiento masivo. Para permitir una alta disponibilidad de los archivos almacenados, los disk arrays más modernos cuentan con un controlador que se encarga de velar por la correcta redundancia de los datos y la distribución equilibrada durante la transferencia, aumentando así la seguridad de los datos y la velocidad de transmisión. La implementación de un proceso de almacenamiento redundante se lleva cabo usando sistemas RAID (Redundant Array of Independent Disks), que combinan varias unidades de disco físicas en una unidad lógica. Alternativamente es posible integrar Tape Libraries o unidades de disco individuales en un servidor SAN.
• Servidor SAN: todo SAN necesita un servidor configurado para asegurar una interacción fluida con la unidad de almacenamiento virtual y controlar el acceso a los datos. Este actúa como un enlace entre la red de almacenamiento y los dispositivos conectados a la red de área local. Los servidores SAN se conectan con el fibre channel switch valiéndose de interfaces de hardware especializadas, llamadas también Host Bus Adapter (HBA).

¿Cómo funciona exactamente una Storage Area Network?

Un SAN se basa en una estructura de red diseñada específicamente para el acceso al almacenamiento y separada de las redes de datos convencionales como una LAN. La base de una Storage Area Network son las conexiones fibre channel o iSCSI, a través de las cuales los servidores o hosts se comunican con los recursos de almacenamiento.

Los elementos de almacenamiento mencionados proporcionan al SAN almacenamiento basado en bloques. La comunicación se realiza mediante switches SAN, que funcionan de manera similar a los switches de red clásicos, pero están diseñados para altas velocidades de transferencia y mínimas latencias.

Mediante los denominados LUN (Logical Unit Numbers), el almacenamiento se asigna a los diferentes servidores. Estos acceden a las LUN a través de adaptadores de bus de host (HBA) específicos o iniciadores iSCSI, como si se tratara de discos conectados localmente. El Storage Area Network garantiza que estos accesos al almacenamiento se realicen en paralelo, de forma fiable y sin interferencias. La gestión y asignación de los recursos de almacenamiento la lleva a cabo un software de administración central, que controla tanto los permisos de acceso como la disponibilidad. Gracias a esta organización centralizada, los recursos de almacenamiento pueden ampliarse, reasignarse o replicarse de manera flexible incluso durante el funcionamiento.

Configuración de un sistema SAN paso a paso

Una red de área de almacenamiento está diseñada para estar siempre disponible. La disponibilidad en este caso hace referencia a la capacidad de un sistema informático de garantizar el buen funcionamiento de las aplicaciones relevantes para la empresa, a pesar de fallos repentinos en los componentes de hardware. La configuración de una Storage Area Network se lleva a cabo en varios pasos, que se muestran a continuación.

Paso 1: planificación y análisis de necesidades

En primer lugar, se determina para qué se va a utilizar el SAN. Existen diversos casos de uso, como máquinas virtuales, bases de datos o grandes archivos de datos. De ello se desprende cuánto espacio de almacenamiento se necesita, qué velocidad de acceso se requiere y cuántos servidores deben conectarse. También se tienen en cuenta los requisitos de tolerancia a fallos.

Paso 2: selección y preparación del hardware

Un SAN está compuesto, como ya se ha descrito, por varios componentes centrales. Para garantizar una alta disponibilidad, todos los componentes críticos se duplican. Esto significa que hay al menos dos switches, dos rutas de datos, fuentes de alimentación dobles y, a menudo, también dos controladores RAID. Si un componente falla, el otro lo sustituye automáticamente. A este principio se le denomina redundancia.

Paso 3: construcción de la red

En el siguiente paso se establece la conexión física entre los dispositivos. Los servidores se conectan a los switches SAN a través de sus adaptadores de bus de host, al igual que los sistemas de almacenamiento. Esta conexión se realiza mediante fibre channel o iSCSI, utilizando cables de fibra óptica o cables de red especiales. El objetivo es crear una red separada, rápida y estable.

Paso 4: configuración del sistema de almacenamiento

En el sistema de almacenamiento central se establece la estructura deseada. Esto incluye la configuración de sistemas RAID para aumentar la tolerancia a fallos. RAID 1 o RAID 10 son variantes habituales en las que los datos se guardan siempre duplicados en distintos discos. Esta duplicación forma parte de los llamados procesos de almacenamiento redundantes y garantiza que, incluso si un disco falla, no se pierdan datos.

Además, se definen las llamadas LUN (Logical Unit Numbers). Gracias a las tecnologías de multipathing, los servidores pueden acceder a un mismo recurso de almacenamiento a través de varias rutas al mismo tiempo, lo que incrementa aún más la tolerancia a fallos.

Paso 5: integración de los servidores

Los servidores que deban acceder al almacenamiento SAN también se preparan adecuadamente. Se instalan los controladores necesarios para los adaptadores de bus de host y se configura un software de multipathing, que detecta automáticamente si una ruta falla y redirige el tráfico a otra. Posteriormente, las LUN asignadas se integran y el sistema operativo las reconoce como unidades adicionales.

Paso 6: seguridad y control de acceso

Para evitar que cualquier servidor pueda acceder a áreas de almacenamiento no autorizadas, se crean las llamadas zonas. Estas definen qué servidor puede acceder a qué recursos de almacenamiento. En las conexiones iSCSI, además, se aplica un proceso de autenticación mediante CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol).

Paso 7: pruebas y monitorización

Antes de poner el SAN en producción, se prueban todas las conexiones. Entre otras cosas, se verifica que el almacenamiento sea accesible desde todos los servidores previstos y que, en caso de fallo, se produzca el cambio automático a los sistemas redundantes. Tras una fase de pruebas exitosa, se implementa un sistema de monitorización que supervise de forma permanente el estado de los discos, la carga y la actividad de las rutas de conexión.

Ámbitos de aplicación de las Storage Area Networks

Las Storage Area Networks se utilizan principalmente en empresas que necesitan procesar y almacenar grandes volúmenes de datos, como en centros de datos, en proveedores cloud o en la producción de medios y cine. Un SAN es especialmente adecuado para entornos en los que muchos servidores deben acceder simultáneamente a los mismos datos, como en aplicaciones de bases de datos, soluciones de virtualización o sistemas ERP. En la investigación y la ciencia, los SAN también ofrecen ventajas decisivas gracias a su alta velocidad y fiabilidad.

En el ámbito de la protección de datos, un SAN funciona como una solución potente y escalable para copias de seguridad y restauración. Gracias a su alta disponibilidad y redundancia, los SAN se utilizan con frecuencia en aplicaciones críticas para el negocio, donde una caída del sistema de almacenamiento tendría consecuencias graves. Asimismo, un SAN resulta adecuado para empresas con varias sedes o centros de datos distribuidos, ya que el almacenamiento puede gestionarse independientemente de la ubicación de los servidores.

Los beneficios de las redes de área de almacenamiento

Quienes utilizan un SAN se benefician de la agrupación de la capacidad de distintos soportes físicos en una base de almacenamiento virtual, que puede ponerse a disposición de un número ilimitado de servidores de forma flexible e independiente de la plataforma. Esta separación entre el medio de almacenamiento y el servidor que accede facilita la gestión y la escalabilidad de la capacidad disponible, además de reducir la carga de la LAN. Al basarse en tecnología de fibra óptica y en la interfaz estándar fibre channel, el Storage Area Network permite alcanzar altas velocidades de transferencia de datos.

Las conexiones cruzadas del fibre channel fabric y el multipathing se encargan de prevenir la sobrecarga y aseguran la disponibilidad constante de los datos almacenados en SAN. La distribución redundante de los datos en múltiples sistemas físicos garantiza la máxima seguridad de los datos guardados. Permite, además, el acceso a través de múltiples vías entre los datos y los usuarios, evitando retrasos en el tiempo de acceso a la información. Debido a la eficacia en la gestión efectiva del almacenamiento, SAN es utilizado frecuentemente como una plataforma para servidores virtuales, ofrecida a los usuarios generalmente como un IaaS (del inglés Infrastructure as a Service) basado en la nube.

Ventajas del SAN de un vistazo:

✓ Base de almacenamiento central y virtual a partir de varios soportes físicos

✓ Acceso flexible e independiente de la plataforma por parte de cualquier número de servidores

✓ Desacoplamiento entre medio de almacenamiento y servidor, lo que simplifica la gestión y la escalabilidad

✓ Alivio del LAN, ya que el SAN funciona como una red independiente

✓ Altas velocidades de transferencia de datos gracias a la fibra óptica y fibre channel

✓ El multipathing permite rutas de datos simultáneas y evita cuellos de botella

✓ Alta disponibilidad gracias a las conexiones cruzadas en la arquitectura fibre channel fabric

✓ Almacenamiento redundante en varios sistemas físicos que aumenta la seguridad de los datos

✓ Menos latencia en accesos simultáneos

✓ Gestión de almacenamiento eficiente para grandes volúmenes de datos

✓ Ideal para virtualización y servicios en la nube, como Infrastructure as a Service (IaaS)