¿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)