март 2003 г. Открытые системы, №03/2003

Вадим Саякин
Генеральный директор компании NV Consulting

Не так давно в ИТ-лексиконе, посвященном хранению данных, появилась аббревиатура SAM. Что это такое? И почему о системах управления хранением сегодня говорят все больше?

Можно найти различные объяснения термина SAM (Storage Area Management — «управление средой хранения»): управление устройствами хранения, массивами данных и соединениями; управление хранимыми данными и их потоками (ввод/вывод, копирование, восстановление, зеркалирование); упреждающий мониторинг производительности систем хранения; учет стоимости средств хранения и контроль эксплуатационных характеристик и др. В зависимости от контекста SAM аналитики стараются давать более широкие определения.

• SAM - набор задач, направленных на мониторинг и поддержание системы хранения, а также потоков данных с целью повышения эффективности.
• SAM - стратегия создания инфраструктуры хранения данных, позволяющая получать измеримую пользу для бизнеса.

Пирамида управления

Рис. 1. Пирамида управления

Функции управления можно разделить на несколько уровней, которые обычно представляют в виде Пирамиды управления (рис. 1), показывающей возможные направления развития систем SAM.

Нижний уровень, непосредственно взаимодействующий с элементами сети хранения данных, представлен наиболее широким диапазоном решений, как правило, разработанных компаниями, специализирующимися на конкретных типах оборудования сетей хранения (Brocade, Gadzoox и др.).

Следующий уровень, SAN Network Management, оперирует агрегированными данными, поступающими снизу. При этом большая часть решений представлена ведущими разработчиками систем корпоративного управления — Veritas, BMC, HP и Tivoli. Уровень SAN Virtualization образован решениями в модной сегодня области. О виртуализации много говорится, но зачастую термин «виртуализация» трактуется очень расплывчато. Это может привести к тому, что данный уровень в дальнейшем не займет действительно значимого положения в Пирамиде управления. В то же время уровень Data Management выглядит совсем уже старожилом, собравшим все решения в области управления хранением данных. Среди них можно выделить наиболее известные, такие как Veritas со своим семейством продуктов NetBackup, Legato Networker и CA ARCserve.

В последнее время появились два терминологически устоявшихся уровня: Storage Resource Management и Application Integration. Первый позволяет оперировать понятиями файловых систем, томов, групп томов, емкости и производительности вне зависимости от типа соединений, что дает возможность получить логическое представление всех ресурсов хранения. Второй — идентифицировать и соотнести, какие ресурсы хранения поддерживают специфичные бизнес-приложения.

Рис. 2. Архитектура управления

На практике достаточно сложно реализовать все функции управления средой хранения в рамках одного приложения. Закономерен вопрос об архитектуре проектируемого решения. Обычно разработчики реализуют трехзвенные структуры хранения: консоль оператора — сервер управления — агенты (рис. 2).

Различают два вида SAM: внутриконтурное управление (in-band) и управление по дополнительному (вспомогательному) каналу (out-of-band). При построении внутриконтурной архитектуры функции управления выполняются с использованием существующих каналов системы хранения (обычно Fibre Channel). В случае управления по дополнительному каналу обмен данными между элементами сети хранения и консолью управления осуществляется с использованием протокола SNMP по сети Ethernet. Архитектуры out-of-band и in-band обеспечивают различный уровень надежности, быстродействия, нагрузки на каналы системы хранения и т.д. Для реализации различных специфических функций SAM зачастую одновременно используются оба подхода.

Фундаментальные разработки в области управления хранением ведутся сегодня по следующим направлениям:

• протокол SNMP, который, скорее всего, будет основополагающим для IP-сетей хранения;
• модель CIM (Common Information Model), разрабатываемая в ассоциации Storage Networking Industry Association;
• службы Fabric Services в Fibre Channel;
• XML-агенты для Web-просмотра состояния и отчетов.

Стоимость Storage Management

Экономическая целесообразность — зачастую основной вопрос, волнующий сегодня ИТ-департаменты; поэтому очень актуальной видится экономическая сторона SAM. Ответ на этот вопрос еще более усложняется, если в организации не существует методик определения и статистики затрат на управление ресурсами информационной системы. Вследствие сложности определения стоимости управления и администрирования в области управления средой хранения эти затраты зачастую связывают со стоимостью используемого оборудования. По оценкам разработчиков систем SAM, стоимость управления должна в 7-10 раз превышать стоимость приобретенного оборудования. Оценки Gartner гораздо скромнее: сравнив ИТ-бюджеты западных компаний, удалось определить, что в среднем компании тратят втрое больше на управление, чем на оборудование сетей хранения. Эту же закономерность подтверждает и еще одно исследование ИТ-бюджетов 600 компаний, в соответствии с которым затраты на закупку оборудования для систем хранения составляют всего 2%, в то время как стоимость управления SAM и администрирования составляет 6,6% от общего ИТ-бюджета. Отсюда можно предположить, что в западных компаниях реальные затраты на управление выше расходов на оборудование примерно в 3-3,5 раза.

В отечественных условиях оценить затраты на построение SAM гораздо сложнее: многие среды хранения вообще не управляются. В большинстве случаев в бюджете не планируются расходы на эти цели, либо отводятся мизерные суммы. Использование в российских компаниях соотношения управление/оборудование, полученного из западного опыта, может не привести к желаемому результату, поскольку руководители ИТ-отделов зачастую не могут определить издержки, связанные с поддержкой работоспособности системы хранения. Поэтому и эффект от использования SAM не поддается расчету, а проблему экономии средств приходится решать совершенно другими способами, например, урезанием ИТ-бюджета и отказом от части проектов.

Жизненный цикл управления

Рис. 3. Управление жизненным циклом

Осознанное использование SAM позволяет получить представление о полном «жизненном цикле» управления, состоящем из 4 фаз (рис. 3):

1. Идентификации ресурсов и проблем.
2. Оценки и анализа данных (существенные, несущественные; проблемные области, способы их устранения и др.).
3. Реализации непосредственно управления (на основе автоматизированных политик с учетом существующих ограничений).
4. Прогнозировании (выявление тенденций по использованию ресурсов, определение динамики роста, выработка политики).

Последовательное прохождение этих фаз позволяет планировать развитие среды хранения данных. Выявленные тенденции должны быть проанализированы и сопоставлены с планом развития системы для выявления отклонений. Таким образом, осуществляется переход к непрерывному процессу SAM.

Различные подходы к управлению хранением

Условно можно выделить две большие категории решений: специализированные (направленные на решения определенной задачи) и интегрированные (обладающие набором разнообразных функций SAM). Для корпоративных заказчиков наибольший интерес представляет вторая категория, так как данные решения могут рассматриваться как часть единой корпоративной системы управления. Разработчики интегрированных решений стараются максимально охватить функциональность, представленную в Пирамиде управления. Тем не менее, важно понимать, какие из функций управления пользователь получает в свое распоряжение вместе с предлагаемыми продуктами.

IBM/Tivoli Policy-based Management

Рис. 4. Tivoli SAN Manager

В концепции IBM/Tivoli выделено три составные части управления, реализованные каждая в конкретном продукте: менеджер сети хранения (Network Manager), менеджер дисковых ресурсов (Disk Manager) и менеджер политик (Policy Manager).

Семейство Tivoli SAN Manager (рис. 4) предоставляет графический интерфейс управления сетью хранения, позволяющий наглядно отображать топологию сети, а также снабжать администратора дополнительной информацией (например, о конфигурируемых параметрах и о состоянии оборудования).

Манипулирование дисковыми ресурсами выполняется на более высоком уровне с помощью Tivoli Storage Manager. Функции управления производительностью всей среды реализованы с помощью Tivoli Storage Resource Manager. Этот модуль позволяет показывать различные параметры загрузки, а также проводить идентификацию несохраненных файлов, мониторинг заданных пороговых значений. Кроме того, Storage Resource Manager выполняет анализ дискового пространства, что позволяет этому модулю планировать емкость хранения и делать некоторые экономические оценки эксплуатации среды хранения.

Veritas Storage Resource Management Vision

Компания Veritas предлагает своим клиентам концепцию, реализация которой предполагает две стадии. Первую реализует продукт SANPoint Control, в котором особое внимание уделено интеграции многих функций в общую систему корпоративного управления. В продукте реализованы основные функции управления, такие как управление инфраструктурой, производительностью, правилами (политиками). SANPoint Control обеспечивает администратору возможность не только наблюдать реальную топологию сети хранения, но и ряд функций более высоких уровней Пирамиды управления.

На второй стадии предполагается использовать новый продукт Global Operations Manager. К его особенностям следует отнести возможность проведения стоимостного анализа, что позволит не только контролировать технические параметры среды хранения, но и обеспечить возможности управления с экономической точки зрения.

HP ENSAextended

Рис. 5. HP ENSAextended

Компания Hewlett-Packard представляет свою концепцию, получившую наименование ENSA (Enterprise Network Storage Architecture), в которую помимо уже известного продукта OV Storage Area Manager добавлен Storage Provisioner (рис. 5).

Разработчиками OV Storage Area Manager охвачены пять основных областей управления, поддержанных соответствующими наборами продуктов.

1. Управление устройствами (Storage Node Manager).
2. Управление емкостью (Storage Builder).
3. Управление производительностью (Storage Optimizer).
4. Учет использования и биллинга (Storage Accountant).
5. Контроль доступа и распределения пространства (Storage Allocater).

Управление устройствами обеспечивает автоматическое построение топологии сети, мониторинг событий и последующее определение работоспособности устройств сети хранения.

Storage Builder ведет учет емкости, позволяя устанавливать необходимые пороговые значения, а также собирать статистику и составлять отчеты. На основе полученной информации продукт Storage Optimizer обеспечивает мониторинг производительности системы хранения и сбор статистики. Продукт Storage Accountant позволяет проводить учет использования среды хранения, а также расчет важных финансовых характеристик. Данные функции непосредственно связаны с качеством работы системы, поэтому Storage Accountant обеспечивает функцию управления качеством услуг (SLM — service level management). Storage Allocater, позволяет вести контроль доступа и логическое распределение дискового пространства без перезагрузки системы. OV Storage Provisioner, обеспечивает контроль над организацией хранения данных. Другими словами, процесс Storage Provisioning обеспечивает автоматизацию процессов внесения изменений, которые должны быть сделаны в среде с сохранением правил доступа между существующими системами и устройствами хранения данных, для достижения определенного качества предоставляемых услуг.

BMC Software Application-Centric Storage Management

Рис. 6. BMC Software Application-Centric Storage Management

Представленная компанией BMC Software концепция многоуровневого управления Software Application-Centric Storage Management (рис. 6) обеспечивает выполнение многих функций: от управления сетью к управлению ресурсами и приложениями и, наконец, далее к автоматизации (Provisioning).

На нижнем уровне система управления взаимодействует с элементами сети через модули знаний: например, SAN KM или NAS KM. На их основе система управления получает необходимые данные для выполнения функций мониторинга, сбора событийной информации и т.д.

Наиболее интересными модулями, реализованными в продуктах BMC Software, являются Capacity Planning и Cost Accounting. Так, например, модуль BMC Capacity Planning позволяет получать статистику использования ресурсов сети, а также устанавливать пороговые значения для контроля над объемом дисковых массивов. Для экономической оценки системы хранения используется модуль BMC Cost Accounting. В его функции входит учет элементов сети, а также вычисление стоимости хранения данных.

Подход BMC позволяет организовать «сквозной» процесс управления системой хранения: собирая информацию непосредственно от физических устройств и трансформируя ее на выходе в услуги хранения. Следует отметить, что особое внимание уделено реализации функции корреляции событий, собираемых в сети. Другими словами, анализ всей информации о сбоях в сети позволяет с одной стороны, оценить влияние ошибок на качество услуг, а с другой, помогает выявить реальные причины возникновения сбоев. На основе собираемой статистики о работе сети, данная система управления также позволяет прогнозировать параметры работы и качество предоставляемых услуг.

Наличие уровня Storage Automation (Provisioning) преследует цели, аналогичные тем, которые нашли отражение в концепции ENSA.

Представленные решения сконцентрированы на предоставлении наиболее полной картины от нижнего уровня управления до управления на уровне ресурсов, приложений и даже некоторых аспектов бизнес-процессов (хотя говорить о последних, наверное, пока еще преждевременно). Несмотря на разницу концептуальных решений, предлагаемых этими компаниями, можно увидеть наличие ряда одинаковых терминологических понятий. Значит, выработка общих подходов в области SAM — далеко не утопия.

Экономическая оценка

Разработчики SAM включают в свои решения некоторые инструменты экономического анализа систем хранения, помогающие учитывать и планировать расходы на хранение корпоративных данных. Пока с помощью этих инструментов нельзя автоматически оценить экономический эффект от внедрения системы управления хранилищем данных.

Компания Giga Information Group представила TEI (Total Economic Impact) — методику оценки «общего экономического воздействия» от внедрения SAM. Данная методика была использована для анализа реальной системы, в состав которой входили: два центра данных (серверы под управлением Sun Solaris, Windows, AIX, Linux), два подключенных к сети хранилища, система EMC Symmetrix, серверы Compaq EMA8000 и 12000, инструментарий резервирования Veritas NetBackup, ленточная библиотека STK. Общий объем хранимой информации составлял 60 Tбайт (50 Tбайт из них находились в сети хранения); данные использовались приложениями Oracle, Peoplesoft, Exchange, SQL Server. Суть методологии состоит не только в том, чтобы измерить затраты и снизить издержки, но и оценить воздействие технологии на увеличение эффективности бизнес-процессов. Оценка по этой методике основана на использовании четырех базовых элементов: затраты на внедрение; реализованные преимущества; полученная гибкость; риск.

Затраты на внедрение подразумевают стоимость лицензий на ПО, профессиональных услуг и обучения, поддержки. Реализованными преимуществами в виде экономии средств в проекте были:

• снижение общего времени простоя;
• уменьшение капитальных затрат (приобретение нового оборудования);
• экономия на эксплуатационных расходах, связанных с числом и стоимостью специалистов в области SAM;
• экономия за счет появления более четких организационных аспектов, оказывающих влияние на процессы резервного копирования и восстановления данных;
• экономия затрат на управление средой (эти затраты оценивают стоимость управления на единицу хранимой информации, которая изначально возрастает, но затем по мере роста объемов хранения будет уменьшаться);
• снижение затрат на создание процессов обеспечения жизнедеятельности систем (используемые площади, питание, кондиционирование воздуха и т.п.).

Каждое из преимуществ в методике связано с выработанными заранее критическими факторами успеха (CSF, critical success factor), которые в свою очередь напрямую связаны с бизнес-стратегией компании.

Помимо явных преимуществ, в проекте учитывался такой показатель, как полученная гибкость, которая заключается в нахождении «неявных», но значимых по величине сумм, преимуществ реализации проекта внедрения SAM. Так, внедрение дает возможность оценить в некоторых случаях достаточность используемой емкости хранения для поддержания нового приложения или модернизации системы. Этот факт позволяет сократить время ввода в эксплуатацию нового приложения, что дает возможность получения новой прибыли. Без системы управления при возникновении задачи внедрения нового приложения, большинство компаний действуют простым способом, приобретая всякий раз новый сервер и устройства хранения для очередного приложения, задерживая начало внедрения для составления спецификаций, выбора поставщика, установку оборудования и т.д.

Риски проекта учитывают следующие аспекты:

• отношения с производителем (потребуется заменить его в ходе проекта);
• функциональность (продукт не обеспечивает заявленные функции);
• архитектуру продукта (архитектура продукта не позволит учесть будущие изменения в инфраструктуре);
• культуру организации (что организация не будет способна адаптировать технологию к своим условиям);
• задержку проекта (риск воздействия на бизнес компании в случае задержки проекта или его остановки);
• величина проекта (риск проекта в зависимости от масштабов задач и требуемого бюджета).

TEI учитывает риски, рассчитывая показатели с учетом действующих рисков на основе нижней оценки, наиболее вероятного значения и максимальной оценки. Так например, если рассчитанное без учета риска значение экономии на капитальных затратах составляет 2287 тыс. долл., минимальная экономия на капитальных затратах составляет 1829 тыс. (в случае, если будет достигнута 80-процентная реализация данного преимущества), а максимальное значение — 2515 тыс. долл. (показывающее небольшое увеличение, до 110%, полученного преимущества от рассчитанного, то величина экономии с учетом риска составит 2210 тыс.).

Затраты на внедрение SAM, рассчитанные для этого проекта за 3-летний период, составили 1956126 долл., 67% из которых были затрачены на закупку ПО, 23% — на поддержку ПО, а 10% — на профессиональное обучение и обслуживание.

Для проведения расчетов гибкости была использована формула, предложенная еще в 1973 году Фишером Блэком и Мироном Шольцем, которая позволяет рассчитать значения гибкости на базе величины реализуемых преимуществ, величины инвестиций в проект, длительности получения гибкости, а также величины безрисковой процентной ставки (принимается из расчета определенного числа процентов в год) и риска проекта (измеряется в виде среднеквадратического отклонения стоимости в ходе проекта, обычно принимается не менее 35%).

Суммарная величина экономии за счет реализованных преимуществ и полученной гибкости, которая также рассчитывалась за 3-летний период, составила для этого проекта 3329359 долл. В результате вычислений было получено, что фактическая величина возврата инвестиций с учетом рисков составила 70%. Таким образом, период окупаемости данного проекта с учетом рисков равен 17 месяцам.

Основная экономия (в размере 66%) была достигнута за счет снижения капитальных затрат на приобретение нового оборудования. Существенную часть экономии получили за счет полученной гибкости (8,4%). Кроме того, внедрение проекта позволило уменьшить время простоя систем на 25% в год.

Выводы

Рис. 7. Динамика технологий хранения

Несомненно, рынок систем хранения переживает в данный момент активный рост, и как следствие, широкое применение получат различные технологии хранения (рис. 7). По этим причинам актуальность решений SAM будет неуклонно возрастать. Разработчики систем управления средой хранения будут стараться предложить на рынок решения, которые смогут максимально полно охватить уровни Пирамиды управления.

По аналогии с телекоммуникационными системами управления, на рынке систем SAM крупные игроки с целью расширения функциональности своих решений могут выбрать стратегию поглощения компаний с узкоспециализированными решениями. Развитие решений SAM повлечет за собой необходимость разработки общепринятых стандартов и технологий, что позитивно скажется на дальнейшем использовании и внедрении корпоративными заказчиками систем хранения.

ИТ-департаменты уже задумываются над емкой английской фразой: «Think SAM, not SAN». И причиной тому выступает неприязнь к «слепому» приобретению все новых и новых серверов и систем хранения, которая сменяется обоснованным выбором интеллектуальных решений в области управления. Такие решения должны стать ключом к оптимизации и сокращению затрат на приобретение нового оборудования, а также позволят контролировать процессы, проистекающие в среде хранения данных.