FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA
ATA preko Etherneta
Mrežno spremište podataka
Željko Tepšić (www.ztepsic.com)
Voditelj: Stjepan Groš

Sadržaj
Uvod
●
AoE protokol
●
Implementacija AoE-a
●
Zaključak
●

Uvod
Sustavi za pohranu podataka predstavljaju
●
diskovne sustave za pohranu velikih količina
podataka.
Prednost većih diskovnih sustava:
●
veća sigurnost
−
− dostupnost podataka bilo kada i bilo kome
− jednostavnije proširenje diskovnog kapaciteta
pojedinog računala

Sustavi za pohranu podataka
DAS (engl. Direct Attached Storage)
●
NAS (engl. Network Attached Storage)
●
SAN (engl. Storage Area Network)
●
Podatkovni promet na SAN-ovima je vrlo sličan
●
onome u lokalnim diskovima kao što je ATA, SCSI
itd.
Zahtjev za podatkom se izdaje za određene blokove
●
u određenim diskovima.

Sustavi za pohranu podataka: SAN
Obično izgrađen na infrastrukturi za rukovanje podatkovnim
●
komunikacijama
Brži i pouzdaniji pristup nego preko više razinskih protokola
●
Najčešće u upotrebi SCSI preko Fibre Channel tehnologije
●
Nove alternative su iSCSI i ATA preko Etherneta
●
− iSCSI – SCSI paketi preko TCP/IP sloja
− AoE – ATA naredbe unutar Ethernet okvira
Kombinacija jeftine mrežne opreme i diskova velikog
●
kapaciteta su odlična podloga za realizaciju SAN-ova

Što je AoE?
Definicija
●
ATA preko Etherneta (AoE) je mrežni protokol zasnovan na
otvorenim standardima, koji omogućuje klijentskim računalima
direktni mrežni pristup diskovnim uređajima.
AoE je razvila tvrtka Coraid
●
Prva implementacija AoE je bio Coraid-ov EtherDrive, disk za
●
pohranu podataka, 2004.godine.
Nativno je dio Linux jezgre od verzije 2.6.11
●
“AoE delivers a simple, high performance, low cost
●
alternative to iSCSI and FibreChannel for networked block
storage by eliminating the processing overhead of TCP/IP.”

AoE protokol (1)
Nalazi se na vrhu Ethernet
●
sloja.
AoE enkapsulira standardne
●
ATA diskovne naredbe
izravno u Ethernet okvire koji
se šalju blok uređajima.
− Nema IP-a
− Nema TCP-a
− Nema skupih TCP Offload
mehanizama
− Nema konfiguriranja

AoE protokol (2)
Protokol
●
AoE je protokol se sastoji od poruka
zahtjeva koje se šalju AoE poslužitelju i
poruka odgovora koje se vraćaju klijentskom
računalu.
Postoje dva formata poruka:
●
− ATA poruke
− Konfiguracijske/Upitne poruke

AoE protokol (3)
AoE koristi standardno Ethernet MAC
●
zaglavlje za IEEE 802.3 Ethernet okvire i
ima registriran Ethernet tip kao 0x88A2
Za adresiranje se uvodi više težinsko i
●
manje težinsko Ethernet adresiranje.

Rad AoE protokola (1)
AoE klijent periodički
1.
šalje AoE
konfiguracijsku
poruku za otkrivanje
AoE uređaja na
mreži.

Rad AoE protokola (2)
AoE klijent periodički
1.
šalje AoE
konfiguracijsku
poruku za otkrivanje
AoE uređaja na mreži.
AoE disk(cilj)
2.
odgovara sa
dostupnom AoE
adresom diska.

Rad AoE protokola (3)
AoE klijent periodički
1.
šalje AoE
konfiguracijsku
poruku za otkrivanje
AoE uređaja na
mreži.
AoE disk(cilj)
2.
odgovara sa
dostupnom AoE
adresom diska.
AoE klijent šalje AoE
3.
poruku sa
jedinstvenim
identifikacijskom
oznakom i ATA

Rad AoE protokola (4)
AoE disk(cilj) izvršava
4.
AoE poruku
(pisanje/čitanje) i šalje
istu oznaku kao
odgovor.

Rad AoE protokola (5)
AoE disk(cilj)
4.
izvršava AoE poruku
(pisanje/čitanje) i
šalje istu oznaku kao
odgovor.
Ako nije primljen
5.
nikakav odgovor,
klijent opet šalje AoE
poruku sa istom
oznakom. Ako je
primljena poruka sa
istom oznakom s
kojom je poslana
naredba je uspješno
izvršena

Standardno AoE zaglavlje
• Standardno zaglavlje osigurava (engl. Common Header) dovoljno
informacija za slanje poruka između klijentskog računala (engl. client
host) i AoE poslužitelja.
• Standardno zaglavlje ima četiri funkcije:
Način povezivanja odgovora sa zahtjevom.
1.
Otkrivanje Ethernet adrese AoE poslužitelja na nekoj fizičkoj lokaciji.
2.
3. Razlikovanje zahtjeva od odgovora.
Informaciju o grešci.
4.

ATA poruke (naredba 0)
• ATA poruke sadrže zahtjeve i odgovore za izvršavanje ATA prijenosa.
• ATA poruka sadrži vrijednosti koje se pohranjuju u registre, a polje
kontrolnih zastavica ukazuje kako da se vrijednosti upotrebljavaju.
• U ATA prijenosima postoje tri opcije:
– nema prijenosa podataka
– podatak će se zapisati na disk
– podatak će se pročitati sa diska.

Konfiguracijske/Upitne poruke (naredba 1)
• Svaki AoE poslužitelj ima kratak niz bajtova koji se
mogu postaviti, pročitati i ispitati.
• Slanjem difuznih ethernet poruka i podudaranjem
prefiksa, AoE klijentska računala mogu otkriti AoE
poslužitelje na mreži slobodne za korištenje.

Korištenje AoE (1)
• Operacijski sustavi koji podržavaju AoE:
– Windows
– Linux
– Mac OS X
• Softverska rješenja:
– Aoetools - paket klijentskih alata za korištenje AoE iznajmljenih
diskova
– Vblade – programi za AoE poslužitelje na operacijskom sustavu
Linux
• Hardversku podršku za poslužitelje nudi tvrtka Coraid koja
proizvodi AoE plošna računala pod nazivom „EtherDrive“.

Korištenje AoE (2)
• Podržani datotečni sustavi:
– Ext3
– JFS
GFS (preporuča se)
–
OSFS2 (preporuča se)
–
• Formiranje RAID polja
• Upravljanje LVM-om

Korištenje AoE (3)
• Upotreba AoE za sigurnosne kopije disk na disk, e-mail
poslužitelje, baze podataka, video nadzor itd.

Implementacija na Linux-u
AoE poslužitelj (1)
• Pokretački program vblade
• Dvije skripte vblade i vbladed(deamon)
• Pokretanje pomoću vblade skripte
$ ./vblade 2 0 eth0 /dev/hda1
pid 16967: e2.0, 8388610 sectors
• Pokretanje pomoću vbladed skripte
$ ./vbladed 2 0 eth0 /dev/hda1

Implementacija na Linux-u
AoE poslužitelj (2)
• Značenje parametara:
– Vblade ili vbladed – ime skripte za pokretanje AoE
poslužitelja
– 2 – broj police
– 0 – broj diska u polici
– eth0 – mrežni uređaj
– /dev/hda1 – blok uređaj
• Gašenje poslužitelja – ubijanjem procesa

Implementacija na Linux-u
AoE klijent
• AoE klijentski alati:
aoe-discover – otkriva AoE uređaje na mreži
–
aoe-flush – otpuštanje nedostupnih uređaja
–
aoe-interfaces – zabrana mrežnih sučelja koji se koriste za AoE
–
aoe-mkdevs – kreira “slovo” i datoteke blok uređaja
–
aoe-mkshelf – kreira datoteke za blok uređaj za jednu adresu police
–
aoe-revalidate – osvježavanje stanja uređaja
–
aoe-stat – ispis statusnih informacija AoE uređaja
–
aoeping – jednostavna komunikacija sa AoE uređajima
–

Implementacija na Linux-u
AoE klijent
• Najćešće korištene naredbe:
$ aoe-discover
$ aoe-stat
e2.0 eth0 up
e9.1 eth0 up
• Te, Sve operacije koje su inače moguće sa diskovima (mountanje,
formatiranje itd.)

Prednosti
• Niska cijena
• Jednostavan za upotrebu
• Otvoreni standardi
– Dok većina SAN-ova radi sa vlasnički
zaštićenom tehnologijom, AoE je
rješenje temeljeno na otvorenim
standardima. Izvorni kod poslužitelja i
korisničkih alata su svima dostupni.
• Prvi “kućni” SAN
– Mogućnost implementacije SAN-a kod
kuće korištenjem nekoliko diskova i
Linux operacijskog sustava

Nedostaci
• Dizajniran zbog jednostavnosti i lakog korištenja,
ali ne i za sigurnost
• Upadom na jedno klijentsko računalo, npr. web
poslužitelj, dostupni su nam svi AoE diskovi, tj.
podaci, na mreži
• Mogućnost lažiranja MAC adresa
• Veća sigurnost na hardverskom rješenju AoE
poslužitelja

Zaključak
• AoE sigurno neće zamijeniti velike podatkovne centre, niti
će AoE smanjit prodaju iSCSI opreme. AoE će koristiti oni
koji žele imati spremišta podataka na lokanoj mreži.
Ukoliko su potrebne mogućnosti kao što je enkripcija,
routabilnost i korisnički pristup spremištu podataka iSCSI
je bolji izbor.