معماری Active-Active در SAN Storage چگونه کار می‌کند؟

مقدمه

در مراکز داده مدرن، دسترس‌پذیری (Availability) یکی از مهم‌ترین شاخص‌های طراحی زیرساخت است. بسیاری از سازمان‌ها مانند بانک‌ها، شرکت‌های بیمه، اپراتورهای مخابراتی، مراکز درمانی و ارائه‌دهندگان خدمات ابری، حتی چند دقیقه قطعی سرویس را نیز قابل‌قبول نمی‌دانند. به همین دلیل، تجهیزات ذخیره‌سازی سازمانی باید به گونه‌ای طراحی شوند که در صورت بروز خرابی، بدون توقف سرویس به کار خود ادامه دهند.

یکی از مهم‌ترین فناوری‌هایی که برای دستیابی به این هدف استفاده می‌شود، معماری Active-Active در SAN Storage است. در این معماری، هر دو کنترلر ذخیره‌ساز به‌صورت هم‌زمان فعال هستند و علاوه بر توزیع بار پردازشی، در صورت خرابی یکی از کنترلرها، دیگری بدون ایجاد وقفه مسئولیت پردازش درخواست‌ها را بر عهده می‌گیرد.

در این مقاله با مفهوم Active-Active، نحوه عملکرد، تفاوت آن با Active-Passive و مزایای استفاده از آن در زیرساخت‌های ذخیره‌سازی سازمانی آشنا می‌شویم.

معماری Active-Active چیست؟

در یک SAN Storage، کنترلرها وظیفه مدیریت عملیات خواندن و نوشتن داده‌ها را بر عهده دارند.

در معماری Active-Active، هر دو کنترلر به‌طور هم‌زمان فعال هستند و درخواست‌های ورودی را پردازش می‌کنند.

به عبارت دیگر:

• Controller A فعال است.
• Controller B نیز هم‌زمان فعال است.
• هر دو کنترلر به دیسک‌ها دسترسی دارند.
• هر دو می‌توانند عملیات I/O را پردازش کنند.

در نتیجه، هیچ کنترلی در حالت آماده‌به‌کار (Standby) باقی نمی‌ماند و تمام منابع سخت‌افزاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

معماری Active-Passive چگونه است؟

برای درک بهتر Active-Active، ابتدا باید معماری Active-Passive را بشناسیم.

در این مدل:

• تنها یک کنترلر فعال است.
• کنترلر دوم آماده‌به‌کار (Standby) باقی می‌ماند.
• در صورت خرابی کنترلر اصلی، کنترلر دوم فعال می‌شود.

اگرچه این معماری نسبت به استفاده از یک کنترلر مزیت دارد، اما بخشی از منابع سیستم تا زمان وقوع خرابی بلااستفاده می‌ماند و فرآیند جابه‌جایی (Failover) ممکن است با وقفه کوتاهی همراه باشد.

 

نحوه عملکرد Active-Active

در یک ذخیره‌ساز مجهز به معماری Active-Active، هر دو کنترلر از طریق یک ارتباط داخلی پرسرعت با یکدیگر در ارتباط هستند.

این ارتباط برای همگام‌سازی اطلاعاتی مانند:

• وضعیت کش (Cache)
• جدول‌های تخصیص داده
• تنظیمات سیستم
• اطلاعات مسیرهای ارتباطی

استفاده می‌شود.

هنگامی که یک سرور درخواست خواندن یا نوشتن ارسال می‌کند، درخواست می‌تواند توسط هر یک از کنترلرها پردازش شود.

اگر یکی از کنترلرها از دسترس خارج شود، کنترلر دیگر بدون نیاز به راه‌اندازی مجدد سرویس، عملیات را ادامه می‌دهد.

 

نقش Cache در Active-Active

یکی از مهم‌ترین اجزای این معماری، حافظه Cache است.

هر دو کنترلر دارای حافظه Cache اختصاصی هستند، اما اطلاعات مهم میان آن‌ها همگام‌سازی می‌شود.

برای مثال:

اگر Controller A داده‌ای را در Cache خود نگهداری کند، نسخه‌ای از همان داده نیز به Controller B منتقل می‌شود.

در نتیجه، اگر Controller A دچار خرابی شود، اطلاعات موجود در Cache از بین نمی‌رود و Controller B می‌تواند عملیات را ادامه دهد.

این فرآیند معمولاً با استفاده از ارتباطات داخلی بسیار پرسرعت انجام می‌شود.

 

Multipathing؛ مکمل معماری Active-Active

برای بهره‌گیری کامل از Active-Active، معمولاً از فناوری Multipathing استفاده می‌شود.

در این روش، هر سرور از طریق چند مسیر مستقل به SAN Storage متصل می‌شود.

برای مثال:

• مسیر اول از طریق Fabric شماره ۱
• مسیر دوم از طریق Fabric شماره ۲

اگر یکی از مسیرها یا سوئیچ‌های Fibre Channel دچار مشکل شود، مسیر دوم بدون وقفه جایگزین خواهد شد.

ترکیب Multipathing و Active-Active، سطح بسیار بالایی از دسترس‌پذیری را فراهم می‌کند.

 

Load Balancing در Active-Active

یکی از مهم‌ترین مزایای این معماری، توزیع بار میان کنترلرها است.

به‌جای آنکه تمام درخواست‌ها تنها توسط یک کنترلر پردازش شوند، سیستم می‌تواند عملیات را میان هر دو کنترلر تقسیم کند.

مزایای این روش عبارت‌اند از:

• افزایش توان پردازشی
• کاهش زمان پاسخ‌گویی
• استفاده بهینه از منابع سخت‌افزاری
• افزایش تعداد IOPS قابل ارائه

در بارهای کاری سنگین مانند پایگاه‌های داده یا مجازی‌سازی، این قابلیت اهمیت زیادی دارد.

 

Failover بدون وقفه

یکی از اهداف اصلی Active-Active، حذف یا به حداقل رساندن وقفه هنگام خرابی تجهیزات است.

اگر یکی از کنترلرها از مدار خارج شود:

• مسیرهای ارتباطی به کنترلر سالم منتقل می‌شوند.
• داده‌های Cache از قبل همگام شده‌اند.
• سرورها معمولاً هیچ تغییری احساس نمی‌کنند.
• سرویس بدون توقف ادامه پیدا می‌کند.

در بسیاری از تجهیزات Enterprise، این فرآیند تنها در چند میلی‌ثانیه انجام می‌شود.

 

مزایای معماری Active-Active

• افزایش دسترس‌پذیری

مهم‌ترین مزیت این معماری، جلوگیری از توقف سرویس در صورت خرابی یکی از کنترلرها است.

 

• استفاده کامل از منابع

در Active-Active هر دو کنترلر همواره فعال هستند و توان پردازشی سیستم به حداکثر می‌رسد.

 

• افزایش عملکرد

تقسیم بار میان کنترلرها باعث افزایش IOPS و کاهش تأخیر می‌شود.

 

• مقیاس‌پذیری بهتر

در بسیاری از ذخیره‌سازهای سازمانی، امکان افزایش ظرفیت و بار کاری بدون تغییر معماری وجود دارد.

 

• مناسب برای مجازی‌سازی

محیط‌هایی مانند VMware، Hyper-V و Kubernetes که بار کاری زیادی دارند، بیشترین بهره را از معماری Active-Active می‌برند.

 

کاربرد Active-Active در SAN Storage

امروزه این معماری در بسیاری از تجهیزات ذخیره‌سازی سازمانی استفاده می‌شود.

از جمله:

• All-Flash Array
• NVMe Storage
• Enterprise SAN Storage
• سیستم‌های ذخیره‌سازی بانک‌ها
• مراکز داده ابری
• زیرساخت‌های ERP و CRM
• سامانه‌های پردازش تراکنش‌های مالی

در این محیط‌ها، توقف سرویس حتی برای چند ثانیه نیز می‌تواند خسارت‌بار باشد.

 

Active-Active و هوش مصنوعی

پروژه‌های آموزش مدل‌های هوش مصنوعی معمولاً از ده‌ها یا صدها GPU استفاده می‌کنند.

اگر یکی از کنترلرهای ذخیره‌سازی دچار مشکل شود و دسترسی به داده‌ها مختل گردد، فرآیند آموزش مدل ممکن است متوقف شود.

به همین دلیل، بسیاری از مراکز داده AI-Ready از SAN Storageهای مبتنی بر معماری Active-Active و NVMe-over-Fabrics استفاده می‌کنند تا حداکثر دسترس‌پذیری و عملکرد را تضمین کنند.

 

تفاوت Active-Active و Active-Passive

ویژگی	Active-Active	Active-Passive
تعداد کنترلر فعال	هر دو کنترلر	یک کنترلر
استفاده از منابع	۱۰۰ درصد	حدود ۵۰ درصد
توزیع بار	دارد	ندارد
سرعت Failover	بسیار بالا	معمولاً کمتر
عملکرد	بالاتر	پایین‌تر
مناسب برای	مراکز داده بزرگ	زیرساخت‌های کوچک و متوسط

به همین دلیل، در اکثر تجهیزات ذخیره‌سازی Enterprise، معماری Active-Active به استاندارد رایج تبدیل شده است.

 

چالش‌های معماری Active-Active

با وجود مزایای فراوان، این معماری پیچیدگی‌های خاص خود را نیز دارد.

مهم‌ترین چالش‌ها عبارت‌اند از:

• هزینه بالاتر تجهیزات
• نیاز به همگام‌سازی دائمی Cache
• طراحی دقیق مسیرهای ارتباطی
• مدیریت صحیح Multipathing
• وابستگی به شبکه SAN پایدار

با این حال، برای سازمان‌هایی که به دسترس‌پذیری بالا نیاز دارند، این هزینه‌ها در برابر مزایای حاصل کاملاً توجیه‌پذیر است.

 

آینده معماری Active-Active

با توسعه فناوری‌های ذخیره‌سازی، معماری Active-Active نیز در حال تکامل است.

برخی از روندهای مهم عبارت‌اند از:

• استفاده گسترده از NVMe-over-Fabrics
• افزایش تعداد کنترلرهای فعال در برخی معماری‌ها
• مدیریت هوشمند بار با کمک هوش مصنوعی
• یکپارچگی بیشتر با زیرساخت‌های چندابری (Multi-Cloud)
• بهینه‌سازی مصرف انرژی و منابع

انتظار می‌رود در سال‌های آینده، این معماری به ستون اصلی ذخیره‌سازی در مراکز داده مدرن و زیرساخت‌های مبتنی بر هوش مصنوعی تبدیل شود.

 

جمع‌بندی

معماری Active-Active یکی از مهم‌ترین فناوری‌های مورد استفاده در SAN Storageهای سازمانی است که با فعال نگه داشتن هم‌زمان هر دو کنترلر، علاوه بر افزایش عملکرد، سطح بسیار بالایی از دسترس‌پذیری را فراهم می‌کند. این معماری با توزیع بار پردازشی، همگام‌سازی حافظه Cache و پشتیبانی از Failover بدون وقفه، نقش مهمی در کاهش زمان خرابی و افزایش پایداری سرویس‌ها دارد.

در دنیایی که وابستگی سازمان‌ها به داده‌ها و سرویس‌های دیجیتال هر روز بیشتر می‌شود، انتخاب یک SAN Storage مجهز به معماری Active-Active می‌تواند نقش مهمی در حفظ تداوم کسب‌وکار، افزایش کارایی و آماده‌سازی زیرساخت برای فناوری‌هایی مانند رایانش ابری، مجازی‌سازی و هوش مصنوعی ایفا کند.

تیم فنی شرکت کوشا فناوران مبتکر آمادگی خود را برای یاری به حفاظت از داده های ارزشمند شما اعلام می دارد. این اقدامات شامل طراحی و پیاده سازی طرح تداوم کسب و کار و بازیابی داده ها پس از بحران ، طراحی و پیاده سازی طرح پشتیبان گیری امن داده و هاردنینگ و امن سازی زیر ساخت فناوری اطلاعات می باشند.