La componente tecnologica dei. sistemi informativi. Architettura hw

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1 Informatica o Information Technology La componente tecnologica dei sistemi informativi m. rumor Architettura del Sistema tecnologico Sistema tecnologico: insieme di componenti connessi e coordinati che realizzano gli obiettivi (applicativi) voluti L architettura del sistema è la struttura di tale insieme, garantisce connessione e coordinamento dei vari componenti. Architettura hw Componenti di una architettura hw Storage I/O rete Rete infrastruttura che connette due o più elaboratori Connection oriented (telefono) Connectionless (posta) estensione topologia protocollo ( CSMA/CD, Token ring..) architettura (peer-to-peer, C/S) Rete estensione LAN WAN MAN CAN, HAN, PAN 1

2 Rete topologia Rete topologia MESH fisica come sono fisicamente realizzate le connessioni logica come viaggia il segnale IEEE BaseT ( UTP twisted pair ethernet): fisica star logica bus IEEE Token ring: fisica star logica ring STELLA Rete topologia BUS Rete topologia RING ALBERO Rete Componenti Cablaggio Cablaggio strutturato EIA/TIA 568 e 569 ed ISO/IEC 11801, EN UTP-STP categoria (5, 5e, 6) 200mb/s Fibra ottica prese Rete Componenti Dispositivi Router inoltra i pacchetti, connette due o più reti (routing algorithms) Switch filtra e inoltra i pacchetti tra i segmenti di una rete (layer 2, 3) 2

3 Storage DAS Dischi magnetici Nastri magnetici CD/DVD rete carta DAS Direct Attached Storage NAS soluzione tradizionale ancora la più diffusa rete NAS Network Attached Storage dispositivo dedicato alla gestione dei dati connesso direttamente alla rete lo storage non è più parte del server NAS consente la centralizzazione dei dati aumenta scalabilità (volume di dati) migliora disponiblità del sistema (se è realizzato con tecniche adeguate, altrimenti diventa un punto critico) 3

4 rete sottorete Storage Area Network sottorete ad alta velocità che connette i dispositivi di storage tra loro ed a un server (o ad un cluster di server, o a più server) separata dalle rete usata dagli utenti consente la centralizzazione dei dati aumenta scalabilità (volume di dati) migliora disponiblità del sistema consente operazioni di back up senza generare traffico sulla rete consente operazioni di backup dirette tra i componenti la sottorete (serverless backup) può avere installazione remota Caratteristiche Fibre Channel switch Fibre Channel: ANSI standard comunicazioni molto veloci Base2 : 2 Gb/s Base10: 10 Gb/s su fibra multi o monomodo (IP ) Caratteristiche SWITCH Internet SCSI iscsi sottorete ROUTER Protocollo SCSI su rete TCP/IP IETF (Internet Engineering Task Force) standard 2003 Economico Gigabit ethernet 1 Gb/s IEEE 802.3z, 802.3ab 1000baseLX, 1000baseSX, 1000baseT 4

5 SWITCH SWITCH sottorete NAS e Possono coesistere Un NAS può esser realizzato con un con collegamenti ridondati rete NAS SWITCH sottorete i dischi sono componente fondamentale delle architetture viste (architetture datacentriche) rappresentano elemento critico dell architettura devono essere quindi realizzati in modo da non penalizzare il livello di disponibilità del sistema Redundant Array of Inexpensive (Independent) Disks insieme di hard disk drive che si comportano come un unico (grande) hard disk sicurezza disponibilità prestazioni capacità 5

6 sicurezza la ridondanza consente di non avere perdita di dati anche in caso di rottura di uno (o anche più) dischi senza dovere effettuare restore (eccetto raid - 0) disponibilità il sistema è fault tolerant si ripara senza down time (hot plug disk) aspetto molto importante ha contribuito fortemente al successo dei raid affidabilità di un sistema MTBFs= 1/(1/MTBF1+ 1/MTBF /MTBFn) quindi nel l affidabilità diminuisce fault tolerance e riparabilità elevano la disponibilità prestazioni sono incrementate attraverso il parallelismo (accesso contemporaneo ai dischi dell array) vi è differenza fra prestazioni in read ed in write livelli -0 senza ridondanza, striping -1 con ridondanza, mirroring.. -5 con ridondanza, striping e parity Combinazioni: multiple level mirroring l informazione è duplicata su due dischi fisici duplexing come mirroring ma con due controller distinti 6

7 striping byte striping block striping l informazione è divisa in parti e ciascuna parte viene scritta in un disco diverso per leggere l informazione si devono leggere tutti i dischi parity il dato viene diviso in N parti (striping) si calcola una N+1esima parte (ridondanza) di modo che se si perde una qualsiasi delle N parti questa può essere ricostruita legata al parallelismo DISK 1 Record 1 (blocks 1,5) Record 2 (block 3) Record 4 (block 2) parity Record 1 (blocks 2,6) Record 2 (block 4) Si utilizza l operatore XOR Record 4 (block 3) CONTROLLER DISK 2 DISK 3 Record 1 (blocks 3) Record 2 (block 1) Record 3 Record 1 (blocks 4) Record 2 (block 2) Record 4 (block 1) DISK 4 parity proprietà dell operazione XOR A xor B xor B = A in un l informazione I viene divisa in 4 (N) parti I1,I2,I3,I4 parity se una qualsiasi delle 5 parti viene perduta può venire ricalcolata con operazione xor a partire dalle parti rimaste. si calcola la parità Ip = I1 xor I2 xor I3 xor I4 che viene anch essa scritta su disco 7

8 hardware l array è controllato da un hardware dedicato (interno od esterno) software l array è controllato dal processore di sistema con un software specifico (di solito implementato a livello del S.O.) Le prestazioni della soluzione software sono inferiori soprattutto per i livelli con striping e parity (-5) -0 senza ridondanza, striping prestazioni, capacità, bassa sicurezza e disponibilità -1 con ridondanza, mirroring prestazioni, capacità, sicurezza, disponibilità, elevato costo -5 con ridondanza, striping (block) e parity (distribuita) prestazioni, capacità, sicurezza, disponibilità backup copia dei dati su di un secondo supporto da utilizzare nel caso il primo supporto si guasti recovery backup necessario sempre (anche in presenza di ) nastro magnetico (magnetic tape, tape) elevato volume di dati costo contenuto trasportabilità backup tape library tape autoloader gestiscono un insieme di tape consentono di rendere automatico il backup autolader a partire da 6 tape (salvataggio settimanale) library fino a oltre 100 TB su centinaia di slot e decine di drive backup Disk-to-disk backup aumenta la velocità di backup e di restore consente massima automazione del backup costi elevati situazione in evoluzione In ottica di disaster recovery backup su disco e su tape 8

9 computer cluster insieme di computer che lavora come un unico computer parallelo possono condividere risorse i computer si chiamano nodi da 2- node clusters a multi-node clusters computer cluster scalabilità aggiungendo nodi (prestazione) disponibilità per raggiungere alta disponibilità > % il cluster è fault tolerant (meccanismo di takeover) computer cluster Configurazione minima 2 nodi idle standby - mutual takeover failover failback hearbeat varie implementazioni Beowulf (cluster di PC con Linux) MS Wolfpack, MS cluster (per server Windows) Sun Grid Engine 99 99,1 99,2 99,3 99,4 99,5 99,6 99,7 99,8 99,9 100 disponibilità Dimensionamento Si parte in genere da una situazione esistente: client: quantità, caratteristiche server: numero, tipologia, configurazione, funzioni sw di base e di ambiente applicazioni rete livello di servizio (service level) Internet DMZ BUSINESS TIER Router Firewall DATA TIER disk 9

10 Dimensionamento e da una previsione (da studio di fattibilità) su: nuovi utenti volumi di transazioni aggiuntivi livello di servizio richiesto aggiornamenti sw di base e di ambiente nuove applicazioni Qualità di servizio QoS Quality of Service riferito ad un utente di una applicazione: disponibilità prestazioni sicurezza Livello di servizio Service Level Rappresenta il QoS richiesto/desiderato/mantenuto Service Level Agreement SLA è il livello di servizio contrattuale in genere nei confronti di un provider esterno in caso di outsourcing, ASP Service Level Agreement SLA QoS: disponibilità prestazioni sicurezza + come si ottiene il QoS di cui sopra chi misura il QoS cosa succede in caso di non rispetto dei valori previsti evoluzione del contratto Service Level Agreement SLA disponibilità del servizio (es % dalle 8 alle 18, dal lunedì al venerdì, massimo n. 2 interruzioni/mese, per un periodo massimo di 20 minuti totali) 90 % delle transazioni con tempo di risposta inferiore a 2 secondi reazione a guasti entro (tempo).. soluzione entro (tempo)...(in funzione del tipo di guasto/disservizio) le misure del livello di servizio verranno effettuate mensilmente da (società esterna) Misura delle prestazioni attuali del sistema (prima della nuova applicazione) Definizione delle prestazioni volute (dopo l introduzione della nuova applicazione) Stima delle prestazioni (dopo l introduzione della nuova applicazione a sistema invariato) Alternative di intervento sul sistema 10

11 QoS QoS dipende dalla metrica usata per il QoS S2 S1 S1 QoS voluto workload workload DMZ BUSINESS TIER DATA TIER Internet Router Firewall disk 11