How to Build Home SAN by ZFS

How to Build Home SAN by ZFS

كلنا نعرف الاهمية القصوى لل Shared Storage فى عالم التكنولوجيا التخيلية لكى نستطيع الاستفادة منها بكل مميزاتها وبالذات فى الجزء الخاص ب ال HA ,Cluster and DRS

لذلك عندما فكرت بعمل Home Lab جديد فكرت ان اقوم بعمل SAN حقيقية وبسرعة عالية لكن كما نعرف ان ال SAN اسعارها غالية جدا

لذلك فكرت ان اقوم بتصميم وتجميع SAN فى المنزل بسعر رخيص ولكن بامكانيات جبارة

وهذا اخذ منى الوقت الطويل لتنفيذة وتجربتة عشرات المرات للوصول الى افضل نتائج لذلك احبب ان انقل لكم هذة التجربة لكى يستفاد منها الجميع

قبل ان ابدا احب اوضح نقطتين اعرف ان الغالبية بيكونوا مبهمين وهم:

• يجب ان تفهم الاول الفرق بين ال SAN and NAS والفرق بين ال FC – ISCSI – FCOE – NFS – وهم لهم العشرات من المقالات على الانترنت يمكن التعرف عليهم وايضا انا كنت شارحهم فى الكورس ال VCPعلى الموقع
• وحدة قياس سرعة ال SAN هى ال ( I/O) وليس عدد الهاردات فقط او المساحة كما يعتقد الكثير للاسف من المتخصصين

الهدف :

عمل SAN Storage لتلبية اغراض العمل فى ال Home Lab وتنفيذ وتطبيق عليها العديد من التطبيقات الجديدة وتكون اهم معيار فيها السرعة وليس المساحة وان تعطى سرعة I/O عالية

التنفيذ :

لتحقيق هذا الهدف فكرت فى عدة حلول منها شراء NAS storage صغيرة مثل ال WDsاو ال Iomega ووضع فيها SSD HD لكى تكون سرعتها عالية او البحث عن SAN Used من استعمال الخارج لكن لم اجد اى شئ مناسب كل اللى وجدتة كان قديم جدا ولا يدعم البروتوكلات الجديدة فى التوصيل مع السيرفرات

لذلك فكرة ان استخدم تطبيقات لعمل SAN Software وانا لى خبرة فى هذا الجزء وطبقته فى العديد من الكورسات وهو يعمل جيدا لكن السرعة الخاصة بال I/O كان بطيئة

حتى بالصدفة كنت بقراء بعض المقالات عن ال Flash Cash وال Storage Acceleration وقراءت عن شئ يسمى ال ZFS ومن هنا بدءت رحلة البحث عنة

تكنولوجيا ال ZFS :

هو عبارة عن تطبيق يقوم بعمل Storage Array و File System وCompression وغيرها من الوظائف لكن الاهم من كل ذلك انة يقوم بعمل شئ سحرى وهو

انة يقوم بعمل باستخدام ال RAM and SSD and SATA or SAS HD مع بعض لعمل Pool و LUN

ولكى نفهم اكثر هو يقوم باستخدام ال RAM كاول مستوى لل Cache بمعنى ان اى شئ يعمل الان من تطبيقات او غيرها بيكون موجود على الهارد العادى لكن عندما يعمل يقوم بالعمل على ال RAM ويستخدمها فى القراءة والكتابة مما يعطينى سرعة كبيرة فى ال I/O ويسمى هذا الاسلوب بال ARC – كلنا نعرف ان سرعة ال RAM اسرع الاف المرات من ال SATA HD

ويقوم بعمل مستوى ثانى لل Cache وهو ال SSD HD وهو يحولة ايضا للعمل للتطبيقات الموجودة فى الهاردات العادية مثل ال SATA – مما يعطينا سرعة كبيرة لل I/O لاننا نعرف طبعا ان ال SSD اسرع عشرات المرات من ال SATA

وهو لة اسلوب فى العمل اننا ممكن نستخدم ال SSD فى ال Read Cache وتسمى هذة الخاصية بال L2ARC او نستخدمة فى ال Write وتسمى هذة الخاصية بال ZIL ويمكننا عمل الاتنين لكن كل خاصية على هارد SSD لوحدة وهذا بالفعل ما فعلتة

المستوى الثالث لعمل التطبيقات وغيرها هو ال Normal HD مثل ال SATA or SAS وهو بالفعل موجود علية كل الداتا الخاصة بنا لان ال RAM and SSD نستخدمهم فقط فى ال Cache وليس فى حفظ الداتا

اذن فكرة هذة التكنولوجيا تعتمد على ال Storage Acceleration باستخدام ال RAM and SSD ك Cache للداتا الموجودة لدينا – هذا الفكرة حاليا مسيطرة على كل الشركات والكل عنده حلول لتسريع الداتا ومنها VMware باستخدام الvFlash

لمعلومات اكثر عنها من خلال هذة الروابط :

http://en.wikipedia.org/wiki/ZFS

https://www.oracle.com/storage/nas/index.html

تكنولوجيا ال ZFS هى ليست بالجديدة ولو نظرنا لتاريخها هنجد انها بدءات كفكرة عام 2001 بواسطة مهندسين فى شركة SUN لكن لم يتم تطويرها والبدء فى تنفيذها بالفعل الا عام 2004 وبدواء فى استخدامها ودمجها فى ال SUN Solaris فى عام 2005 كمنتج مجانى Open Source متاح للجميع من هنا بدء الاستخدام الفعلى له بعد ما اشترت Oracle شركة SUN اصبح هذا التطبيق تابع لها

وحاليا هناك عشرات الشركة التى تعمل فى مجال ال Storage تقوم بهذة التكنولوجيا فى منتجاتها وتطورها وتبيعها لعملائها

وهذة قائمة ببعض من يطورها ويبيعها :

http://open-zfs.org/wiki/Companies

البناء الفعلى :

بعد ما فهمت فكرة هذة التكنولوجيا بدءات البحث عن الهاردوير المناسب لبناءها وطبقا لفهمنا لاسلوب العمل نحتاج الى التالى :

• Server
• RAM
• SSD HD
• SATA or SAS HD
• External NIC with 2 Port أختيارى
• Switch 10/100/1000 اختيارى
• OS Support ZFS

وبالفعل بداءت فى البحث عن سيرفر استعمال خارج يكون Tower ووجدت العديد منها التى نسميهم WorkStation سواء DELL or HP والسوق مليئ بهم المهم يكونوا فيهما SATA or SAS فى البوردة كتير لتوصيل عدد كبير من ال HDD

وانا قمت بشراء بالفعل جهاز يعتبر قديم وهو ال HP X8400 ويوجد احدث منة الكثير

بالنسبة لل RAM كما فهمنا انة تستخدم كا First Level of Cache لذلك يجب الاخذ فى الاعتبار انها كلمت كبر حجمها كان الاداء افضل انا قمت باضافة 16 جيجا رام داخل هذا الجهاز لاستخدامهم اقل شئ هو 8 جيجا ويمكن الزياردة على ذلك

وسواء كانوا DDR 2 or 3 لا تفرق كثيرا

وقمت بالبحث عن ال SSD فى السوق طبعا هناك الكثير والكثير من الانواع والماركات والاحجام صراحتا موضوع شراء واختيار ال SSD صعب للغاية لانة يحتاج الى خبرة طويلة وبحث لاختلاف سرعاتهم بشكل مخيف – لكن فى النهاية انا قمت بشراء 2 هارد SSD سامسونج كل واحد 128 جيجا مستعملين – هناك مساحات اكبر واسرع من هذا الموديل بكثير لكن كنت احتاج الى توفير

قمت بشراء 3 هارد SAS بسرعة 15K ومساحة كل واحد 147جيجا وهو يركب على ال SATA Cable – ويمكن استخدام SATA عادى باى احجام لكن يستحسن ان يكون الهاردات بنفس الحجم لاداء افضل

ولزيادرة السرعة ال Traffic قمت بشراء كارت NIC اضافى ب 2 Port بسرعة 1 جيجا ووضعتة داخل السيرفر من الكارت الموجود فية بالفعل وقمت بعمل Network Teaming لهم من خلال ال OS

سوتش لكن يكون سرعتة 10/100/1000 وهو اختيارى لكن يفضل لتسريع النقل بينهم وتاثيرة كبير جدا ومحسوس

بالنسبة للسوفت وير هناك العشرات من الOS والسوفت وير الموجود فية ال ZFS لكنى فضلت ان يكون ال OS متخصص فى الاساس لمجال ال Storage لذلك اخترت FreeNAS للعمل علية وهو مجانى ومتاح للجميع

قمت بتجميع كل هذا الهاردوير مع بعض وقمت بعمل Setup for FreeNAS علية وهو سهل جدا

وبعد ذلك قمت بعمل ZFS Pool تحتوى ال SSD كا Read and Write Cache وطبعا ال RAM تعمل بدون اى اعدادات

ومعهم ال SAS HDD

وبعد ذلك قمت بعمل LUNs من هذة ال Pool وتشغيل بروتوكل ال iSCSI ويمكن طبعا استخدام ال NFS ايضا لكن افضل ال iSCSI

وعمل Network Teaming لل 3 Port لكى يعملوا مع بعض

وتوصيل الكابلات كلها بالسوتش ومن ثم الى السيرفرات

طبعا انا عرضت الاعداد بشكل سريع وهو يحتاج الى توضيح اكثر لكن للاسف ضيق الوقت يمنعنى حاليا عن التوضيح اكثر او عمل فيديو يشرح الموضوع بالتفصيل ولكن ندعو ان الله ان يكون هناك وقت لعمل ذلك

ومن هنا بعمل دعوة لمن يستطيع ان يقوم بتطبيق هذا الموضوع وشرحة لاخوانة وسوف نقوم بنشرها باسمة فى الموقع

لكن بشكل مؤقت هناك العديد من الفيديوهات التعليمية على يوتيوب تشرح كيفية اعداد ال FreeNAS بشكل عام و ZFS بشكل خاص ويمكن البحث بهذا الاسم فى اليوتيوب ZFS storage وسوف يعرض لكم الكثير من الفيديو المفيدة

النتيجة :

طبقا للهاردوير المذكور والاعدادات استطعت ان اصل الى الوصول الى SAN تعمل ب ISCSI وسرعتها تصل ال 10000 I/O عشرة الاف

ووصل مجمل سعرها الى ما يقارب من ال 3300 جنية من غير السوتش

طبعا لو بحثنا عن SAN حقيقة تستطيع ان تعطينا نفس عدد ال I/O الذى وصلنا له كان يجب ان نقوم بدفع هذا الرقم السابق لكن مضروب فى 50 ضعف

فى النهاية :

الموضوع مهم للغاية ان يكون لديك SANللعمل عليها حتى سواء فى العمل او فى المنزل والان اصبح لدينا الاختيارت لعمل ذلك بتكاليف بسيطة جدا عن الماضئ

انا لا اقول ان هذا التكنولوجيا بديلة عن ال SAN الحقيقية – بالطبع لا- فى العمل لا يفضل العمل بهذا الاسلوب

بالنسبة للهاردوير المستخدم يمكن زياردة وتغيير الموديلات طبقا لاحتياجاتك وهذا ما هو الا تجربة شخصية وليست كمرجع او شئ

الاسعار الموجودة هى ما قمت الشراء بة فى وقت الشراء ويمكن ان تزيد او تقل طبقا للسوق وكما نعرف اننا لا نقدم خدمات بيع او شراء لاحد

نتمنى فى المستقبل ان نقوم بعمل فيديو يشرح هذا الموضوع بشكل اعمق او يتطوع احد ويقوم بذلك

ونتمنى التوفيق للجميع