SAN: recupero dati da Storage Area Network

Quando si gestiscono grandi volumi di dati, come nei data center o nei servizi cloud, affidarsi a singoli dischi rigidi non è pratico. I dati risulterebbero dispersi tra più computer e dovrebbero essere trasferiti attraverso la rete Ethernet, causando rallentamenti significativi.

Le Storage Area Network (SAN) nascono per risolvere questo problema. Si tratta di reti che connettono vari dispositivi di archiviazione ai server e che funzionano in modo indipendente rispetto alla LAN. Introdotte nei primi anni ‘90, inizialmente erano accessibili solo alle grandi aziende a causa degli elevati costi di implementazione. Con il tempo, la riduzione dei prezzi e la diffusione di soluzioni preconfigurate, sono diventate popolari, anche grazie alla velocità offerta dai protocolli di trasferimento Fibre Channel.

Le SAN continuano a evolversi, adattandosi alle nuove tecnologie per offrire flessibilità e prestazioni sempre maggiori. Tuttavia, come ogni soluzione di archiviazione, presentano vantaggi, svantaggi e rischi, tra cui la possibilità di perdita di dati. Nei prossimi paragrafi analizzeremo il loro funzionamento, il loro grado di sicurezza e le strategie di recupero dati.

Come funziona una Storage Area Network

Una Storage Area Network è una rete che collega i server ai dispositivi di archiviazione tramite fibra ottica, offrendo un’alta velocità di trasferimento. Rispetto ad altre tecnologie di storage come i NAS, utilizza una rete indipendente, il che la rende ancora più veloce. Attraverso una SAN è possibile connettere diversi server a pool di archiviazione multipli, trattati come un’entità autonoma e solitamente configurati in RAID per aumentare le prestazioni e la sicurezza dei dati.

Componenti

Una SAN è strutturata su tre livelli, ognuno con una funzione specifica.

Il layer host è l’insieme di computer dotati di proprio hardware e software, usato dagli utenti per accedere ai dati. Per connettersi alla SAN, ogni computer deve possedere una doppia scheda HBA (Host Bus Adapter) Fibre Channel, oltre alla scheda LAN per comunicare con gli altri host. Tra i protocolli utilizzati, oltre al Fibre Channel, troviamo InfiniBand e iSCSI, ciascuno con caratteristiche e costi differenti.

Il layer fabric è l’infrastruttura di rete composta da switch SAN, cavi, gateway e bridge di protocollo. Gli switch connettono gli host ai dispositivi di archiviazione, fungendo da nodo di interscambio. Si parla di infrastruttura e non semplicemente di rete perché i percorsi di comunicazione sono ridondanti, garantendo continuità operativa anche in caso di guasti.

Il layer storage è costituito dai dischi fisici, generalmente raggruppati in array RAID. I livelli più comuni in una SAN sono i RAID 5, 6, 50 e 60. Gli array sono dotati di processori doppio (SP) con porte Fibre Channel per la connessione agli switch. A livello logico, ogni RAID o partizione è mappato con un LUN, cioè un numero identificativo per essere letto e utilizzato dai diversi host (un po’ come le unità C e D dei dischi rigidi).

Funzionamento

Quando un utente vuole accedere ai dati, il layer host invia una richiesta alla rete di archiviazione. Il modulo HBA prende in carico il comando, lo traduce in pacchetti Fibre Channel e lo trasmette al livello storage tramite gli switch SAN. Il layer storage riceve la richiesta, la processa e restituisce i dati seguendo lo stesso percorso inverso fino all’host.

Una SAN opera su una rete separata dalla LAN, evitando i limiti di larghezza di banda tipici delle reti Ethernet. Grazie a un'infrastruttura dedicata, i server accedono ai dati attraverso un canale esclusivo, garantendo velocità elevate e supportando i carichi di lavoro senza compromettere le prestazioni della rete locale.

Topologie

La topologia SAN definisce il modo in cui i layer host, fabric e storage sono connessi. Nelle reti basate su Fibre Channel, vengono usati due parametri fondamentali per valutare le prestazioni e la sicurezza: gli hop e gli Inter-Switch Link (ISL).

Gli hop sono i passaggi di un frame da uno switch all’altro. Un numero elevato di hop aumenta la latenza, rallentando la trasmissione dei dati. Per ridurre questo effetto, si ottimizza la disposizione degli switch e i percorsi di rete.

Gli Inter-Switch Link sono i collegamenti tra due switch differenti che consente il traffico tra i diversi segmenti della rete. La loro presenza permette ai dispositivi connessi a switch differenti di comunicare tra loro, migliorando la ridondanza e la resilienza della rete.

Esistono vari tipi di topologia, ognuna con i suoi vantaggi e svantaggi in termini di risorse, efficienza e scalabilità.

La topologia punto a punto collega direttamente i layer host e storage, offrendo una larghezza di banda completamente sfruttabile e semplicità di configurazione. Tuttavia, è limitata alla distanza massima tra server e storage e dal numero di connessioni disponibili, rendendola poco scalabile e raramente utilizzata nelle grandi infrastrutture.

La topologia a stella utilizza uno switch centrale per la connessione tra host e storage. Se lo switch supporta ISL, può essere collegato ad altri switch per formare reti più estese. Questo modello offre maggiore scalabilità e ridondanza rispetto al punto a punto, ma un unico switch centrale non offre nessuna tolleranza ai guasti.

La topologia a maglia completa prevede che ogni switch sia connesso a tutti gli altri. Questo significa che host e storage possono comunicare tra di loro con un solo hop anche se collegati a switch diversi, riducendo la latenza e minimizzando i colli di bottiglia. Il limite di questa configurazione è la scalabilità. Dato che ogni switch deve avere una connessione con tutti gli altri, l’espansione della rete porta a un uso elevato di hardware e cablaggi, rendendo questa topologia poco praticabile su larga scala.

La topologia a maglia parziale collega solo gli switch critici o ad alto traffico, lasciando gli altri con percorsi indiretti. Alcuni dispositivi devono perciò attraversare più hop per comunicare tra loro, con un leggero aumento della latenza. La presenza di percorsi alternativi garantisce una buona ridondanza e scalabilità, poiché l’espansione richiede meno porte e meno cablaggio. Tuttavia, la posizione degli switch deve essere progettata strategicamente per evitare colli di bottiglia o latenze.

La topologia ad anello prevede che ogni switch sia connesso a due adiacenti, formando una struttura circolare. Questa configurazione consente a qualsiasi dispositivo di comunicare con gli altri e i dati possono viaggiare in due direzioni. Se un collegamento salta, il traffico può essere instradato nella direzione opposta anche se aumentano gli hop e la latenza.

La topologia core-edge è composta da un nucleo (core) e dalla periferia (edge). Il nucleo è costituito da uno o più switch director ad alte prestazioni, mentre la periferia è composta da switch meno potenti per connettere dispositivi con prestazioni inferiori. Questa struttura riduce i colli di bottiglia e semplifica l’espansione della rete, ma richiede un grado di ridondanza a livello di nucleo per evitare interruzioni critiche.

SAN vs NAS vs DAS

L’archiviazione accessibile da un server si divide in due categorie principali: locale e di rete.

Il Direct Attached Storage (DAS) è una soluzione locale in cui i dischi sono collegati direttamente al server tramite interfacce SATA, SAS o NVMe. Nonostante la connessione diretta garantisca la massima velocità di trasferimento, presenta limiti di scalabilità e flessibilità. Lo storage è vincolato a un singolo dispositivo e l’accesso da remoto è possibile via LAN a una velocità che dipende dalla larghezza di banda e dal traffico.

La Storage Area Network (SAN) è un’infrastruttura dedicata esclusivamente all’archiviazione, separata dalla LAN. Questo isolamento consente di progettare un ambiente altamente scalabile e performante, ottimizzando i flussi di lavoro. Una SAN permette di connettere centinaia di dischi, organizzarli in array e gestire accessi in modo dinamico. Inoltre si possono aggiungere i server senza modificare l’architettura di rete.

Il Network Attached Storage (NAS) è un altro tipo di archiviazione di rete, che utilizza protocolli basati su file come SMB e NFS. Funziona come un server di storage centralizzato, accessibile da più dispositivi tramite rete LAN. La principale differenza tra NAS e SAN sta nella gestione dei dati: una SAN opera a livello di blocco, un NAS a livello di file.

SAN: vantaggi e svantaggi

Le Storage Area Network (SAN) offrono numerosi vantaggi che le rendono una soluzione ideale per l'archiviazione e la gestione avanzata dei dati. tra questi ricordiamo:

• Velocità di trasmissione : utilizzano la fibra ottica che raggiunge i 5 Gbps di velocità e offre le massime prestazioni attualmente disponibili. 
• Sicurezza dei dati: supportano diverse misure di sicurezza e la segmentazione di rete, rappresentando un'ottima soluzione per conservare i dati sensibili. 
• Backup centralizzato:  trasmettono i dati a livello di blocco ma possono replicarli nella loro interezza in una posizione centrale. In caso di fallimento di un server, subentrano gli altri che attingono i dati dal backup centrale. 
• Tolleranza ai guasti: in caso di guasti o manutenzione, prevedono percorsi ridondanti che reindirizzano il traffico e garantiscono la continuità operativa. 
• Scalabilità e flessibilità: dividendo i server dallo storage, permettono di aggiungere entrambi i tipi di dispositivo senza interruzioni o complesse riconfigurazioni. Inoltre, consentono la localizzazione in ambienti separati e adatti alle caratteristiche degli ambienti di lavoro.

Le SAN presentano anche dei limiti che le rendono poco ideali e convenienti in alcune circostanze, come:

• Costi: prevedono una grande quantità di hardware, tra cui switch, cablaggi, UPS e rack. L’investimento ha senso solo se l’azienda necessità di molti server.
• Complessità di gestione: richiedono competenze avanzate per la configurazione e la manutenzione, rendendo spesso necessaria la presenza di personale IT specializzato.
• Scarsa mobilità: sono un’infrastruttura rigida e difficilmente trasportabile, poiché i componenti devono essere installati in un ambiente dedicato. Perciò non sono adatte a contesti in cui è necessaria una rapida riconfigurazione o spostamenti per cause esterne.

Recupero dati da Storage Area Network

Anche le SAN, con la loro elaborata e ridondante architettura, possono subire delle perdite di dati. Le conseguenze di un'interruzione causano numerosi disagi, soprattutto in contesti come cloud service e data center in cui i clienti non possono accedere ai servizi.

Le cause più comuni di perdita di dati in una SAN sono: 

• Guasti hardware: dischi rigidi, cavi, switch e server sono dispositivi soggetti all'usura, a sbalzi di tensione o a danni fisici. Nonostante le SAN utilizzino i RAID per offrire ridondanza dei dati, anch’essi non sono infallibili.
• Corruzione dei dati: la corruzione è causata da diversi eventi, come interferenze elettromagnetiche, radiazioni cosmiche o l'usura dei dischi rigidi.
• Minacce informatiche: malware e ransomware possono introdursi nelle SAN provocando la corruzione, la cancellazione o il furto delle informazioni e rendendo il recupero dei dati piuttosto complesso.
• Errori umani: gli errori più comuni sono le configurazioni errate o la cancellazione di file. Anche una piccola modifica può rendere la rete inaccessibile.
• Problemi al firmware: includono bug o problemi di compatibilità tra hardware e software. Anche gli aggiornamenti e le patch, che sono solitamente consigliate, a volte possono provocare problemi inaspettati.

Il processo di recupero dati da una Storage Area Network può variare da caso a caso, e ogni scenario ha le sue sfide e la sua complessità. Date le possibili cause, il primo passo è analizzare i problemi ed elaborare una strategia il più tempestiva possibile per evitare i disagi causati dal malfunzionamento di rete.

Il processo di recupero dati nelle SAN

Le SAN sono infrastrutture ingombranti e non possono essere facilmente spedite in laboratorio. Tuttavia, se il numero di guasti rientra nella tolleranza prevista dal RAID interessato, è possibile recuperare i dati senza spostare l’intero sistema.

A differenza degli storage tradizionali, non consentono una lettura diretta dei dati perché i dischi sono gestiti da controller proprietari. Per accedere, bisogna rimuovere i dischi dagli alloggiamenti e collegarli a un server o a un computer dotato di adattatori adeguati, dato che utilizzano interfacce come SAS o Fibre Channel, e solo raramente SATA.

L'efficacia del recupero dipende anche dalle azioni tempestive dell’amministratore di rete. Per evitare la sovrascrittura permanente dei file, si consiglia di impostare i file in modalità di sola lettura. Se possibile, per semplificare il recupero, sarebbe ideale salvare i metadati e journal del file system in una posizione sicura.

Il recupero dei dati da una SAN avviene in più fasi e varia a seconda della gravità del problema. In genere, il processo prevede la ricostruzione della configurazione RAID, la riorganizzazione e il ripristino del file system, e il salvataggio dei file recuperati in un’area sicura.

Una SAN utilizza di solito il RAID come base per l’archiviazione, ma i dati non vengono gestiti direttamente dal server. Un software specifico del produttore organizza lo spazio fisico del RAID in un sistema virtuale, suddividendolo in blocchi che formano i volumi logici. La relazione tra questi volumi e i dati fisici nel RAID è regolata da metadati salvati separatamente. Perciò, per recuperare dati da una SAN, occorre affrontare tre fasi principali: 

• ricostruire i set RAID
• interpretare i metadati per riorganizzare i blocchi di dati  
• abilitare la traduzione degli indirizzi nel software di recupero. 

Per ricostruire i set RAID, bisogna caricare le immagini disco. Eseguiamo sempre delle copie dei dischi e lavoriamo su immagini per preservare l’originalità dei file. Se il software riconosce i componenti della SAN li contrassegna con un’icona specifica e tenta di ricostruire automaticamente la configurazione. Ma se i metadati sono danneggiati, dobbiamo ricreare manualmente l’array e identificare le varie versioni. Se alcune unità non vengono riconosciute, è possibile assegnarle manualmente. Una volta resi leggibili, i volumi diventano accessibili per la scansione.

Mentre la ricostruzione RAID segue procedure standard, l’analisi dei metadati è complessa e richiede competenze avanzate. DataLab offre questo servizio utilizzando software che permettono di assemblare i volumi SAN basandosi su file di mappatura esterni (*.dsk), i quali contengono le informazioni necessarie per ricollegare i dati ai loro indirizzi fisici nel RAID. Una volta ottenuto il file di mappatura, è possibile utilizzarlo nel software proprietario per creare una replica virtuale del volume SAN e procedere con il recupero dei dati.

Uno scenario diverso è quello del recupero in laboratorio dei dischi danneggiati in assenza di backup. In questo caso i dischi devono essere aperti o riparati in camera bianca utilizzando dischi donatori. Una volta avviati i supporti, è possibile estrarre i dati.

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DataLab è un punto di riferimento nel recupero dati da dispositivi di archiviazione, infrastrutture SAN e array RAID, offrendo soluzioni avanzate per ripristinare informazioni critiche anche in scenari complessi. Grazie alla nostra esperienza e ai nostri strumenti all’avanguardia, garantiamo interventi efficaci per il recupero di dati persi o danneggiati, minimizzando il rischio di perdita definitiva. 

Che si tratti di un guasto hardware, di un errore umano o di un attacco informatico, il nostro team è pronto a fornire assistenza professionale su misura per le esigenze di ogni cliente. Per scoprire i nostri servizi o richiedere una consulenza personalizzata, visita la sezione dei nostri servizi o scrivici utilizzando il modulo di contatto.