Разработка рабочей программы учебной дисциплины «Специальные дисциплины Системной архитектуры» для модуля 5 «Технология обработки данных» (стр. 3 )

Задачи современных СХД. Требования к современным СХД. Компоненты СХД. Место СХД в ЦОД.

Развиваемые компетенции:

Иметь представление:

·  О различных способах организации СХД;

·  О всех уровнях инфраструктуры СХД и компонентах, входящих в состав каждого уровня;

·  О современном уровне требований к СХД,

·  О роли и месте СХД в современном ЦОД.

Знать:

·  Основные понятия и терминологию свзязааную с СХД.

Тема 2 Носители данных в современных СХД.

Архитектура НЖМД. Архитектура накопителей на магнитной ленте и стриммерных библиотек. Твердотельные накопители. Другие типы накопителей применяемые в корпоративных СХД. Особенности применения типов накопителей в СХД. В современных СХД.

Развиваемые компетенции:

Иметь представление:

·  О архитектуре соврменных HDD.(НЖМД);

·  О архитектуре накопителях на магнитной ленте и архитектуре современных стримерных библиотек;

·  О архитектуре современных твердотельных накопителей;

Знать:

·  Основные параметры влияющие на производительность и надежность хранения данных современных устройств хранения данных;

·  Методы повышения производительности систем использующих НЖМД (HDD);

·  Особенности применение накопителей использующих стримерную ленту;

·  Особенности применения твердотельных накопителей в современных СХД. Ограничения накладываемые на использование определнных типов твердотельных накопителей в реальных системах;

·  Модельные ряды современных устройств для хранения данных основных производителей;

·  Особенности протокола SCSI используемые в СХД.

Уметь:

·  Подбирать устройства хранения данных с необходимыми параметрами в зависимости от требований, предъявлеямых к проектируемой СХД.

Тема 3 Архитектуры интеллектуальных подсистем хранения данных. RAID.

Обобщенная архитектура ИПХД. Задачи решаемые современными ИПХД. Уровни RAID. Влияние уровней RAID на надежность и производительность ИПХД. Основы конфигурирования ИПХД.

Развиваемые компетенции:

Иметь представление:

·  Об архитектуре соременных ИПХД.

·  О задачах решаемых на уровне современных ИПХД.

Знать:

·  Оснные, улучшенные, групповые уровни RAID;

·  Влиение уровня RAID на производительность и надежность ИПХД;

·  Методики оценки надежности и производительности ИПХД на основе RAID;

·  Совренные продукционные линейки ИПХД и дополнительного ПО функционирующего на уровне ИПХД основных производителей. Их характеристики, особенности применения.

Уметь:

·  Выбирать ИПХД исходя из требований предъявляемых к СХД;

·  Выбирать уровень RAID системы, параметры функционирования исходя из требований к СХД.

Владеть навыками:

·  Конфигурирования ИПХД.

Тема 4 Сети хранения данных (SAN).

Принципы организации SAN. Стандарты и протоколы SAN. Оборудование SAN.

Развиваемые компетенции:

Иметь представление:

·  О принципах организации SAN;

·  Об отличиях SAN от LAN.

Знать:

·  Принцип функционирования протокола Fibre Channel;

·  Принцип функционирования протокола iSCSI;

·  Особенности применения SAN на базе IP-сетей;

·  Принципы маршрутизации в SAN;

·  Основные коммуникационные устройства, применяемые при построении SAN;

·  Характеристики оборудования для SAN основных производителей.

Владеть навыками:

·  Конфигурирования коммуникационных устройств SAN.

Тема 5 Проектирование SAN.

Выбор топологии. Вопросы масштабируемости, производительности, доступности, безопасности при проектировании SAN. Проектирование территориально распределнных SAN. Планирование внедрения.

Развиваемые компетенции:

Иметь представление:

·  Принципах построения SAN;

·  Об основах теории надежности применительно к SAN;

Знать:

·  Этапах проектирвании SAN;

·  Основных участников проектирования SAN;

·  Особенности и целесообразность применения основных топологий SAN в зависисимости от требований к СХД;

·  Аксиомы масштабируемости SAN;

·  Методы обеспечения масштабируемости SAN;

·  Факторы влияющие на производительность SAN;

·  Принципы обеспечения производительности SAN;

·  Методы обеспечения повышения доступности решений на базе SAN;

·  Методы обеспечения безопасности на уровне SAN;

·  Методы построения территориально-рапределенных SAN;

·  Особенности использования FCIP в SAN и мультипротокольных маршрутизаторов;

Уметь:

Обосновывать проектные решения для SAN с точки зрения ROI и TCO; Определять требования к масштабируемости в зависимости от требований к СХД; Опредлять требования к производительности SAN; Определять требования к территориальнозраспредленным SAN; Проектировать территориально распредленные SAN с использованием технологии MetaSAN, а также с использованием IP-сетей. Планировать внедрение SAN и MetaSAN;

Владеть навыками:

Построения SAN.

Тема 6 NAS и CAS системы.

Подходы к реализации сетевых хранилищ данных. Обзор соврменных NAS и CAS систем основных производителей.

Развиваемые компетенции:

Иметь представление:

·  О принципах работы сетевых файловых систем;

·  О принципах организации NAS-систем;

·  Особенностях применения NAS-систем в корпоративных сетях;

·  Методиках оценки производительности NAS серверов;

·  О принципах организации CAS серверов;

Знать:

·  Характеристики современных NAS устройств основных производителей;

·  Особенности организации и основные характеристики CAS-систем основных производителей.

Уметь:

·  Выбирать модель и конфигурацию сетевого хранилища данных в зависимости от требований к СХД.

Тема 7 Кластерные архитектуры и СХД. Перспективные подходы к построению СХД.

Особенности организации кластерных систем. Применение СХД в кластерных системах. Виртуализация в СХД. Концепция UC и особенности построения СХД. Применении концепции GRID при построение СХД.

Развиваемые компетенции:

Иметь представление:

·  О принципах построения кластерных систем;

·  О типах кластерных систем и особенностях организации СХД в зависимости от типа кластерной системы;

·  О применении кластеризации в СХД;

·  О подходах к виртуализации СХД;

·  О концепции ресурсных вычислений (UC) и особенностях СХД при организации UC.

·  О концепции GRID и особенностях ее применения при построении СХД специального назначения;

Знать:

·  Компоненты кластерных систем;

·  Основы функционирования и примеры кластерных и распределенных файловых систем.

4.4  Понедельный план проведения аудиторных занятий

1 неделя – Тема 1 (лекции – 2 часа,

2 неделя – Тема 2 (лекции – 4 часа)

3 неделя – Тема 2 , тема 3 (лекции – 2 часа)

4 неделя – Тема 3 (лекции – 2 часа,

5 неделя – Тема 3 (лабораторная работа – 4 часа)

6 неделя – Тема 4 (лекции – 4 часа),

7 неделя – Тема 4, тема 5 (лекции – 3 часа)

8 неделя – Тема 4 (лабораторная работа – 4 часа)

9 неделя – Тема 4 , тема 5 (лекции – 2 часа)

10 неделя – Тема 5 (лекции – 4 часа)

11 неделя – Тема 5 (лабораторная работа – 4 часа)

12 неделя – Тема 6 (лекции – 2 часа), Тема 7 (лекции – 2 часа)

13 неделя – Зачет

4.5  Задания для индивидуальной работы

Задание №1 Носители информации (аналитический обзор)

Содержание задания: Изучение технической документации и составление аналитического обзора.

Темы для изучения и подготовки докладов:

Тема №1: SCSI Architecture Model Тема №2: Обзор линеек HDD для корпоративного применения основных производителей (по производителям, 2-3 доклада). Тема №3: Обзор линеек SSD для корпоративного применения основных производителей (по производителям, 2-3 доклада). Тема №4: Обзор линеек накопителей на магнитной ленте для корпоративного применения основных производителей (по производителям, 2-3 доклада)

Форма отчетности: Отчет, презентация (до 10 минут) с последующим обсуждением.

Задание №2 Интеллектуальные подсистемы хранения данных (аналитический обзор)

Содержание задания: Изучение технической документации и составление аналитического обзора.

Темы для изучения и подготовки докладов:

Тема №1: Обзор линеек интеллектуальных подсистем хранения данных основных производителей (HP, IBM, NetApp, EMC и др.) (по производителям)

Форма отчетности: Отчет, презентация (до 10 минут) с последующим обсуждением.

Задание №3 Оборудование SAN (аналитический обзор)

Содержание задания: Изучение технической документации и составление аналитического обзора.

Темы для изучения и подготовки докладов:

Тема №1: Обзор линеек интеллектуальных подсистем хранения данных основных производителей (Brocade, Cisco, QLogic и д. р.) (по производителям)

Форма отчетности: Отчет, презентация (до 10 минут) с последующим обсуждением.

5.  Учебно-методическое обеспечение модуля «Инфраструктура центра обработки данных»

5.1  Перечень учебных и методических материалов модуля

презентации лекций методические указания по выполнению индивидуальных работ литературные источники

5.2  Источники: основная и дополнительная литература, веб-ресурсы

Стандарт TIA-942; Строительные нормы СН 512-78; Sun Microsystems Data Center Site Planning Giude; High Performance Data Centers. A design guidelines Sourcebook Enterprise Data Center Design and Methodology. Rob Snevely Four metrics define data center «Greenness». Uptime Institute Tier Classification Define Site Infrastructure Performance. Uptime Institute Enterprise Systems Backup and Recovery. A Corporate Insurance Policy. Principles of SAN Design.

5.3  Контрольные вопросы для промежуточной аттестации

1.  Типы приложений. Типы пользователей их взгляд на ЦОД.

2.  Классификация и свойства ЦОД

3.  Состав инфраструктурных подсистем ЦОД

4.  Уровни ЦОД и их характеристики

5.  Стадии создания ЦОД

6.  Техническое проектирование

7.  Пусконаладочные работы

8.  Роли персонала и его задачи в ходе создания ЦОД

9.  Критерии выбора помещения ЦОД в здании

10. Зонирование помещения ЦОД и функциональные роли зон

11. Типы кабельных соединений. Особенности применения.

12. Монтажные шкафы.

13. Состав системы энергоснабжения ЦОД

14. Расчет мощности ИБП и ДГУ

15. Организация воздушных потоков. Риски неправильного охлаждения

16. Расчет мощности системы охлаждения

17. Типы климатических систем.

18. Типы сетевых устройств ЦОД

19. Трехуровневый дизайн ЛВС ЦОД

20. Отказоустойчивость сервисов

21. Основные типы агрегации серверов

22. Типы серверных платформ

23. Операционные системы. Область их применения

24. Сервисы вычислительной инфраструктуры. область применения

25. Хранение данных. Типы устройств хранения

26. Роль резервирования данных

27. Риски и их влияние на сервисы ЦОД

28. Создание резервного ЦОД. Используемые технологии.

29. Безопасность: физическая и информационная

30. Угрозы информационной безопасности

31. Средства обеспечения защиты информационного периметра

32. Антивирусная защита

33. Задачи, решаемые системой управления

34. Компоненты системы мониторинга и управления

6.  Учебно-методическое обеспечение модуля «Системы хранения данных»

6.1  Перечень методических рекомендаций (материалов) для преподавателей и учащихся

презентации лекций методические указания по выполнению индивидуальных работ литературные источники

6.2  Источники: основная и дополнительная литература, веб-ресурсы

Josh Judd. Principles of SAN Design. Second Edition. Infinity Publishing, 2007 Josh Judd. Multiprotocol Routing for SANs. Second Edition. Infinity Publishing, 2006 Marc Farley. Storage Networking Fundamentals: An Introduction to Storage Devices, Subsystems. Applications, Management, and File Systems (Vol 1), Cisco Press, Second Printing, 2007 James Long. Storage Networking Protocol Fundamentals (Vol 2), Cisco Press, 2006 SNIA Education Materials. . HP SAN design reference guide. Hewlett-Packard Development Company, 2009 Dhiren Patel, M. G. Venkatesha, Christopher Naddeo, Sathish NayakDynamic Multipathing. VERITAS Software Corporation, 2005.

6.3  Контрольные вопросы для промежуточной аттестации

Требования к системам хранения данных. Задачи систем хранения данных. Компоненты систем хранения данных. Обобщенная характеристика. Подходы реализации систем хранения данных. DAS подход. Достоинства и недостатки. Примеры. Сети хранения данных (SAN). Достоинства и недостатки подхода. Иерархия памяти современных ВС. Многоуровневая архитектура систем долговременного хранения данных. Накопители на жестких магнитных дисках. Устройство. Классы НЖМД. Характеристики современных устройств. Структуры данных НЖМД. Влияние архитектуры НЖМД на производительность. Оптимизация производительности дисковых подсистем. Накопители на магнитной ленте (стримеры). Классы устройств. Устройство. Характеристики современных устройств. Роботизированные библиотеки Sun Microsystems. Твердотельные накопители. Устройство. Характеристики современных устройств. Архитектуры подсистемы хранения данных. Способы реализации. Достоинства и недостатки. Задачи подсистемы хранения данных. Методы их решения. Функции подсистем хранения данных. КЭШ-память в системах хранения данных. Понятие SAM. Основные положения. Интерфейсы для подключения устройств хранения данных. PATA, SATA. Интерфейсы для подключения устройств хранения данных. Fibre Channel. Интерфейсы для подключения устройств хранения данных. SAS, Firewire, USB. RAID-массивы. Уровни RAID 0, 1, 2, 1E. Достоинства и недостатки. RAID-массивы. Уровни RAID 3, 4, 5, 5EE. Достоинства и недостатки. RAID-массивы. Уровни RAID 6. Способы организации. Достоинства и недостатки. RAID-массивы. Комбинированные уровни RAID. Достоинства и недостатки. 14 Методика оценки надежности дисковых массивов с использованием Марковских цепей. Классическая модель. Пример для RAID 5 и RAID 6. «Усиление» модели надежности для дисковых массивов с использование Марковских цепей на примере RAID 5. Метод Элиреса для оценки надежности дисковых систем (моделирование методом Монте-Карло). Оценка производительности уровней RAID. Рекомендации по применению уровней RAID для различных задач. Подходы к реализации RAID контроллеров. Зависимость архитектуры RAID-контроллера от типа интерфейса подключения НЖМД. Примеры современных RAID-контроллеров. Обеспечение надежности хранения данных и доступа к данным. Подходы с созданию удаленных копий данных (репликация данных). Основные положения. Режимы создания удаленных копий. (Режимы реплицирования данных). Реализация систем создания удаленных копий. Примеры архитектур. Множественные пути доступа к данным. Обобщенная структура DMP. Реализация DMP. Возможные конфигурации. Примеры DMP систем. Создание резервных копий. Компоненты систем резервного копирования. Классификация систем резервного копирования. Типы операций автоматического создания резервных копий. Достоинства и недостатки. Способы создания резервных копий. Управление сменными носителями. Примеры. Особенности реализации резервного копирования в SAN. Понятие виртуализации в системах хранения данных. Способы реализации. Примеры. Кластерные системы. История развития. Классификация кластерных систем. Применение кластерных систем в системах хранения данных. Компоненты кластерных систем. Системы хранения данных в кластерных системах. Кластерные файловые системы. Примеры. Архитектура EMC Celerra MPFS. Сетевые технологии для кластерных систем. GRID. Общая характеристика. Применение GRID идеологии для реализации систем хранения и обработки данных. Понятие файловой системы. Задачи файловой системы. Компоненты файловых систем. Сетевые файловые системы. NFS, CIFS. Сетевые хранилища данных (NAS). Общие архитектурные моменты. Оценки производительности NAS систем. Архитектура BlueArc Titan. Сетевые хранилища с адресацией контентом (CAS). Общие положения и принципы функционирования. Сетевые хранилища с адресацией контентом (CAS). Архитектура EMC Centera. Типы SAN. Fibre Channel. Особенности функционирования. iSCSI. Особенности функционирования. FCIP. Особенности функционирования. Проектирование SAN. Этапы проекта. Проектирование SAN. Проектирование топологии. Проектирование SAN. Обеспечение масштабируемости. Проектирование SAN. Обеспечение производительности. Проектирование SAN. Обеспечение доступности. Проектирование SAN. Обеспечение безопасности. Проектирование SAN. Проектирование территориальной распределенности. Проектирование SAN. Планирование внедрения. Понятие MetaSAN. Применение iSCSI в SAN. Применение мультипротокольных маршрутизаторов в SAN. Технологии для систем хранения данных EMC2. Технологии для систем хранения данных HP. Технологии для систем хранения данных SUN. Технологии для систем хранения данных Network Appliance. Технологии для систем хранения данных IBM.

7.  Материально-техническое обеспечение

7.1  Требования к аудиториям для всех видов занятий

№	Вид и наименование учебного мероприятия	Виды аудиторий	Необходимость проектора	Интернет	Требуемое ПО	Кол-во учащихся в группе	Видео-конференция	Продолжительность (в ак. часах)
Компьютерный класс	Потоковая аудитория	Семинарская аудитория (до 20 мест)
1	Лекции			Х	да	да	MS WXP, MS PP			42
2	Семинарские занятия			х	да	да	MS WXP, MS PP			26
3	Лабораторные занятия			X	да	да	MS WXP, MS PP, специализированное ПО для проведения лабораторных работ (согласуется дополнительно)			12

7.2  Перечень используемых программно-технических средств

Рабочее место преподавателя:

1.  Ноутбук или персональный компьютер с портом для подключения мультимедийного проектора и установленным ПО Microsoft Powet Point;

2.  Мультимедийный проектор с разрешением не ниже 1024х768;

3.  Стенд для лабораторных работ:

a.  Серверные системы (2-3 шт.) с двумя интерфейсами для подключения к SAN

b.  Коммутаторы SAN (2-3 шт.)

c.  Хранилища данных (2-3 шт.)

d.  Коммутатор LAN (1 шт.)

e.  Инфраструктура для обеспечения работоспособности лабораторного стенда (кабельная, энергопитание, кондиционирование и т. п.)

f.  Специализированное ПО для SAN (управление, мониторинг, оценка производительности и т. п.)