Выпускаемые сегодня внешние дисковые массивы среднего класса и начального уровня построены по модульному принципу. Модульность позволяет уменьшить расходы на первоначальную конфигурацию массива, экономит место в ЦОДе, поскольку в этой же стойке можно разместить другое оборудование (серверы, ленточную библиотеку, коммутаторы) и позволяет постепенно наращивать емкость массива установкой в стойку дополнительных дисковых полок.
Массивы среднего класса отличаются от моделей начального уровня ценой (ценовая граница между этими двумя классами проходит на уровне 25 тыс. долл.), большей масштабируемостью и производительностью контроллеров массива. Если массивы entry-level обычно поддерживают не более 120 жестких дисков и рассчитаны на обслуживание нескольких серверов стандартной архитектуры (они часто применяются для построения отказоустойчивых двухузловых кластеров), то массивы
Еще одно, и даже более важное отличие массивов среднего класса от высшего — это число контроллеров, от которого зависит общая производительность и отказоустойчивость дискового массива. В классических mid-range-массивах поддерживается только два контроллера. Хотя уже появились массивы этого класса, которые масштабируются свыше двух контроллеров, по этому показателю они сильно отстают от систем high-end, в которых устанавливается до нескольких десятков контроллеров.
Классическая функциональность массивов среднего класса
Практически все системы среднего класса реализуют наиболее популярные варианты объединения дисков в RAID-массив, а именно — RAID пятого и шестого уровней, обеспечивающие распараллеливание операций ввода/вывода дисков в сочетании с защитой от потери данных из-за сбоя одного или двух дисков массива.
Все массивы среднего класса поддерживают наиболее распространенные серверные ОС — Windows, Linux и коммерческий Unix (прежде всего Solaris), поэтому их можно использовать для консолидированного хранения данных в ЦОДах, где применяются серверы разной архитектуры (за исключением серверов на базе закрытых архитектур). Они также могут использоваться в качестве общей системы хранения серверных кластеров высокой доступности.
Практически стандартной для массивов этого класса стала функция мгновенных снимков (snapshots), с помощью которых удобно, не прерывая основные операции массива, производить резервное копирование или делать копии больших объемов продукционных данных для углубленного анализа или тестирования новых версий приложений.
Для защиты данных от потери из-за крупных аварий в массивах среднего класса традиционно применяется удаленная репликация на такую же модель массива, установленную на отдельной площадке.
Новые задачи — новый функционал
Последние два-три года отмечены быстрым ростом продаж дисковых массивов среднего класса, который не смог остановить даже спад мировой экономики. Например, по оценкам Gartner, в середине 2010 г. продажи этих систем хранения выросли почти на 10% по сравнению с уровнем лета 2009 г.
Помимо непрерывного роста объемов данных корпоративных приложений, которые хранятся на дисковых массивов, увеличению спроса на системы среднего класса способствовало также внедрение серверной виртуализации, для которой, как правило, требуется дисковый массив не только большой емкости, но и с высокой производительностью ввода/вывода, надежностью и гибкостью конфигурации. Второй новый фактор роста спроса на дисковые массивы класса
Из технологических новинок последних лет прежде всего стоит отметить концепцию Unified Storage, впервые предложенную NetApp и затем взятую на вооружение другими вендорами. Если раньше все системы хранения четко делились по способу подключения к сети на системы для сетей хранения SAN, использующие блочный доступ к данным и интерфейс Fibre Channel, и NAS-системы, подключающиеся к локальной сети Ethernet и предназначенные для хранения файлов, то системы Unified Storage способны работать и в составе SAN, и как NAS-система. В результате на одной системе можно хранить как данные корпоративных приложений, которые используют блочный доступ (например, базу данных ERP-системы), так и файлы пользователей. В результате такой консолидации экономятся затраты на приобретение систем хранения и их обслуживание.
Дополнительным стимулом для реализации Unified Storage на практике становится внедрение
Вообще, последняя вытесняется новыми, более доступными по цене и стандартизированными технологиями не только на уровне сети, но и на уровне внутренней архитектуры массивов. Так, почти все представленные за последние полгода новые дисковые массивы среднего класса построены на базе технологии Serial Attached SCSI (SAS), которая существенно упрощает проектирование новых систем по сравнению с использованием Fibre Channel, позволяет применять стандартные компоненты и устанавливать в массивах более дешевые диски SATA большой емкости (в некоторых массивах предыдущего поколения их также можно было применять, однако для этого они должны были быть снабжены специальными коннекторами Fibre Channel и поэтому обходились дороже, чем стандартные SATA-диски). Еще одно новшество дисковых массивов рассматриваемого класса — поддержка
Твердотельные диски (SSD) практически уже стали стандартным компонентом современных дисковых массивов. Несмотря на значительно более высокие по сравнению с жесткими дисками цены эти накопители позволяют существенно улучшить «скорострельность» дискового массива и очень эффективны для хранения тех данных, к которым чаще всего осуществляются запросы, например, в транзакционных приложениях. По производительности ввода/вывода данных один диск SSD может заменить целую полку скоростных жестких дисков SAS, что не только оправдывает его более высокую стоимость, но и существенно уменьшает место, необходимое для дискового массива, и его энергопотребление.
Комбинирование твердотельных дисков со скоростными жесткими дисками SAS и более медленными SATA-дисками большой емкости позволяет внутри одного массива организовать несколько уровней хранения данных с разными показателями скорости доступа и стоимости хранения одного гигабайта. Для максимальной эффективности многоуровневого хранения требуются механизмы автоматического перемещения данных по определенным правилам между разными уровнями хранения, например, чтобы без участия системного администратора сам дисковый массив переводил данные, к которым стало меньше запросов или они устарели, с твердотельных дисков на более медленные жесткие диски SAS, а затем — и на SATA-диски. Такой механизм реализован, например, в EMC Clariion CX4/VNX, IBM Storwize V7000 (с помощью технологии Storage Easy Tier) и дисковых массивах компании Compellent, которую в конце прошлого года купила Dell.
Сокращение расходов на хранение данных обеспечивает также и применение в некоторых массивах технологий дедубликации и онлайнового сжатия. Первоначально дедубликация использовалась для устранения повторного копирования идентичных наборов данных при резервном копировании на дисковые библиотеки, но затем она была расширена и на хранение других типов данных, прежде всего на образы виртуальных машин VMware, в которых многие данные повторяются.
Еще одна функция — thin provisioning — помогает сократить первоначальные расходы на закупку систем хранения. При традиционном подходе дисковые массивы закупаются с большим запасом по емкости в расчете на рост объемов данных в будущем. Поэтому часть дисков массива крутится вхолостую несколько месяцев до того, как на эти диски будут записаны первые данные. Для покупателей было бы выгодней покупать массив в той конфигурации, которая соответствует текущим объемам данных, и потом постепенно, по мере роста данных, докупать и устанавливать дополнительные диски, однако тогда при каждом расширении емкости массива придется останавливать приложения, чьи данные хранятся на массиве, и заново выделять им емкость. Если такие операции выполняются достаточно часто, они создают существенную нагрузку на системного администратора и негативно влияют на степени доступности важных для бизнеса приложений. К концу прошлого десятилетия эта функция стала стандартным функционалом массивов среднего и старшего класса. При использовании thin provisioning емкость выделяется приложениям не напрямую (т. е. на уровне отдельных дисков), а из виртуального пула, в который объединены все диски массива. Виртуальную емкость из этого пула можно выделить с расчетом на рост данных в будущем, причем физическая емкость может быть намного меньше емкости выделенному приложению виртуального тома. Поэтому в этом случае расширение емкости не нарушает работу приложений и не требует заново прописывать их настройки.
Дополнительной к thin provisioning является функция thin reclamation, т. е. возврата в виртуальный пул той части емкости виртуального тома, которая оказалась ненужной приложению (например, из-за завышенного прогноза роста данных или при удалении больших объемов данных приложения). Для thin reclamation требуется, чтобы система хранения узнала, что приложению определенная емкость не нужна.
Для сокращения энергопотребления и тепловыделения дисковых массивов ряд вендоров реализовали в своих системах функцию spin-down, которая временно останавливает те диски, к которым в последнее время не было обращений. Прежде всего эта функция применяется к SATA-дискам, на которых обычно хранятся редкозапрашиваемые данные.
Среди новых функций, обеспечивающих дополнительную защиту от аппаратных сбоев, стоит отметить применяемую некоторыми вендорами (например, HDS) архитектуру контроллеров active-active с балансировкой нагрузки между двумя контроллерами массива, и реализованную функцию удаленной репликации между тремя площадками для поддержания доступа к данным в случае катастроф. Иногда применяется многоузловая конфигурация контроллеров, что позволяет минимизировать падение производительности при выходе из строя одного из них.
При разработке новых дисковых массивов сегодня большинство вендоров ориентируются на применение компонентов, выпускаемых для серверов стандартной архитектуры, например, процессоров Intel Xeon. Эта стандартизация позволяет избавиться от больших затрат, связанных с разработкой и производством специализированных ASIC и сосредоточиться на программно-реализуемом функционале, который в будущем можно будет перенести на новые процессоры Intel. Например, уже упоминавшийся HP P4000 (LeftHand) в качестве аппаратной платформы контроллера массива использует серверы стандартной архитектуры HP ProLiant, к которым подключаются внешние дисковые полки, IBM Storwize V7000 — аналогичные серверы IBM System X, а в только что представленном EMC VNX установлена только одна микросхема ASIC. В продуктах 3Par с помощью ASIC на аппаратном уровне реализован механизм thin provisioning.
В данной статье описаны наиболее типичные подходы, с помощью которых реализуются основные функции современных СХД среднего класса. Вместе с тем следует учитывать, что в отдельных моделях используются свои фирменные подходы.
Подробнее о свойствах современных СХД среднего класса читайте в статье «Дисковые массивы стали умнее», "Бесстселлеры ИТ-рынка № 1, с. 64.
Building cost-effective network storage
Спрос на сетевые решения для хранения данных непрерывно растёт, но до сравнительно недавнего времени позволить корпоративную сеть хранения данных могли лишь крупные организации, обладающие достаточно большим бюджетом на развитие вычислительной ...
