+7 (812) 703-30-60

Различные варианты организации доступа к системам хранения:

  • SAS/DAS (Server/Direct Attached Storage), система хранения, подключенная к серверу;
  • NAS (Network Attached Storage), система хранения, подключенная к сети;
  • SAN (Storage Area Network), сеть хранения данных.
  • Современный подход к построению СХД – совмещение технологий (SAS/iSCSI/FC)
  • Кластерные системы хранения
  • Системы хранения с множеством контроллеров
  • Системы хранения с быстрым доступом на флэш дисках

SAS/DAS - Server Attached Storage/Direct Attach Storage

SAS/DAS (Server Attached Storage/Direct Attach Storage), система хранения, подключенная к серверу. Знакомый всем, традиционный способ подключения системы хранения данных к высокоскоростному интерфейсу в сервере, как правило, к SAS интерфейсу. Использование отдельного корпуса для системы хранения в рамках топологии SAS не является обязательным.

Основное преимущество DAS/SAS в сравнении с другими вариантами - низкая цена и высокое быстродействие из расчета одна система хранения для одного сервера. Такая топология является самой оптимальной в случае использования одного сервера, через который организуется доступ к массиву данных. Но у нее остается ряд проблем, которые побудили проектировщиков искать другие варианты организации доступа к системам хранения данных.

К особенностям DAS/SAS можно отнести:

  • Доступ к данным зависит от ОС и файловой системы (в общем случае);
  • Сложность организации систем с высокой доступностью;
  • Высокое быстродействие в рамках одного сервера;
  • Уменьшение скорости отклика при загрузке сервера, который обслуживает систему хранения.

 DAS: способ подключения СХД к высокоскоростному интерфейсу в сервере

Плюсы:

  • Достаточно низкая стоимость. По сути эта СХД представляет собой дисковую корзину с жесткими дисками, вынесенную за пределы сервера.
  • Простота развертывания и администрирования.
  • Высокая скорость обмена между дисковым массивом и сервером.

Минусы:

  • Низкая надежность. При выходе из строя сервера, к которому подключено данное хранилище, данные перестают быть доступными.
  • Низкая степень консолидации ресурсов – вся ёмкость доступна одному или двум серверам, что снижает гибкость распределения данных между серверами. В результате, необходимо закупать либо больше внутренних жестких дисков, либо ставить дополнительные дисковые полки для других серверных систем.

Решения IBM рынка систем хранения JBOD представлены следующими моделями: EXP2512, EXP2524, EXP3000, EXP3512, EXP3524, EXP395;

Линейка HP систем такого же класса: Modular Disk System HP 600; Дисковые Полки (Disk Enclosure): HP D2000 и HP D6000

Dell: PowerVault MD1000, MD1200, MD3000, MD3000i.

NAS – Network Attached Storage

Модуль NAS представляет собой отдельный компьютер, который может быть построен на произвольной архитектуре. Основным предназначением этого компьютера является предоставление сервисов для хранения данных другим устройствам в сети. Операционная система и программы NAS-модуля обеспечивают работу хранилища данных и файловой системы, доступ к файлам, а также контроль над функциями системы. Устройство не предназначено для выполнения обычных вычислительных задач, хотя запуск других программ на нём может быть возможен с технической точки зрения. Обычно NAS устройства не имеют экрана и клавиатуры, а управляются и настраиваются по сети, часто с помощью браузера, подключаясь к устройству по его сетевому адресу.

По возможностям и форм-фактору сетевые хранилища различаются по количеству слотов для установки жёстких дисков: от одного до 12 и более. Традиционно считается, что чем больше слотов у NAS, тем к более высокому классу относится устройство: для домашнего использования, для домашнего офиса и офиса малого предприятия, для среднего бизнеса, для производства и офиса корпорации. Впрочем, связь между количеством слотов и классом не абсолютная: большинством компаний-производителей выпускаются как модели домашнего класса с четырьмя слотами, так и модели класса «для крупного бизнеса» - с двумя. Распределение же зависит ещё и от списка возможностей NAS, его конструкции и программного обеспечения.

Как правило, энергопотребление NAS на 90 % зависит от количества и типа установленных дисков, и лишь потом — от встроенного процессора и памяти.

Особенности NAS:

  • Выделенный файл-сервер;
  • Доступ к данным не зависит от ОС и платформы;
  • Удобство администрирования;
  • Максимальная простота установки;
  • Низкая масштабируемость;
  • Конфликт с трафиком LAN/WAN.

 NAS представляет собой отдельный компьютер, который может быть построен на произвольной архитектуре

SAN –Storage Area Network

Сеть хранения данных представляет собой выделенную сеть, которая обеспечивает доступ к консолидированному, блочному хранилищу данных. Системы SAN в первую очередь используются в качестве устройств хранения, таких как дисковые массивы, ленточные библиотеки, и оптические накопители с автоматической сменой дисков. Серверы получают к ним доступ, и для операционной системы они выглядят как локальные устройства хранения. SAN обычно состоит из собственной сети из систем хранения, которые обычно не доступны для других устройств по локальной сети. Цена и сложность SAN систем значительно упала в начале 2000-х годов до уровня позволившего их большее распространение, как в секторе крупного бизнеса, так и в малых и средних компаниях.

SAN не предоставляет абстракцию данных на уровне файлов, предоставляются только операции блочного уровня. Тем не менее, файловые системы, построенные поверх SAN, обеспечивают файловый доступ, и известны как файловые системы SAN или системы с разделяемыми дисками.

К основным преимуществам SAN можно отнести практически все ее особенности:

  • Удобное централизованное управление; 
  • Отсутствие конфликта с трафиком LAN/WAN;
  • Удобное резервирование данных без загрузки локальной сети и серверов; 
    Высокое быстродействие; 
  • Высокая масштабируемость; 
  • Высокая гибкость; 
  • Высокая готовность и отказоустойчивость;

SAN схема подключения

SAN не предоставляет абстракцию данных на уровне файлов, предоставляются только операции блочного уровня. Тем не менее, файловые системы, построенные поверх SAN, обеспечивают файловый доступ, и известны как файловые системы SAN или системы с разделяемыми дисками.

К основным преимуществам SAN можно отнести практически все ее особенности:

  • Удобное централизованное управление; 
  • Отсутствие конфликта с трафиком LAN/WAN;
  • Удобное резервирование данных без загрузки локальной сети и серверов; 
    Высокое быстродействие; 
  • Высокая масштабируемость; 
  • Высокая гибкость; 
  • Высокая готовность и отказоустойчивость;

На сегодняшний день функционал SAN систем хранения включает в себя следующие основной функционал:

  1. Easy Tier - помогает автоматически оптимизировать производительность и использование накопителей в многоуровневых и одноуровневых системах. Смысл заключается в том, что данные, к которым происходит более интенсивное обращение, перемещаются на более быстрые диски типа SSD, следующий уровень - данные с меньшим количеством запросов – на SAS дисках, и данные с наименьшим количеством обращений хранятся на дисках SATA.
  2. Снэпшоты – (SnapShot, FlashCopy) создают, копии физических разделов на определенный момент времени для защиты пользовательских данных, таких как восстановление файлов или резервного копирования. FlashCopy это логический эквивалент физического раздела, но который создается намного быстрее чем физическое копирование, а также с минимальными нарушениями работы приложений и работы пользователей.
  3. Копирование тома (VolumeCopy) - создает физическую копию раздела. VolumeCopy используется совместно с FlashCopy для того чтобы создать физическую копию данных с минимальным нарушением работы приложений и производственного процесса.
  4. Дедупликация (Deduplication) -  специальная технология сжатия данных, которая исключает дублирование повторяющихся копий данных. Данная технология используется для увеличения эффективности использования хранилища, а также для сокращения количества байт передаваемых по сети.
  5. «Экономное распределение» данных (Thin Provisioning) – позволяет выделять дисковое пространство для серверов на лету, а также в только необходимом количестве. Thin Provisioning в среде с разделяемым хранилищем, является методом по оптимальному использованию дискового пространства – полагается на динамическое выделение блоков данных в отличие от традиционного выделения всех блоков сразу.

 

IBM

HP

EMC

DELL

Малый и средний бизнес

Storwize V3700,

DS3500

 

P2000 G3 MSA

 

VNXe3150/3300
VNX5100

 

MD3200/3220/3260/

3200i/3220i/3260i/

3600i/3620i/3660i/

3600f/3620f/3660f

 

Решения для среднего бизнеса

Storwize V7000

P4000 LeftHandP6000 EVA,

3PAR StoreServ 7200/7400

VNX5300/5500/
5500-F/5700/7500

EqualLogic PS6500/PS6100

 

 

Современный подход к построению СХД – совмещение технологий (SAS/iSCSI/FC)

Современные системы позволяют справиться с растущим объемом данных и в то же время снизить расходы. Высокопроизводительные массивы с поддержкой технологии 8 Гб FC, 1 Гб или 10 Гб Ethernet iSCSI, 6 Гб SAS, обеспечивают эффективную консолидацию хранения по доступной цене. Данные системы позволяют совместное использование ресурсов массива по нескольким протоколам в соответствии с потребностями и бюджетом различных подразделений и компаний. Благодаря возможности использования различных типов подключения доступ к файлам может осуществляться как на блочном, так и на файловом уровне. Возможно одновременное использование дисковых накопителей SSD и SAS корпоративного уровня и SATA для архивации (поддерживаются диски большого и малого типоразмеров). Это решение поставляется в недорогой конфигурации с одним контроллером или в конфигурации с двумя контроллерами, которая обеспечивает более высокую доступность и производительность для решения задач начального уровня.

Примеры решений разных производителей систем хранения (SAS/iSCSI/FC):

 

IBM

HP

EMC

DELL

Для малого бизнеса

Storwize V3700,

DS3500

 

P2000 G3 MSA

 

VNXe3150/3300 
VNX5100

 

MD3200/3220/3260/

3200i/3220i/3260i/

3600i/3620i/3660i/

3600f/3620f/3660f

 

Кластерные системы хранения

На сегодняшний день системы хранения для малого и среднего бизнеса с одним/двумя контроллерами представляют собой надежное, но не полностью отказоустойчивое решение. При отказе одного из контроллеров производительность системы хранения значительно падает, это не говоря уже о потере данных при выходе из строя второго контроллера.

В качестве альтернативы данным системам хранения можно использовать кластерные системы хранения, использующие технологию iSCSI, обеспечивают функциональность массивов корпоративного уровня по доступной цене.

Благодаря использованию кластерной архитектуры, такие решения обладает рядом уникальных функциональных возможностей. Прежде всего, это двойная защита данных – не только на аппаратном, но и на сетевом уровне. Кроме того, при наращивании емкости системы хранения, одновременно увеличиваются производительность и надежность кластера. А такие технологии, как синхронная и асинхронная репликации, Thin Provisioning, Snapshot и SmartClone включены в каждое решение без дополнительной платы.

В отличие от традиционных дисковых массивов, эти системы используют распределенную кластерную технологию хранения, состоящую из отдельных узлов и связывающего их программного обеспечения. Каждый узел — это компактный сервер хранения высокой доступности, содержащий собственные диски, процессор, и память. Кластерное ПО объединяет отдельные модули в единую систему с общим пулом дискового пространства, распределяя нагрузку оптимальным образом. Вся доступная емкость и весь потенциал производительности узлов становится доступен каждому логическому тому кластерной системы хранения. Благодаря этому по мере добавления модулей можно наращивать производительность и емкость без остановки доступа пользователей к бизнес-приложениям.

Кластерные системы хранения. Схема подключения 

Высокая доступность обеспечивается благодаря технологии Network RAID. Кластерные системы хранения осуществляют синхронную репликацию, распределяя блоки данных и контрольные суммы по разным узлам кластера. Таким образом, при выходе из строя отдельного диска или контроллера, или даже модуля SAN целиком, бизнес-информация предприятия будет доступна пользователям. Процедуры переключения на резервную копию в случае сбоя, синхронизация данных и миграция LUN между узлами кластера осуществляются прозрачно для пользователей.

Архитектура

  • Кластер из узлов хранения
  • Каждый узел представляет из себя полноценную систему хранения
  • Такой массив масштабируется от 2-х до более 16-ти узлов, управляемых как единая система
  • Логические тома располагаются на всех узлах
  • С добавлением новых узлов производительность и надежность возрастают
  • Автоматическое перераспределение данных по узлам
  • Поддержка множества площадок и миграция данных в режиме «онлайн»
  • Единая консоль управления

Двойная отказоустойчивость кластерных систем

  •   Обеспечивает максимальную отказоустойчивость, дополнительно к аппаратному ровню RAID каждого узла
  •   Обеспечивает синхронную репликацию между узлами кластера и между площадками
  •   Задается на уровне отдельных томов
  •   Обеспечивает функционал высокой доступности данных (High Availability)

В качестве примера решений данного типа можно привести решения HP StoreVirtual на основе кластера из систем НР Р4000 LeftHand.

Системы хранения с множеством контролеров

Одна из особенностей архитектуры дисковых массивов состоит в том, что каждый логический том обслуживается всеми контроллерами массива, которые работают в active-active кластере. Так, в 4-ёх контроллерной системе, при падении одного контроллера – потеряем не больше четверти производительности, но самое главное, что кэш зеркалируется между оставшимися 3-мяконтроллерами. Это принципиальное отличие, по сравнению с любыми массивами конкурентов класса midrange, в которых логический том обслуживается парой контроллеров. А падение 1 контроллера, приводит к отключению кэш – сильная потеря производительности, либо, если кэш не отключается – риск потерять данные.

В качестве примера таких систем можно привести решение HP StoreServ 3Par. Основу линейки 3PAR StoreServ 7000 составляют две модели, 3PAR StoreServ 7200 и 3PAR StoreServ 7400. Первая оснащается двумя дисковыми контроллерами, а во вторую можно опционально устанавливать два или четыре. В контроллеры массива устанавливается большой объем кэша: 24 GB для StoreServ 7200 и 32 GB для StoreServ 7400.

Массив 3PAR StoreServ 7400 в четырёх — контроллерной конфигурации – это фактически по архитектуре и функционалу «High-End массив по цене массива класса midrange».
В дисковые полки можно устанавливать диски SSD, SAS и SATA форм-факторов SFF (2,5 дюйма) и LFF (3,5 дюйма), причем в одной полке могут совместно работать разные типы дисков одного форм-фактора. Производительность контроллеров при этом не становится узким местом при использовании высокопроизводительных SSD-дисков: средняя пропускная способность составляет 2,5 Гбайт в секунду на диск для 3PAR StoreServ 7200 и 4,8 Гбайт для 3PAR StoreServ 7400. При этом в максимальной конфигурации среднее количество IOPS (операций ввода-вывода) в секунду составляет 150.000 и 320.000 соответственно.

В систему уже встроены четыре 8-гигабитных порта FiberChannel, а общее их количество может быть расширено до 12 в случае 3PAR StoreServ 7200 и 24 для 3PAR StoreServ 7400. Также опционально можно установить порты FCoE или iSCSI, 4 в 3PAR StoreServ 7200 или 8 в 3PAR StoreServ 7400. 

Системы хранения с быстрым доступом на флэш дисках

Сегодня процессоры, сети, память, внутренние шины стали в разы быстрее. За последнее десятилетие скорость процессоров увеличилась в 8-10 раз, скорость сетей выросла в 100 раз, а скорость дисков увеличилась на 20%.

Если системы хранения данных работают быстро, то и все элементы сетевой инфраструктуры работают быстрее. Теперь флеш-технологии и используется как ускоритель. Флэш-память предоставляет производительность для увеличения скорости работы приложений.

Лучшее применение флеш-память нашла в дата-центрах (FC и InfiniBand) и при необходимости роста производительности IT-инфраструктуры предприятия и больших растущих объемах данных, разделяемых системах хранения, где требуются гибкая масштабируемость, централизованное управление, мобильность и надежная защита данных.

Системы хранения на флэш-дисках обеспечивают высокую производительность, эффективность, надежность для разделяемых сред систем хранения предприятия, помогая заказчикам справляться с проблемами производительности наиболее важных приложений и инфраструктуры по всему миру. Данные системы хранения могут дополнить или же полностью заменить традиционные массивы жестких дисков, даже те, которым необходимы SSD диски другие flash технологии для использования в приложениях. В основном используются следующие приложения: обработка транзакций в реальном времени, (OLTP), бизнес-аналитика (BI), аналитическая обработка в реальном времени (OLAP), инфраструктура виртуальных десктопов,  высокопроизводительные вычисления, а также решения по предоставлению контента (такие как облачные системы хранения или видео по запросу).

Данные системы хранения позволяют достигать производительности 500,000 IOPS на чтение и пропускной способности 5 GBps с задержкой менее 100 миллисекунд.

К примерам можно отнести IBM, который включают следующие модели:

 

 

FlashSystem 710/810

Основаны на одноуровневых флэш ячейках (SLC), FlashSystem 710 нацелена на тяжелые нагрузки на запись масштаба предприятия; флэш память MLC корпоративного класса на которой осована  FlashSystem 810 на тяжелые нагрузки по чтению, где нагрузка распределена между множеством серверов.

 

 

FlashSystem 720/820

Данная линейка продуктов обеспечивает отказоустойчивость.These products provide high availability. Базируются на одноуровневых флэш ячейках (SLC), FlashSystem 720 нацелена на тяжелые нагрузки на запись масштаба предприятия; флэш память MLC корпоративного класса на которой построена  FlashSystem 820 на тяжелые нагрузки по чтению, где нагрузка распределена между множеством серверов.

Решения IBM FlashSystem обеспечивают увеличение скорости обработки транзакций, снижая время отклика на 90%, сокращают время обработки данных на 85%.

Например, при работе IBM FlashSystem с приложением Oracle RAC, на кластер из четырех узлов, два миллиона запросов обрабатываются за 1,3 минуты. В то время как стандартные системы хранения (без твердотельных накопителей SSD) выполняют обработку такого же объема за 12,25 минут, т.е. увеличение скорости более чем в 9 раз.

Решением компании Hewlett Packard является HP VMA-series Memory Array - массив памяти корпоративного класса HP VMA3205/VMA3210 включает аппаратный RAID на базе модулей flash-памяти с поддержкой "горячего" подключения для обеспечения надежной защиты данных и беспиковых задержек, длительностью менее 100 микросекунд.

К преимуществам данного решения можно отнести:

Flash VIMMs — агрегирование микросхем

  • 5ТБ и 10TБ «сырых» в 3U (VMA3205, VMA3210) - SLC
  • постоянная скорость записи (не деградирует со временем)
  • возможность горячей замены модулей

Flash vRAID — защита данных

  • не зависит от механики, в том числе по задержкам
  • 80% эффективности (против 50% у RAID-1)
  • Fail-in-place (самовосстановление, замена крупных модулей)
  • надежность 99.999%
  • срок службы 5 лет при макс. скорости записи (8ТБ в час)

Производительность

  • 250 000 IOPS на аппарат (до 2 700 000 IOPS на шкаф)
  • Решение справляется с 200 000 000 транзакций в час
  • Задержка <100 микросекунд (а у дисков в 30 раз больше)
  • Предсказуемая задержка (а у дисков разброс из-за механики)
  • 1,4ГБайт/сек на аппарат (свыше 12ГБайт/сек на шкаф)
  • Подключается напрямую по PCIе к серверу

 

 

Позвоните нам +7 812 703-30-60 
получите консультацию и расчет внедрения

Или 

напишите нам

Компания «ОЛЛИ» осуществляет оказание комплекса услуг, направленных на разработку, создание и внедрение ИТ-технологий и систем управления предприятиями. Квалифицированная интеграция технологий и систем позволят повышать эффективность деятельности коммерческих организаций и государственных структур.