Дисковые массивы high-end – смена приоритетов

Очередной обзор принципов построения и рыночного позиционирования современных дисковых массивов посвящен системам старшего класса – high-end.

От монолитности к модульности

Очевидно, что системы хранения класса high-end должны обеспечивать максимальные показатели производительности, масштабируемости и доступности данных, а также поддержку серверов с разными ОС, что позволяет применять их для обслуживания критических для бизнеса приложений и консолидации хранения в корпоративном дата-центре. Первой такой системой стал выпущенный в начале 1990-х дисковый массив EMC Symmetrix, первоначально создававшийся для работы с мэйнфреймами, но в последующих поколениях поддерживающий серверы с открытой архитектурой. В EMC Symmetrix помимо различных функций защиты от локальных сбоев массива (например, механизм RAID и зеркалирование дисков) была реализована технология SRDF для репликации данных между массивами на разных площадках, что обеспечивает доступность данных даже при крупной аварии в основном дата-центре и позволяет построить катастрофоустойчивую конфигурацию серверов и систем хранения. Это положило начало созданию распределенных СХД.

Отличительные характеристики систем high-end – высокая масштабируемость дискового массива (некоторые модели текущих поколений поддерживают более 2 тыс. накопителей), максимальная производительность ввода-вывода за счет внутреннего сверхскоростного коммутатора или матрицы, использование нескольких десятков контроллеров и дублирование основных компонентов (это обеспечивает отсутствие «точки единичного отказа», т.е. гарантируется, что система продолжит работу в случае отказа одного компонента), поддержка широкого спектра серверных платформ, включая мэйнфреймы и другие «закрытые» архитектуры (например, IBM AS/400, HP AlphaServer и HP NonStop), и большое число портов для подключения серверов.

В СХД старшего класса в качестве основных накопителей применяются самые надежные и быстрые диски класса Enterprise (сначала это были винчестеры SCSI, затем их сменили диски Fibre Channel (FC), а теперь их постепенно вытесняют винчестеры SAS и твердотельные накопители SSD). С середины прошлого десятилетия системы high-end стали поддерживать и относительно дешевые SATA-диски большой емкости. Наиболее известные модели high-end с основными характеристиками приведены в таблице.

Основные характеристики дисковых массивов класса high-end

Модель	Максимальное число дисков	Максимальная емкость	Интерфейсы SAN	Порты Front-End	Контроллеры массива	Объем кэша	RAID	Типы дисков
EMC Symmetrix VMAX	2400	2,06 Пбайт	FC, FICON, GbE, 10GbE, 10 Gb/s FCoE, iSCSI	До 128	До 16	До 1 Тбайт	5, 6	FC, SATA, SSD
EMC Symmetrix VMAXe	960	1,3 Пбайт	FC, GbE, 1GbE, 10GbE, 10 Gb/s FCoE, iSCSI	До 64	До 8	До 384 Гбайт	5, 6	FC, SATA, SSD
EMC Symmetrix VMAX SE	360	303 Тбайт	FC, FICON, GbE, 10GbE, iSCSI, FCoE	До 16	До 2	До 128 Гбайт	5, 6	FC, SATA, SSD
Fujitsu Eternus DX8400	16–1020	2008 Тбайт (физическая)	FC, iSCSI	До 64	2/4	8–256 Гбайт	0, 1, 1+0, 5, 6	FC, SATA, SSD
Fujitsu Eternus DX8700	64–2760	5456 Тбайт (физическая)	FC, iSCSI	До 128	2/4/6/8	32–512 Гбайт	0, 1, 1+0, 5, 6	FC, SATA, SSD
Hitachi VSP	До 2048 (2,5-дюйм) До 1280 (3,5-дюйм)	2521 Тбайт (физическая)	FC, FCoE, FICON	До 192	н.д.	32 Гбайт – 1 Тбайт	1+0, 5, 6	SAS, SATA, SSD
HP P9500	4 – 2044	2 Пбайт (физическая) 1,76 Пбайт (полезная)	FC, FCoE, FICON	До 160	н.д.	До 1 Тбайт	1, 5, 6	SAS, SSD
HP P10000 3PAR V400	16–960	800 Тбайт	FC	До 192	До 4	Кэш команд 64–256 Гбайт, кэш данных 128–512 Гбайт	0, 1, 5, 6	FC, SATA, SSD (только 3.5”)
HP P10000 3PAR V800	16–1920	1,6 Пбайт	FC	До 96	До 8	Кэш команд 64–256 Гбайт, кэш данных 128–512 Гбайт	0, 1, 5, 6	FC, SATA, SSD (только 3.5”)
IBM DS8700	8–1024	2048 Тбайт (физическая)	FC, FICON	До 128	н.д.	32–384 Гбайт	10, 5, 6	н/д
IBM DS8800	8–1056	634 Тбайт (физическая)	FC, FICON	До 128	н.д.	16–384 Гбайт	10, 5, 6	н/д
IBM XIV Gen3	72–180	До 161 Тбайт	FC, iSCSI	До 24	До 15	360 Гбайт	–	SAS
NetApp FAS6200	До 1440	До 4320 Тбайт (физическая)	FC, FCoE, iSCSI	До 32	2	До 192 Гбайт	1, 4, 6	SAS, SATA, SSD

Успехи первого поколения EMC Symmetrix заставили и других вендоров выпустить системы хранения класса high-end, и в 1999 г. на рынок вышли IBM Shark (нынешний IBM DS8000) и Hitachi Lightning, который HP по OEM-соглашению с Hitachi поставляла как XP (сейчас текущее поколение дисковых массивов Hitachi называется VSP, а его OEM-версия – HP P95000).

Все три перечисленные выше семейства high-end-СХД имели монолитную архитектуру – они состояли из одного или нескольких специальных шкафов, внутри которых устанавливались контроллеры массива и дисковые полки. Основное применение классических массивов уровня high-end – это системы хранения для катастрофоустойчивого комплекса мэйнфреймов или Unix-серверов старшего класса, на которых развернуто критически важное для бизнеса компании приложение (например, ERP-система крупного предприятия, АБС банка или биллинговая система сотового оператора), так что даже относительно короткий простой его может привести к весьма ощутимым убыткам.

Стоимость high-end-систем даже в минимальной конфигурации (из одного шкафа с несколькими десятками дисков) составляет несколько сотен тысяч долларов, а цена максимальной конфигурации может приближаться к 10 млн долл. Разумеется, такие цены ограничивали круг потенциальных покупателей подобных систем крупными заказчиками, для бизнеса которых жизненно важно обеспечить круглосуточную работу основных ИТ-систем.

В последнее десятилетие в СХД высшего уровня постоянно совершенствуются возможности виртуализации. В 2004 г. компания Hitachi реализовала в своих системах USP (предшественниках современных моделей VSP) возможность подключения к массиву внешних дисков, которые с помощью виртуализации объединяются в логические тома массива. Эта функция продвигалась как возможность расширить (причем за относительно небольшие деньги) дисковое пространство массива и, используя внешние диски для хранения второстепенных данных, с помощью одного массива реализовать многоуровневое хранение, а также продлить жизненный цикл устаревших дисковых массивов. Тем не менее, на практике виртуализацию внешних дисков чаще всего применяют для миграции данных со старого массива на новый при обновлении платформы СХД, а для многоуровневого хранения более эффективным оказалась установка внутри массива SATA-дисков. Примерно с 2007 г. производители high-end-систем с помощью виртуализации внедряют функцию динамического выделения дискового пространства массива (thin provisioning), благодаря которой приложениям можно «с запасом» выделять емкость из логического тома и постепенно, по мере исчерпания емкости, добавлять в него физические диски. Последняя новинка виртуализации хранения – это автоматическое перемещение данных между уровнями хранения, которое в последнем поколении EMC Symmetrix VMAX выполняется с помощью технологии FAST.

Особенностью этой системы хранения EMC является модульная конфигурация и использование в аппаратной платформе стандартных компонентов, включая серверные процессоры Intel Xeon и диски SATA. Hitachi также применила модульность в системе VSP (и соответственно HP P9500), которая вышла год спустя после VMAX. Хотя в основе этого массива японской корпорации по-прежнему лежит специализированный коммутатор на базе ASIC, она первой из производителей систем high-end полностью отказалась от использования дисков и межсоединений на базе интерфейса Fibre Channel, заменив его на интерфейс SAS, а также стала поддерживать в массиве VSP 2,5-дюйм накопители. Поскольку диски SAS существенно дешевле накопителей FC, их применение снизило стоимость массива, а интерфейс SAS значительно упростил интеграцию в массив дисков большой емкости с SATA-интерфейсом. Кроме того, EMC выпустила рассчитанные на средний бизнес и филиалы крупных корпораций специальные конфигурации Symmetrix VMAXe и VMAX SE, в которых снижена верхняя планка масштабирования емкости и отсутствует поддержка мэйнфреймов. Другие вендоры пока не последовали этому примеру, но, думается, что тенденция будет подхвачена, тем более что у предшественника Hitachi VSP была аналогичная «сокращенная» версия USP VM.

Список интерфейсов для подключения к сетям хранения, поддерживаемых большинством современных систем high-end, сегодня включает перспективный Fibre Channel over Ethernet (FCoE), который, как надеются многие производители СХД, в ближайшие годы позволит крупным предприятиям объединить сети хранения и передачи данных в единую сетевую инфраструктуру (т. е. построить конвергентную сеть) и постепенно вытеснит классический Fibre Channel.

Новые задачи и новые игроки

За последние два года список игроков на рынке СХД класса high-end расширился. Корпорация Fujitsu Technology Solutions (предшественница которой Fujitsu Siemens была реселлером EMC) вывела на европейский рынок свои собственные дисковые массивы Eternus, в том числе high-end модели Eternus DX8000. Однако, хотя представители Fujitsu сообщали об успешном начале продаж моделей Eternus DX начального уровня, в открытых источниках пока не было никакой информации о выполненных в России проектах, где бы использовались старшие модели этой серии.

Список продвигаемых high-end-систем расширился и за счет трех чисто модульных дисковых массивов NetApp FAS6200, HP 3PAR P10000 и IBM XIV. Хотя эти системы не соответствуют некоторым критериям, которым должны отвечать классические high-end СХД (например, к ним нельзя подключать мэйнфреймы, а в IBM XIV до недавнего времени использовались только диски SATA), тем не менее по возможностям масштабирования емкости они сравнимы с СХД старшего класса (за исключением той же системы XIV, которая не поддерживает более 180 накопителей). Стоит отметить, что и IBM и HP продвигают упомянутые модульные массивы, относительно недавно появившиеся в их продуктовом портфеле в результате поглощений соответственно фирм XIV и 3PAR, как флагманские модели своих линеек СХД.

Дело в том, что в системах HP 3PAR P10000 и IBM XIV, как и в NetApp FAS6200, изначально были заложены мощные функции виртуализации дискового пространства, которые особенно актуальны в связи с массовым внедрением серверной виртуализации и облачных технологий. Массовое внедрение серверной виртуализации требует максимальной динамичности выделения емкости при развертывании новых виртуальных машин и его быстрого освобождения после удаления виртуальной машины.

Если учитывать прогнозы аналитиков, обещающих бурное развитие облачных вычислений в ближайшие годы, то становится понятно, почему HP и IBM изменили свои приоритеты в секторе high-end. Например, HP пока не отказывается от продолжения развития P9000 (XP), но ориентирует эту систему в основном на заказчиков, которые уже используют предыдущие поколения этих дисковых массивов, и в новой номенклатуре дисковых массивов HP бывшая XP теперь идет после 3PAR P10000. В свою очередь компания IBM ограничила позиционирование DS8000 заказчиками, применяющими ее мэйнфреймы System Z.

Сектор high-end – самая консервативная часть рынка СХД, но и в нем, как мы видим, за последние два года появились новые массивы и игроки. Учитывая активные усилия Dell по завоеванию рынка СХД, можно предположить, что этот вендор попытается добавить в свою линейку дисковых массивов и систему старшего класса, например, расширив масштабируемость и функциональность модульных массивов Compellent до уровня систем high-end.

Подробнее см. статью «Флагманские дисковые массивы осваивают модульную архитектуру», «Бестселлеры IT-рынка», №3’2011 г.

Ресурс BYTEmag.ru имеет эксклюзивное право на перепечатку данного материала. Републикация на других Интернет-ресурсах не разрешается.

NetApp – унифицированные системы для хранения данных

Илья Беликов, менеджер по развитию бизнеса NetApp компании Netwell

По мере укрупнения бизнеса все острее становятся задачи консолидации разрозненных систем в единый центр. Главная проблема при консолидации – неоднородность сред и приложений. Разные приложения, работающие на одном предприятии, могут требовать разных способов подключения к массивам данных, расположенным на системах хранения….

Читать далее