Консолидация сетевого хранения

Термин «унифицированные системы хранения» применяется на рынке СХД с конца прошлого десятилетия. До этого две основные технологии сетевого хранения существовали как изолированные миры – для хранения блочных данных и файлов. Для хранения блочных данных использовались дисковые массивы, к которым серверы приложений подключались по специальной сети хранения SAN, использующей протокол Fibre Channel. А файлы хранились на специализированных файл-серверах («файлерах»), к которым серверы приложений и остальные компьютеры обращались по обычной локальной сети на базе Ethernet. Правда, существовали NAS-шлюзы, через которые можно было подключать к локальной сети дисковые массивы SAN и выделять часть их емкости для хранения файлов, однако они были рассчитаны на массивы класса high-end и применялись редко.

Унификация хранения, т. е. хранение на одной системе как блочных данных, так и файлов, позволяет сократить расходы на закупку и эксплуатацию СХД, поскольку корпоративный заказчик заменяет две системы хранения на одну. Из ведущих вендоров систем хранения этот подход первой применила компания NetApp в 2007 г. Ее примеру последовали другие, и к настоящему времени унифицированные СХД можно найти в продуктовой линейке большинства крупных игроков этого рынка. Пока только у Dell нет унифицированных СХД, однако нужно учитывать, что сейчас этот вендор проводит унификацию своей линейки систем хранения и в будущем, по-видимому, реализует технологию унифицированного хранения для массивов Compellent (которые стали для компании основным продуктом). Характеристики основных моделей унифицированных СХД приведены в таблице.

Практически все выпускаемые сегодня массивы среднего класса общего назначения (general purpose array) поддерживают как протоколы SAN, так и NAS. Однако среди систем этого класса унифицированной системой хранения является лишь NetApp FAS8000, где поддержка NAS реализована на уровне ядра микрокода. Остальные системы high-end рассчитаны только на поддержку SAN (например, EMC VMAX, Hitachi VSP G1000 и HP XP7) и не поддерживают NAS.

Среди СХД младшего класса унифицированными пока являются только EMC VNXe и Fujitsu Eternus DX100/DX200, а также младшая модель NetApp FAS. Причина здесь также очевидна: СХД младшего класса рассчитаны прежде всего на заказчиков с ограниченным бюджетом (в основном сегмента SMB), а добавление функционала NAS существенно увеличивает их цену и поэтому серьезно сужает круг потенциальных покупателей. Кроме того, во многих SMB-компаниях хранение файлов не является критически важной задачей, и обычно ее доверяют стандартным файл-серверам под Windows.

Стоит отметить, что для многих унифицированных СХД существует возможность заказать систему в конфигурации «только SAN» по более низкой цене. При этом в будущем ее можно будет модернизировать для поддержки функций файлового хранилища.

Основные модели унифицированных СХД и их характеристики

Архитектура унифицированного хранения

С технологической точки зрения существует два подхода к реализации унифицированного хранения. Первый, который условно можно назвать аппаратным, – это добавление к контроллеру системы SAN так называемой головы NAS, которая, по существу, представляет собой второй контроллер (шлюз NAS) и реализует функции хранения файлов и подключения к сети Ethernet. «Голова NAS» может быть выполнена как отдельный модуль массива либо размещаться в одном модуле вместе с его контроллером SAN. Такой подход – с отдельными контроллеров для SAN и NAS – используют многие компании: например, EMC в своих VNX (с прошлого года некоторые модели этих СХД по OEM-соглашению поставляет и компания Lenovo) и Hitachi в массивах серии HUS, а также IBM в StorWize V7000 Unified Storage и Huawei в системах OceanStor T.

Минус данного подхода в том, что хотя блоки данных и файлы хранятся на одной системе, для управления ими нужны отдельные инструменты – так же, как если бы эти данные хранились на отдельных системах SAN и NAS. Поэтому внедрение таких унифицированных СХД не упрощает работу системного администратора. Тем не менее этот подход к унификации хранения позволяет добиться экономии за счет более эффективного использования дискового пространства, на котором хранятся и блоки данных, и файлы, а также высвобождает место в дата-центре.

При программной реализации унифицированного хранения микрокод контроллера массива дополняется функциями, позволяющими ему работать с обоими типами данных. Именно так компания NetApp реализовала в своих файлерах возможность хранения блоков, добавив в ОС Data Ontap, изначально разработанную для обеспечения доступа к файлам, поддержку протоколов блочного доступа. Поскольку Data Ontap используется во всей линейке NetApp FAS, то все СХД этой компании, включая и системы старшего класса, поддерживают унифицированное хранение. Недавно этот программный подход начал использоваться в младших и средних моделях Eternus DX компании Fujitsu, а также в системе 3Par StorServ 7000c от HP.

Унификация на уровне ПО существенно упрощает администрирование хранения, поскольку системный администратор использует для управления хранением блоков данных и файлов одну и ту же консоль. В то же время при покупке унифицированной СХД в конфигурации «только для SAN» модернизировать ее для работы с файлами достаточно просто – нужно только купить лицензию на соответствующее ПО. То есть в отличие от систем с аппаратной реализацией унификации хранения здесь не требуется установка в систему дополнительных «голов NAS». Однако при программном подходе возрастает нагрузка на контроллеры массива, поэтому они должны быть достаточно мощными.

Большинство унифицированных СХД используют архитектуру двух контроллеров, соединенных в отказоустойчивый двухузловой кластер, хотя некоторые младшие модели можно заказать и в конфигурации с одним контроллером с возможностью установки второго. NAS-системы FAS8000 после выхода Data Ontap 8.2 масштабируются до более чем восемь контроллеров, однако в такой многоузловой конфигурации они могут работать либо только как система NAS, либо только как SAN.

В конце прошлого года HP выпустила для своих SAN-массивов 3Par StorServ пакет программ File Persona Software, реализующий поддержку файловых протоколов. Сейчас этот пакет может работать на моделях среднего класса 3Par StorServ 7000c, которые масштабируются до четырехузловой конфигурации. По-видимому, в будущем его станет поддерживать и флагманская модель 3Par StorServ 10000, в максимальной конфигурации включающая восемь контроллеров.

Для подключения к сетям SAN в унифицированных СХД обычно используются порты Fibre Channel. Они также могут оборудоваться портами iSCSI и Fibre Channel over Ethernet (FCoE), хотя эти две технологии применяются для построения SAN намного реже. Для подключения к локальной сети в качестве файлового хранилища эти системы используют 1- или 10-гигабитный интерфейс Ethernet, но возможны и варианты. Так, у систем EMC VNXe 3150/3300 нет портов Fibre Channel, поскольку эти массивы рассчитаны на небольшие компании, где чаще всего сеть SAN реализована на базе локальной сети Ethernet с помощью технологии iSCSI (однако более поздняя модель этой серии VNXe3200 оборудована четырьмя портами Fibre Channel). В выпущенной в прошлом году линейке NetApp FAS2500/FAS8000 используются унифицированные интерфейсные карты Unified Target Adapter (UTA-2) компании Qlogic, которые поддерживают как 16-гигабитный Fibre Channel, так и 10-гигабитные Ethernet и FCoE.

Твердотельная память

Все унифицированные системы хранения поддерживают наряду с жесткими дисками установку твердотельных дисков или модулей твердотельной памяти, которые многократно уменьшают задержки при обращении к данным. Во многих моделях применяются механизмы автоматического перемещения данных между разными уровнями хранения. Это позволяет гарантировать, что «горячие» данные в массиве всегда будут находиться на самых скоростных твердотельных накопителях, а остальные – на более медленных (но зато с меньшей стоимостью хранения 1 Гбайт) жестких дисках. Кроме того, появились и полностью твердотельные унифицированные массивы (например, Fujitsu Eternus DX200F и HP 3Par StorServ 7450c), хотя твердотельная память чаще всего используется для улучшения производительности приложений SAN, а не для операций доступа к файлам.

Поскольку сегодня технология виртуализации VMware стала фактическим стандартом для корпоративных дата-центров, производители унифицированных систем хранения большое внимание уделяют реализации в своих продуктах поддержке новейших функций гипервизора этой компании. Любопытно, однако, что дальнейшее развитие виртуализации по версии VMware создает определенный риск для будущего унифицированных СХД, поскольку предложенный компанией вариант реализации концепции программно определяемого хранения Virtual SAN (VSAN) предполагает отказ от технологий сетевого хранения и возврат к использованию в качестве хранилищ дисковой подсистемы серверов стандартной архитектуры.

Унифицированные системы хранения – новинки 2015 года

За время, прошедшее с момента написания этого обзора, ряд вендоров выпустили новые унифицированные системы хранения, которые расширяют возможности предшествующих моделей по функционалу, масштабируемости и использованию твердотельных накопителей. Все новинки построены на базе высокоскоростной шины PCI Express Gen3 и интерфейса SAS 12 Gbit, а их контроллеры оборудованы последними моделями процессоров Intel Xeon.

В апреле компания Hitachi представила системы среднего класса VSP Gx00, которые пришли на смену первому поколению ее унифицированных СХД HUS. Главное новшество VSP Gx00 – использование ОС SVOS, применяемой в флагманской модели линейки СХД этого вендора VSP G1000, что позволило реализовать для младших VSP виртуализацию внешних дисков, поддержку конфигурации распределенных дата-центров active/active с общим доступом к устройствам с массивов, установленных в разных дата-центрах, и миграцию данных без прерывания работы системы.

Компания HP в течение лета провела два анонса новых модульных систем 3Par StorServ 8000 и 20000. По сравнению с предыдущим поколением HP 3PAR StorServ в новых массивах твердотельные диски из опции превратились в основной тип накопителя, поэтому модели 8000 и 20000 поставляют либо в полностью твердотельной, либо в гибридной конфигурации. В этих системах применяются новейшие диски 3,84 Тбайт, усовершенствованный механизм дедупликации и защиты от ошибок, а также реализована потоковая асинхронная репликация между территориально распределенными СХД. Кроме того, внесен ряд усовершенствований в пакет программ File Persona, с помощью которого на HP 3PAR StorServ организуется хранение файлов.

Летом же компания NetApp представила полностью твердотельную модификацию своей флагманской унифицированной системы FAS 8000. Cистема All Flash FAS (AFF) 8000 вышла вместе с пакетом программ Flash Essentials, который оптимизирует работу с твердотельными дисками, обеспечивает сжатие и дедупликацию данных и реализует интеграцию СХД с рядом приложений, встроенную защиту данных и миграцию данных AFF 8000 в облако.

В октябре компания Dell выпустила унифицированную систему старшего класса Dell Storage SC9000, которая, как и ее предшественница SC8000, может выполнять функции NAS при использовании NAS-шлюза FS8600. Новая SC9000 поддерживает объединение нескольких массивов в «федерацию», онлайновую миграцию между массивов томов данных и реализует более эффективное сжатие данных, а также использует экономичные твердотельные диски TLC от Samsung.

Полная версия статьи опубликована в «Бестселлеры IT-рынка» №1, 2015

Вернуться на главную страницу обзора «О развитии унифицированных СХД»