Системы хранения данных Hitachi Data Systems и их место на рынке

Николай Васильев
info.ru@hds.com

Весной 2002 г. компания Hitachi Data Systems (http://www.hds.com)
анонсировала системы хранения данных Lightning 9900V, построенные на уникальной
по сей день коммутируемой архитектуре. Выпуск этих устройств оказался чрезвычайно
успешным в коммерческом плане. Так, если в 2000 году доля Hitachi на рынке систем
хранения данных (СХД) старшего уровня составляла немногим более 10%, то уже
к концу 2002 г. она, по оценкам различных аналитических агентств, возросла до
42- 44%. Иными словами, всего за два года компании удалось отвоевать рынок у
конкурентов, выйдя на первое место по поставкам СХД старшего уровня.

Наличие в линейке продукции не только монолитных, но и модульных, распределенных СХД позволяет Hitachi Data Systems предлагать заказчикам полные решения любого уровня. Общность функционального ПО для систем различной архитектуры обеспечивает возможность развития и защиту инвестиций заказчиков.

Правильность выбранной стратегии особенно заметна на молодых рынках, к которым относится рынок России и стран СНГ. За год, прошедший с момента открытия в Москве представительского офиса, десятки заказчиков выбрали системы Hitachi Data Systems для своих центров обработки и хранения данных. К потенциальным потребителям таких систем относятся телекоммуникационные и промышленные предприятия, банки и государственные структуры – словом, практически все организации, работающие с большими объемами данных.

В данной статье мы рассмотрим некоторые функциональные особенности СХД от Hitachi Data Systems.

Монолитные или модульные?

В недавнем прошлом от системы хранения данных требовалось только одно – емкость. Как правило, это были локальные диски или простые периферийные устройства, подключаемые напрямую к серверу. Развитие гетерогенных сетевых инфраструктур вызвало к жизни структуры SAN и NAS. Консолидированное хранение данных стало стандартом и успешно демонстрирует преимущества такого подхода.

Однако консолидация – это нечто большее, чем просто объединение емкости хранения в одно устройство и подключение к нему некоторого количества хостов. Консолидация также подразумевает объединенное и удобное управление различными нагрузками – со всеми их разнообразными и зачастую противоречивыми требованиями. Плюс к тому производительность, доступность данных, дополнительная функциональность (например, резервное копирование)… Все это наводит на мысль, что хорошо было бы контролировать разные нагрузки индивидуально – так, как если бы они работали на своих отдельных системах хранения, не оказывая влияния на "соседей" и не страдая от работы других приложений, но сохраняя тем не менее все преимущества централизованных, или консолидированных систем. По этому признаку – возможности обеспечить такую независимость для различных приложений и типов нагрузки – системы хранения данных и делятся на централизованные, предназначенные для консолидации данных, и распределенные, или периферийные, ориентированные на работу с небольшим количеством приложений, как правило, модульной конструкции, что обеспечивает экономичность и поэтапность внедрения.

Gartner Group выделила в соответствии с этим подходом две категории СХД – уровня предприятия, использующие довольно внушительные объемы кэш-памяти для обработки разнообразных нагрузок, и системы среднего уровня – с ограниченной кэш-памятью, использующие высокую производительность дисковой подсистемы для обеспечения необходимых значений параметров. Соответственно не следует сравнивать принципиально разные подходы при выборе оптимальной для конкретных задач системы. Так, при примерно равном объеме хранимых данных системы первого и второго класса могут радикально различаться по параметрам надежности, доступности, достижения необходимой производительности и управления ею, что может быть принципиально для заказчика.

Множество предприятий для удовлетворения своих производственных потребностей использует оба подхода к хранению. Рассматривая целесообразность внедрения систем хранения данных того или иного класса, необходимо учитывать самые разные аспекты. Так, очевидное преимущество сетевых СХД – теоретическая доступность любой системы для любого сервера. Но это же свойство может оказаться недостатком, поскольку оно влечет за собой множество ограничений. Могут, к примеру, появиться узкие места по производительности, вызванные неверным планированием архитектуры или неверным выбором СХД. Возникают и вопросы, связанные с безопасностью и разграничением прав доступа.

Безусловно, эффективное сосуществование различных систем возможно только при наличии развитых средств управления.

Lightning 9900V – производительность, масштабируемость, гибкость

Серия HDS Lightning 9900, представленная в июне 2000 г., основана на коммутируемой архитектуре Hi-Star (рис. 1). Построенные в архитектуре MPP (massive parallel processing), оснащенные 32 портами для взаимодействия с хостами и 32 портами для подключения FC-дисков, которые взаимодействуют посредством четырех внутренних неблокирующих коммутаторов с единым дублированным пространством кэш-памяти, СХД серии 9900 обеспечивали чрезвычайно высокую производительность, отказоустойчивость и показывали превосходные результаты в работе с гетерогенными нагрузками.

Рис. 1. Архитектура устройств HDS Lightning 9900.

Семейство продуктов Lightning позволило Hitachi Data Systems быстро превратиться из нишевого игрока в одного из лидеров рынка СХД старшего уровня. Но компания не собиралась почивать на лаврах и в мае 2002 г. представила второе поколение систем Lightning – серию 9900V. Наряду с удвоением объема хранимых данных и более чем удвоением внутренней производительности в системах V-класса был воплощен новый подход к управлению системами хранения. Система "виртуального хранения данных" (virtual private storage) была реализована в технологии Host Storage Domains.

Проблема состояла в том, что по мере увеличения количества подключаемых серверов из-за недостаточного числа портов (32 в системе 9960) могло образоваться узкое место. Заказчики требовали поддержки 64, 128 или даже большего числа портов, но это существенно увеличило бы стоимость системы. Учитывая, что производительность каждого физического порта составляет 200 Мбит/с, а большинство приложений удовольствовалось бы скоростями в 5-10 Мбит/с, основное ограничение было связано с тем, что каждый порт мог предоставить только один набор LUN. Так, всего лишь один сервер мог использовать доступный через один физический порт LUN0 для загрузки ОС. Все логические тома следовало тщательно распределять между серверами, чтобы избежать влияния одного сервера на другие.

Задача была решена следующим образом: каждый физический порт был представлен 128 логическими (виртуальными) портами, что в итоге дало 4096 виртуальных портов на систему. Каждому виртуальному порту может быть сопоставлено свое независимое пространство, или домен, хранения. Каждый виртуальный порт предлагает свой независимый набор LUN. Серверы могут перезагружаться без риска как-либо повлиять на работу других серверов. Нет опасности, что данные, принадлежащие одному серверу, будут повреждены другим. Виртуальные системы хранения аналогичны виртуальным частным сетям из IP-мира. Установка же коммутаторов FC перед физическими портами системы хранения (как предлагают некоторые производители) не может решить проблем безопасного разделения доступа.

Коммутируемая архитектура системы позволяет обеспечить одновременное обслуживание самых разнородных платформ – от S/390 до систем Wintel и Linux. При этом влияние одного приложения на другие минимально, что гарантирует достаточный уровень производительности (измеряемый в Мбайт/с или числе операций ввода-вывода в единицу времени) для критических приложений и возможность массированной консолидации.

Hitachi – единственный на сегодня производитель СХД, выпускающий и жесткие диски. Это позволяет разрабатывать диски и системы хранения данных с учетом взаимных требований и соответственно получать значительный выигрыш в производительности, хотя на бумаге спецификации и не различаются столь заметно. Приведем два примера. Хотя системы 9900V и используют интерфейс дисков 1 Гбит/с, диски, оборудованные двумя активными портами ввода-вывода, могут буферизовать данные на одном порте, активно работая с данными на втором. Это позволяет увеличить количество операций ввода-вывода на одной петле – ибо каждый диск может обработать несколько операций ввода-вывода в каждый момент времени. Технология, реализованная в 9500V, обеспечивает посыл четырех операций ввода-вывода одновременно, что приводит к более эффективному использованию петель FC и соответственно к более высокой производительности.

"Сначала блещет молния, потом грохочет гром" – Thunder 9500V

Востребованность модульных систем хранения значительно выросла в нынешних условиях острой конкуренции. Увеличиваются и функциональные требования к подобным системам. Безусловно, невысокая цена и возможность поэтапного внедрения остаются одними из основных критериев. В то же время требования к производительности, надежности и управляемости вплотную приблизились к аналогичным показателям централизованных систем. Так, компоненты распределенных систем должны быть не менее надежны, чем аналогичные компоненты централизованных. Поскольку зачастую СХД размещаются на удалении от основных центров обработки данных, их установка и конфигурирование должны быть простыми. По определению распределенные системы не подразумевают столь же развитых возможностей работы с гетерогенной нагрузкой, тем не менее они должны уметь хорошо работать с несколькими клиентами, получающими доступ к ним по сети хранения данных. Способность поддерживать виртуальные частные СХД, обеспечивающие, к примеру, безопасное разделение доступа, отличает распределенные сетевые системы от обычных, модульных систем.

Для поддержания уровня цены на невысоком уровне, приемлемом для соответствующего рынка, распределенные системы, как правило, строятся по схеме "пара контроллеров с индивидуальной кэш-памятью". Каждый контроллер, в свою очередь, обеспечивает подключение к одной или нескольким шинам с устройствами хранения (жесткими дисками). Такая архитектура позволяет при экономичном дизайне обеспечить производительность, достаточную для работы с небольшим количеством хостов/приложений. Использование же коммутируемой архитектуры привело бы к заметному увеличению цены.

Простота архитектуры (в частности, отсутствие необходимости синхронизировать общую кэш-память) обеспечивает достаточно малые задержки и простоту конфигурирования. В то же время наличие раздельных областей кэш-памяти приводит к необходимости "присвоения" логических томов тому или иному контроллеру. Только кэш-память, используемая для записи, резервируется (зеркалируется) для обеспечения сохранности данных при отказе основного контроллера. Это, безусловно, способствует защите данных, однако при отказе основного контроллера резервирование прекращается до момента восстановления работоспособности второго. Возможности балансировки нагрузки между основным и резервным контроллерами также весьма ограниченны.

Поскольку многим заказчикам приходится совместно использовать оба типа СХД, необходимо обеспечить единый центр управления. Этому требованию также вполне удовлетворяют системы хранения данных серии Thunder 9500V (рис. 2), объявленные в декабре 2002 г.

Рис. 2. Система хранения данных HDS Thunder 9500V.

Система Thunder 9500V относится ко второму поколению модульных систем Hitachi, представленных в 2001 г. По сравнению с предшественниками (носившими название 9200) у них не только более чем вдвое увеличилась производительность, но и появилась новая функциональность. Так, СХД 9500V унаследовали дотоле присущие только системам хранения старшего класса Lightning возможности разделения доступа (SANtinel), повышения производительности (FlashAccess), обеспечения параллельного доступа к данным (ShadowImage), создания удаленных копий (TrueCopy) и т. д.

Важным нововведением стала функциональность виртуальных портов (Host Storage Domains) в модульных системах. С использованием этой технологии четыре физических FC порта (по 200 Мбит/с каждый) могут быть представлены как 512 виртуальных независимых портов. Таким образом, к одной СХД может одновременно подключаться до 512 разнородных серверов открытых систем, причем каждый из них получает в свое распоряжение собственное пространство хранения, не зависящее от других серверов. Это, очевидно, особенно важно при условии, что на части серверов выполняется ОС, подобная Windows NT, которая полагает каждое доступное ей логическое устройство выделенным ей в исключительное пользование. Благодаря технологии Host Storage Domains можно снять всяческие ограничения, накладываемые на совместное использование СХД различными платформами, без увеличения количества физических портов, что, в свою очередь, позволяет не увеличивать цену системы.

Модульные распределенные системы зачастую приходится устанавливать в стандартные монтажные шкафы вместе с прочим оборудованием, что накладывает определенные требования на конструктив системы и плотность упаковки компонентов. Thunder 9500V предлагает одну из самых компактных упаковок в индустрии – в полку высотой всего 3U можно установить до 15 жестких дисков, что позволяет получить примерно 28 Тбайт "сырых" данных в стандартном монтажном шкафу высотой 42U.

Заказчикам, которым не требуются особые возможности расширения прямо сейчас, предлагается небольшая экономичная модель 9530V (система масштабируется до примерно 2 Тбайт "сырого" пространства). Обладая теми же функциональными возможностями, что и старшая система 9570V (в том числе и поддержкой виртуальных частных хранилищ – Host Storage Domains), система может конкурировать по цене с неинтеллектуальными системами JBOD. При необходимости наращивания объема данных 9530V можно преобразовать в 9570V, обеспечив полную сохранность данных и обойдясь без занимающего много времени резервного копирования и восстановления.

Семейства Thunder и Lightning отвечают всем потребностям предприятия – от создания экономичных распределенных систем для решения отдельных или периферийных задач (Thunder) до массированной консолидации данных и приложений в центрах обработки данных (Lightning).

Общность функционального ПО (SANtinel, HostStorageDomains, ShadowImage, TrueCopy и т. д.) позволяет говорить о полноте и цельности предложения Hitachi Data Systems, что обеспечивает заказчикам возможность интеграции различных систем в пределах одной или нескольких SAN. Единство средств управления (HiCommand) обеспечивает полное управление всеми системами хранения предприятия, а наличие открытых API дает возможность легко интегрировать с ними решения третьих производителей.

Поддержка и сервис, сервис и поддержка

Говоря о системах хранения уровня предприятия, нельзя ограничиться только аппаратным и программным обеспечением. Не менее важны такие моменты, как консультационная и сервисная поддержка, наличие запасных частей, возможность их оперативной замены и, безусловно, то, что на бизнес-языке именуется защитой инвестиций.

Компания Hitachi Data Systems в тех странах, где она присутствует напрямую,
предоставляет заказчикам профессиональные услуги – от консультаций по выбору
наилучших решений до непосредственного внедрения. Причем реализуемые решения
не ограничиваются только системами хранения данных, а включают и компоненты
третьих производителей – операционные системы, прикладное ПО, схемы резервного
копирования и восстановления. Наличие тесных отношений с ведущими поставщиками
инфраструктурных элементов – Brocade, McData, Emulex, Nishan, Cisco – позволяет
компании реализовывать сложные проекты построения распределенных и интегрированных
сетей хранения. Один из ярких примеров такого сотрудничества – реализация компаниями
Sprint, HDS и Cisco асинхронной репликации данных (с использованием ПО Hitachi
TrueCopy Asynchronous) на расстоянии более 5700 км (подробности можно найти
на http://www.sprint.com, сообщение от 8
июля 2003 г.).

В тех странах, где Hitachi Data Systems присутствует посредством сети авторизованных партнеров (к ним относится и Россия), подобные профессиональные услуги предоставляются, разумеется, в сотрудничестве с партнерами. Для специалистов партнерских организаций компания предусматривает специальные программы подготовки.

Сервисная поддержка – это также неотъемлемая часть серьезного центра хранения и обработки данных. Помимо доступности запасных частей в достаточном количестве, сервис подразумевает развитую, хорошо отработанную процедуру доставки и замены запчастей, наличие соответствующего персонала, а также службы поддержки ПО. Hitachi Data Systems предлагает на свои системы стандартную ограниченную гарантию сроком на 3 года. Неотъемлемая часть любой СХД – развитая схема удаленной диагностики. Далее, склад запасных частей в Москве (в растаможенном состоянии!) автоматически пополняется с учетом каждой поставленной на территорию России системы. У компании есть собственный сервисный персонал и более полутора десятков сертифицированных инженеров в партнерских организациях.

Контракт на сервисное обслуживание заключается напрямую с Hitachi Data Systems и подразумевает непосредственную ответственность компании-производителя за функционирование системы. Существуют различные уровни сервиса – от стандартной реакции на следующий рабочий день до гарантированного времени восстановления работоспособности системы. Для систем старшего класса (Lightning 9900V) можно заключить контракт на 100%-ную доступность данных, с финансовой ответственностью производителя. Безусловно, контракт такого уровня подразумевает не только определенную конфигурацию системы хранения, но и вполне определенный набор организационно-административных мер. Тем не менее наличие сервиса такого уровня в списке предложений свидетельствует, на наш взгляд, о серьезности подхода, демонстрируемого Hitachi Data Systems в части сервисного обеспечения своих систем.

Любая крупная (да и вообще теоретически масштабируемая) система должна обеспечиваться не только эффективной сервисной политикой в пределах гарантийного срока, но и возможностями расширения и обеспечения поддержки за пределами гарантии. Hitachi Data Systems гарантирует доступность сервисного обслуживания в течение по крайней мере семи лет с момента снятия модели с производства, причем в течение первых трех лет гарантируется и наличие компонентов расширения. Цена на компоненты, как и цена сервисного обслуживания, может быть зафиксирована на момент поставки системы или на момент прекращения ее производства.

Подведем итоги

Обсуждая современные тенденции развития систем хранения данных, принято говорить о конвергенции и переходе от управления данными к управлению "жизненным циклом информации". Ни один из присутствующих сегодня на рынке поставщиков не производит все компоненты СХД самостоятельно, что вызывает к жизни альянсы и партнерства. Совместимость СХД с большинством платформ становится не только обязательным условием, но и традицией. В этом аспекте позиция Hitachi Data Systems представляется логичной и полной.

Технологии, используемые в системах Lightning, предусматривают широкие возможности для развития, что обещает нам интересные и перспективные продукты в будущем. Благодаря постепенному проникновению технологий в модульные, распределенные системы, уникальная функциональность становится доступна для все более широкого круга заказчиков. Акцент, который делает компания HDS на развитие именно модульных систем, подкрепленный весьма серьезными инвестициями в исследования и разработку, представляется весьма современным и нужным.

Открытость интерфейсов управления и наличие платформы управления, построенной на открытых стандартах, гарантирует простоту интеграции не только СХД от Hitachi, но и систем третьих производителей, компонентов SAN, а в будущем и иных компонентов информационной структуры предприятия, в единый комплекс.

Компания придерживается коллаборативного подхода к ведению бизнеса. Обмен API, открытые стандарты управления, совместимость со всеми операционными системами и платформами, кросс-сертификация – словом, все, что может помочь клиентам, принимается к действию.