Твердотельные СХД – доминирующий сегмент рынка
На рынке систем хранения данных в последние годы интенсивно развивается сегмент полностью твердотельных СХД. По оценкам IDC, в 2017 г. на массивы этого класса приходилось порядка 80% доходов от продаж систем, предназначенных для первичного хранения данных (primary storage).
Эта тенденция имеет под собой мощную объективную основу: применение дисковых массивов на базе твердотельных накопителей вместо традиционных массивов жестких дисков значительно увеличивает скорость доступа к данным, а также сокращает энергопотребление СХД, что существенно снижает нагрузку на подсистему питания и охлаждения дата-центра, в котором эта система хранения установлена.
Стоит отметить и еще более глубокое проникновение твердотельной памяти в системы хранения: практически все современные дисковые массивы корпоративного класса поддерживают использование твердотельных накопителей вместо жестких дисков. Именно поэтому аналитики IDC и Gartner считают полностью твердотельными массивами только те СХД, которые поставляются только с твердотельными дисками и даже как опцию не поддерживают установку жестких дисков. В данном обзоре товарного предложения на рынке твердотельных СХД мы будем придерживаться подхода этих аналитических компаний. Такие системы называются All Flash Array (AFA) в терминологии IDC или Solid State Array (SSA) в терминологии Gartner.
Чаще всего твердотельные системы хранения используются для консолидации на одной высокопроизводительной платформе нескольких бизнес-приложений, однако владелец массива может применять AFA как выделенную СХД для обслуживания своего бизнес-критичного приложения, например, корпоративной базы данных или инфраструктуры виртуальных десктопов (VDI). Хотя стоимость хранения данных на твердотельных накопителях остается существенно выше, чем на жестких дисках, выигрыш в производительности приложения, от которого напрямую зависит прибыль компании, может многократно компенсировать увеличение стоимости хранения при использовании AFA.
Две категории твердотельных массивов
Представленные сегодня на рынке полностью твердотельные массивы можно условно разделить на две категории. Первая –продукты лидеров рынка классических систем хранения. Первые поколения таких систем появились на рынке задолго до начала использования твердотельных дисков в СХД (это, например, Dell EMC VMAX или NetApp FAS). Но в процессе дальнейшего развития вендоры сначала реализовали в таких массивах как опцию поддержку замены части жестких дисков на твердотельные, а затем выпустили и полностью их твердотельные конфигурации как отдельный продукт со своим инвентарным номером. Помимо вышеупомянутых VMAX и FAS к этой категории относятся полностью твердотельные модели массивов из серий SC и Unify компаний Dell EMC, Fujitsu Eternus, Hitachi VSP, HPE 3Par, IBM Storwize и NetApp EF (обычно на использование только твердотельных накопителей в номенклатуре таких моделей указывает буква F – flash).
Вторая категория AFA – это сравнительно недавно вышедшие на рынок массивы, которые изначально были рассчитаны на использование только твердотельных накопителей. Этот технологический прорыв первыми реализовали высокотехнологичные стартапы, специализировавшиеся на технологиях флэш-памяти. В последние годы, по мере выхода в данный сегмент грандов рынка систем хранения и «взросления» технологий флэш-памяти, часть стартапов была поглощена крупными игроками рынка СХД и их продукты были включены в портфель соответствующего вендора. Например, объектами поглощений стали XtrimIO, Numble Storage и Solid Fire, которые сейчас являются частью соответственно Dell EMC, HPE и Netapp.
Преимущество первой категории AFA – реализация в них проверенного на практике функционала традиционных СХД корпоративного класса. Однако в этом же кроются и их недостатки, ведь в основе таких систем лежит архитектура, разработанная в расчете на более медленные жесткие диски. Поэтому AFA второй категории, архитектура которых оптимизирована для использования твердотельных накопителей, способны обеспечить более высокий уровень производительности. Кроме того, некоторые системы второй категории, такие как NetApp Solid Fire (SF) и Pure Storage, используют горизонтальное масштабирование (scale-out), поэтому по возможностям расширения конфигурации они превосходят даже AFA, разработанные на основе СХД старшего класса, такие как Dell EMC VMAX F и Hitachi VSP F1500.
Стоит отметить, что различия между этими двумя категориями твердотельных систем постепенно нивелируются. В каждом новом поколении AFA первой категории архитектура массива последовательно совершенствуется в расчете на использование только твердотельных дисков, а функционал AFA второй категории улучшается до уровня классических СХД. В результате этим относительно новым системам уже вполне можно доверить хранение данных бизнес-критичных приложений.
Функционал полностью твердотельных СХД
Поскольку чаще всего AFA используются для консолидации хранения данных нескольких приложений, в том числе бизнес-критичных, они должны обеспечить высокую скорость доступа к данным и их постоянную доступность, а также эффективные инструменты управления хранением. Для этого применяются те же функции, что и в традиционных СХД корпоративного класса на базе жестких дисков, включая виртуализацию дискового пространства, мгновенные снимки, синхронную и асинхронную репликацию данных на удаленный массив.
В то же время особое значение для покупателей AFA имеют технологии дедупликации и онлайнового сжатия данных, поскольку они позволяют многократно сократить емкость твердотельных накопителей, требуемую для хранения данных, и за счет этого снизить стоимость хранения до уровня, сопоставимого с хранением на жестких дисках. Чтобы подчеркнуть выгоду от использования в своих продуктах сжатия и дедупликации, многие вендоры в спецификации своих систем указывают емкость не только физическую, но и эффективную, достигаемую за счет применения этих двух технологий. Заметим, что пока не все вендоры реализовали в своих продуктах возможность использования сжатия и дедупликации. Кроме того, эффект от их применения сильно зависит как от типа данных, так и от особенностей фирменной реализации этого функционала.
В связи с внедрением в ИТ-инфраструктуру многих крупных компаний частных облаков, вендоры AFA в своих продуктах реализуют функционал, позволяющий использовать их как платформу хранения для частного облака, в том числе и функцию multitenancy, обеспечивающую обслуживание с помощью одной СХД приложений разных подразделений компании с сохранением прав доступа к данным, и QoS для поддержания заданного уровня сервиса. Еще одно новое направление в развитии функционала AFA – это инструменты аналитики, с помощью которых на основе различной информации о состоянии СХД можно предсказать потенциальный сбой системы или падение производительности доступа к данным. Одним из наиболее удачных реализаций подобного инструментария является пакет Nimble Infosight бывшей фирмы Nimble Storage, которая сейчас стала подразделением HPE.
Также нужно отметить, что некоторые AFA (например, Hitachi VSP F и NetApp FAS AFF) обеспечивают хранение не только блочных данных, но и файлов, т. е. способны функционировать в качестве системы хранения NAS, что позволяет использовать их как платформу для консолидированного хранения данных разных типов.
Общая номенклатура твердотельных массивов
На российском рынке работают практически все основные производители СХД, в арсенале которых есть массивы AFA (Dell EMC, Fujitsu, Hitachi, HPE, IBM, NetApp). Кроме того, еще в 2017. в Москве открылось представительство компании Pure Storage, чей основной бизнес связан с твердотельными массивами.
В описании модельного ряда полностью твердотельных массивов (см. таблицу) мы указываем максимальную емкость, максимальное число накопителей, контроллеров и портов ввода-вывода.
Основные характеристики полностью твердотельных массивов хранения
| Модель | Масштабируемость емкости | Кол-во накопителей | Кол-во контроллеров | Порты |
|---|---|---|---|---|
| Dell EMC | ||||
| SC 5020F/7020F | 2/3 Пбайт | 222/500 | 2 | 16/32 x 10Gb iSCSI; 8/24 x 16/32Gb FC |
| VMAX 250F/950F | 1,16/4,42 Пбайт | 100/1920 | 2–4/2–16 | 4–32 x 1Gb/10Gb iSCSI; 4–32 8/16Gb FC |
| VMAX 450F/850F | 2,3/4,4 Пбайт | 960/920 | 2–16 | 4–32 x 1Gb/10Gb iSCSI; 4–32 8/16Gb FC; 4–32 FICON |
| Unity 350F/450F/550F/650F | 2,4/4/8/16 | 6–150/250/500/1000 | 2 | До 20 FC; до 24 10GbE |
| XtremIO X2 | 718–2873 Тбайт (эффективная) | 18–288 | 2–8 | 4–16 x 16Gb FC; 4–32 x 10GbE |
| Fujitsu | ||||
| Eternus AF250/AF650 | 737/2949 Тбайт (физическая) 3,6/14,7 Пбайт (эффективная) |
2–48/2–192 | 2 | 8 x FC 16G/32G, 8 x iSCSI 10G; 16 x FC 16G/32G, 16 x iSCSI 10G |
| Hitachi | ||||
| VSP F400 | 2,7/13,5 Пбайт (физическая/эффективная) | 192 (FMD)/384 (SSD) | 2 | 56 x FC, 28 x iSCSI |
| VSP F600 | 4/20 Пбайт (физическая/эффективная) | 288 (FMD)/576 (SSD) | 2 | 56 x FC, 28 x iSCSI |
| VSP F800 | 8/40 Пбайт (физическая/эффективная) | 576 (FMD)/1152 (SSD) | 2 | 64 x FC, 32 x iSCSI |
| VSP F1500 | 8/40 Пбайт (физическая/эффективная) | 576 (FMD)/2304 (SSD) | 2–12 | 176 x FC, 176 x iSCSI |
| HPE | ||||
| 3Par 9450 | 600 Тбайт (физическая) | 576 | 2–4 | 80 x FC, 40 x iSCSI |
| 3Par 20450 | 1966 Тбайт (физическая) | 576 | 2–4 | 80 x FC, 40 x iSCSI |
| 3Par 20850 | 8043 Тбайт (физическая) | 1152 | 2–8 | 160 x FC, 80 x iSCSI |
| Nimble AF1000 | 6–49 Тбайт (физическая)/ 4–33 Тбайт (полезная) |
72 | 02 | 4–8 x FC, 4–8 x iSCSI |
| Nimble AF3000 | 6–92 Тбайт (физическая)/ 3–30 Тбайт (полезная) |
72 | 2 | 4–24 x FC, 4–24 x iSCSI |
| Nimble AF5000 | 11–184 Тбайт (физическая)/ 3–61 Тбайт (полезная) |
120 | 2 | 4–24 x FC, 4–24 x iSCSI |
| Nimble AF7000 | 11–323 Тбайт (физическая)/ 7–123 Тбайт (полезная) |
120 | 2 | 4–24 x FC, 4–24 x iSCSI |
| Nimble AF9000 | 23–553 Тбайт (физическая)/ 7–217 Тбайт (полезная) |
408 | 8 | 4–24 x FC, 4–24 x iSCSI |
| IBM | ||||
| FlashSystem V9000 | 1,7 Пбайт (эффективная) | 2–8 | 64 x FC, 32 x FCoE/iSCSI | |
| Storwize V5030F | 11,4 Пбайт (кластер 22,800 Пбайт) (физическая) | 760 (кластер – 1520) | 2 | |
| Storwize V7000F | 11,4 Пбайт (кластер 45,6 Пбайт) (физическая) | 760 (кластер – 3040) | 2 | |
| NetApp | ||||
| AFF 700s | 3,3 Пбайт (физическая)/ 13 Пбайт (эффективная) | 216 | 1–12 | 16 x FC, 24 x Ethernet |
| AFF 700 | 7,3 Пбайт (физическая)/ 29,7 Пбайт (эффективная) | 480 | 1–12 | 64 x FC, 64 x Ethernet, 64 x FCoE |
| AFF 300 | 5,9 Пбайт (физическая)/ 23,8 Пбайт (эффективная) | 384 | 1–12 | 24 x FC, 32 x Ethernet, 24 x FCoE |
| AFF 200 | 4,8–20 Пбайт (физическая)/ 8,8 Пбайт (эффективная) | 144 | 1–8 | 8 x FC, 8 x Ethernet, 8 x FCoE |
| SF4805 (1 узел) | 4,8 Тбайт (физическая)/ 10–20 Тбайт (эффективная) | 10 | 2 | 2 x iSCSI |
| SF9605 (1 узел) | 9,6 Тбайт (физическая)/ 20–40 Тбайт (эффективная) | 10 | 2 | 2 x iSCSI |
| SF19210 (1 узел) | 19,2 Тбайт (физическая)/ 40–80 Тбайт (эффективная) | 10 | 2 | 2 x iSCSI |
| SF38410 (1 узел) | 38,4 Тбайт (физическая)/ 80–160 Тбайт (эффективная) | 10 | 2 | 2 x iSCSI |
| SF FC Node (1 узел) | – | – | 2 | 4 x FC, 4 x iSCSI |
| EF560 | 384 Тбайт (физическая) | 120 | 2 | 8 x FC, 8 x iSCSI |
| EF570 | 367 Тбайт – 1,8 Пбайт (физическая) | 120 | 2 | 8 x FC, 8 x iSCSI, 4 x Infiniband |
| Pure Storage | ||||
| M10 | 5–10 Тбайт (физическая)/ до 30 Тбайт (эффективная) | 10 или 12 | 2 | 1 x FC, 1 x iSCSI |
| M20 | 5–80 Тбайт (физическая)/ до 250 Тбайт (эффективная) |
10 или 12 | 2 | 1 x FC, 1 x iSCSI |
| M50 | 20–176 Тбайт (физическая)/ до 500 Тбайт (эффективная) |
10 или 12 | 2 | 1 x FC, 1 x iSCSI |
| M70 | 42–512 Тбайт (физическая)/ до 1,5 Пбайт (эффективная) |
10 или 12 | 2 | 1 x FC, 1 x iSCSI |
| X70 | 22–366 Тбайт (физическая)/ до 1 Пбайт (эффективная) |
10 или 12 | 2 | 1 x FC, 1 x iSCSI |
Как и для традиционных СХД на жестких дисках, основными параметрами при выборе продукта в случае твердотельных массивов являются граница масштабирования емкости, измеряемая в терабайтах и петабайтах. Она, в свою очередь, зависит от максимального числа носителей, которые можно установить в системе.
Однако, как уже говорилось выше, применение дедупликации и сжатия позволяет многократно увеличить объем хранимых данных. Поэтому вендоры наряду с физической любят указывать в спецификации своих систем их эффективную емкость. Следует учитывать, что обычно эффективная емкость рассчитывается исходя из оптимального сценария применения этих двух технологий, и на практике прирост емкости за счет дедупликации и/или сжатия может оказаться существенно меньше, поэтому при подборе конфигурации конкретного массива его эффективную емкость лучше рассматривать лишь как теоретический максимум.
Важными характеристиками AFA являются также число контроллеров, от которого зависит максимальная производительность массива и его отказоустойчивость (чем больше в массиве контроллеров, тем меньше будет падение его производительности в случае выхода из строя одного из них), и наличие портов для подключения к сетям хранения SAN и серверам. Основным интерфейсом для подключения к SAN остается Fibre Channel, и большинство вендоров уже реализовали в массивах поддержку FC Gen 5, обеспечивающего передачу данных со скоростью 32 Гбит/с. Поддержка высокоскоростного FC Gen 5 крайне важна, поскольку позволяет получить максимальную отдачу от быстродействия твердотельных дисков.
Хотя модельный ряд по сравнению с прошлым годом мало изменился (новинки 2017 г. выделены в таблице жирным шрифтом), у многих твердотельных систем при том же числе накопителей за год вдвое выросла максимальная физическая емкость благодаря реализации поддержки в них 16-Тбайт твердотельных накопителей последнего поколения.
Вернуться на главную страницу обзора «На рынке СХД большие перемены»