HPE Alletra Storage MP B10000 - початок ери систем зберігання нового покоління

Сучасна реальність така: якщо виробники систем зберігання даних хочуть продовжувати успішно продавати свої рішення/системи у світі гібридних хмар, вони повинні знайти способи стерти межу між хмарними системами та системами, що перебувають у локальних ЦОД, а також між системами, які перебувають на периферії. Дані та додатки перебуватимуть у всіх трьох місцях і в певному сенсі це буде не стільки розподілений центр обробки даних, скільки «галактика даних». Переміщення «по галактиці даних» має бути легким, інфраструктура має бути адаптованою, а управління, безпека та аналітика повинні поширюватися на всі рівні обчислювального простору і простору зберігання даних. 

Рис 1. Концепція сучасного зберігання даних від НРЕ 

Виходячи з цих викликів, компанія Hewlett Packard Enterprise (HPE) минулого року представила те, що вона називає «майбутнім простором зберігання даних». Нові рішення для зберігання даних з файловим, блоковим і об'єктним доступами, засновані на новій апаратній платформі HPE Alletra Storage MP, яка являє собою єдину уніфіковану хмарну концепцію, здатну масштабувати як продуктивність, так і місткість в рамках єдиної дезагрегованої архітектури.

 

Рис 2. HPE Alletra Storage MP B10000 - поєднання найкращих технологій HPE 

Нове рішення з назвами HPE Alletra Storage MP B10000 і HPE GreenLake for File Storage MP - це величезний крок уперед, що спрощує управління даними за допомогою інтуїтивно зрозумілих хмарних операцій, допомагаючи ІТ-персоналу зберігати, управляти та захищати всі робочі навантаження всюди — у локальному ЦОД, на периферії або в хмарі. 

Архітектура

У цій статті буде розглянуто найбільш потрібний варіант на ринку — HPE Alletra Storage MP B10000. HPE Alletra Storage MP B10000 — це паралельна, багатовузлова і повністю active/active система зберігання з блоковим доступом з активною підтримкою процесів вводу-виводу на всіх дисках, контролерах і фронтенд/бекенд-портах, тобто всі компоненти беруть участь в обробці вводу-виводу, а всі ноди/контролери мають прямий доступ до всіх дисків. Використовуючи цю архітектуру, досягається необмежена масштабованість для консолідації традиційних і критично важливих застосунків із передбачуваною продуктивністю і наднизькою затримкою, менше ніж 1 мс, при цьому забезпечуючи 100% доступність даних шляхом повного апаратного резервування і готової хмарної предиктивної аналітики. 

Рис 3. Конструкція двоконтролерної системи зберігання HPE Alletra Storage MP B10000 

Основним елементом архітектури HPE Alletra Storage MP B10000 є двоюнітовий корпус. У корпусі розташовані два контролери/ноди HPE Alletra Storage MP, з 24 посадковими місцями для дисків SSD NVMe (PCIe x2 Gen4). Кожен контролер може бути оснащений 8-ми, 16-ми або 32-х ядерним центральним процесором AMD EPYC. Далі таку систему зберігання можна доповнювати полицями розширення для дисків JBOF, не плутати з JBOD, із зарезервованими інтелектуальними модулями вводу-виводу з інтерфейсами NVMe. Залежно від моделі системи зберігання SSD дисків може бути в одній єдиній системі до 72 штук — у безкомутаційній конфігурації з двома полицями розширення та до 384 дисків — у комутаційній кластерній конфігурації, використовуючи 100Гб/c ethernet комутатори, із 4 контролерами/нодами та з 16-ю полицями розширення. Розширюваність контролерами/нодами — до 3 або 4 штук, можлива тільки в моделях з 16 і 32 ядрами. 

Ця система забезпечує гнучку й економічну початкову конфігурацію, що складається з 8 дисків, з можливістю подальшої модернізації мінімум 2 дисками та за необхідності збільшення продуктивності шляхом додавання/докуповування 3-го і / або 4-го контролерів. 

Контролери HPE Alletra Storage MP з'єднані між собою зі швидкістю 100Гб/с, з підтримкою протоколів RDMA/RoCE v2. Кластеризація плюс дезагрегований підхід дає змогу створити єдину високодоступну і високопродуктивну систему зберігання, в якій під'єднані до неї сервери, можуть отримувати доступ до томів, LUN-ам, через будь-який фронтенд-порт. 

Рис 4. Зовнішній вигляд контролерів HPE Alletra Storage MP у складі HPE Alletra Storage MP B10000 

Також кожен контролер підтримує до двох фронтенд-адаптерів, що забезпечує гнучкість у підтримці різних сучасних топологій підключення: 32/64Гб/с Fibre Channel (FC), що підтримує протоколи NVMe/FC, і 10/25Гб/с Ethernet, що підтримує протоколи iSCSI і NVMe/TCP. Для бекенд-портів використовують адаптери з підтримкою швидкості 100Гб/с. 

Наразі SSD NVMe диски найшвидші з наявних і можуть у багато разів перевершувати за продуктивністю звичайні жорсткі диски HDD, що обертаються, або SSD SATA/SAS, і працювати водночас із дуже низькою, приблизно мілісекундною затримкою. Важливо розуміти, що ці переваги використання NVMe дисків можуть бути реалізовані тільки в архітектурі, в якій увесь шлях вводу-виводу оптимізовано, тобто якщо контролери системи зберігання, які розташовані між серверами та дисками, не можуть підтримувати їхньої «продуктивності», то вони стають вузьким місцем у роботі. 

Рис 5. Порівняння продуктивності різних типів дисків 

Крім вищеописаного, кожен корпус має два, з резервуванням 1+1, блоки живлення, і на відміну від багатьох архітектур, у них немає акумуляторів. Акумулятори часто використовуються або для підтримки/збереження даних у кеші DRAM, в очікуванні відновлення електроживлення, що неприйнятно при тривалих простоях, або для живлення контролерів. Ще одна поширена проблема з акумуляторами — забезпечення/збереження необхідного рівня заряду і працездатності батареї під час тривалої експлуатації. 

Рис 6. Порівняння операції запису за традиційної архітектури СЗД і в HPE Alletra Storage MP B10000 

У традиційних системах/архітектурах будь-які дані з сервера під час операцій запису віддзеркалюються між кеш-пам'яттю або DRAM контролерів/нод, і для забезпечення схоронності їх потрібно захистити батареями/акумуляторами. 

Нова архітектура в HPE Alletra Storage MP B10000 усуває необхідність віддзеркалення операцій запису даних між кешами та відповідно відпадає необхідність у батареях. Це дає змогу створити простішу архітектуру з меншою кількістю залежностей і точок відмови. У цьому варіанті кеш працює за принципом наскрізного запису-write-through, а не відкладеного запису-write-back, і дані з сервера зберігаються одразу на диски — у спеціальну зарезервовану область, тому нема потреби зберігати «брудні» сторінки кешу. Якщо, наприклад, збій в електромережі зашкодить одному з контролерів, другий візьме на себе управління томами контролера, що відмовив, і прочитає всі дані, які не записані ще на диски, безпосередньо зі спеціальної області на томі-«stage». Завдяки відсутності необхідності в механізмах збереження і відтворення «брудного кешу», коли дані в кеші змінені, а в пам'яті ще є стара копія, час відновлення після збою живлення значно скорочується. А завдяки NVMe бекенду з низькою затримкою і зниженню накладних витрат, продуктивність/швидкість роботи в новій архітектурі нагадує дзеркальне кешування запису в DRAM у традиційних системах. 

Якщо ще глибше копнути, то кожен фізичний диск ділиться на «чанклети». Чанклети є найбазовішим елементом зберігання даних. Далі з чанклетів з різних фізичних дисків створюються логічні диски-LD, відповідно до налаштувань CPG-пули дискового простору, в яких можна створювати томи. У HPE Alletra Storage MP B10000 існує два типи логічних дисків: для внутрішніх потреб системи збереження даних, та для загального користування. 

Завдяки цій архітектурі досягається високий коефіцієнт стиснення, який досить часто буває більшим, ніж 4:1. Це ще одна перевага для ефективного або дешевшого зберігання даних. 

Надійність зберігання та відмовостійкість 

На додаток до апаратної відмовостійкості всі системи HPE Alletra Storage MP B10000 мають наскрізну перевірку помилок під час обробки блоків даних. Це допомагає забезпечувати цілісність даних для підтримки відмовостійкості рівня Tier-0 і гарантувати 100% надійність системи. 

Компанія НРЕ завжди трепетно ставилася у своїх системах зберігання до надійності, система зберігання HPE Alletra Storage MP B10000 не виняток. Так, вбудовані механізми виявлення помилок-CRC під час передавання даних, перевіряють дані на кожному з етапів роботи з ними: 

• на внутрішній шині центрального процесора; 
• у пам'яті DRAM, ECC; 
• у міжкластерних з'єднаннях; 
• на сервері під час передавання блоків даних; 
• на SSD дисках на рівні блоків, протягом усього життєвого циклу. 
  

Рис 7. Перевірка апаратної відмовостійкості в HPE Alletra Storage MP B10000 

Перевірка помилок CRC також застосовується до даних, що реплікуються за допомогою внутрішнього механізму Remote Copy-віддалена реплікація, що дає змогу уникнути потенційних проблем під час копіювання даних, а також включає попереднє тестування каналів зв'язку для перевірки стабільності каналів реплікації. Також постійно запускається фоновий процес-scrubber під час сканування блоків даних для виявлення потенційних проблем на рівні блоків. Це важливо для SSD дисків, оскільки це дає змогу завчасно виявляти та виправляти будь-які низькорівневі CRC і бітові помилки. 

Важливо також зазначити, що експоненціальне зростання об'єму SSD дисків без пропорційного підвищення надійності та продуктивності призводить до збільшення ризику втрати даних. Наприклад, якщо розглянути SSD NVMe диски об’ємом 15,36 ТБ, доступні в системах HPE Alletra Storage MP B10000, то одна тільки різниця в об'ємі означає, що відновлення диска, який вийшов з ладу, після заміни займе у 4 рази більше часу, ніж у такого самого диска, але об'ємом 3,84 ТБ. Це створює «вікно вразливості», у якому помилка читання без можливості відновлення-Unrecoverable Read Error або URE; або відмова другого диска можуть призвести до втрати даних при використанні RAID 1 або RAID 5. RAID 6 розв'язує цю проблему завдяки використанню двох різних значень парності, що дає змогу відновити дані навіть у разі відмови двох дисків. Реалізація в HPE Alletra Storage MP B10000 рівня захисту RAID 6 використовує метод прямого виправлення помилок FEC, заснований на завадостійкому коді-erasure coding. 

Реплікація даних 

Ця система зберігання підтримує кілька видів реплікації: асинхронна, синхронна і рішення High Availability - Active Peer Persistence. 

Рис 8. Види реплікації в HPE GreenLake for Block Storage 

Асинхронна періодична реплікація або Asynchronous Periodic Remote Copy, дає змогу налаштовувати RPO від однієї хвилини до кількох місяців на «континентальних відстанях» до 15000 км з RTT до 150 мс. 

Синхронна реплікація або Synchronous Remote Copy, може бути налаштована в межах великих відстаней до 1000 км з RTT до 10 мс. Причому синхронна репліка представляє активні шляхи до основних томів і резервні шляхи до вторинних томів. Хости/сервера можуть виконувати введення-виведення тільки на основних томах.  

Active Peer Persistence представляє активні шляхи до обох, первинного і вторинного томів. Хости/сервери можуть виконувати одночасне введення-виведення до обох, первинного і вторинного томів. У цьому варіанті відмовостійкість прозора для хостів. 

Модельний ряд

Рис 9. Масштабованість HPE Alletra Storage MP B10000 

Модельний ряд HPE Alletra Storage MP B10000 досить простий. Присутні 8, 16 і 32 ядерні моделі: B10120, B10130, B10140. Також можна спочатку вибрати некомутований або комутований бекенд, тільки 16 і 32 ядерні моделі, тобто можливість помірного розширення — до 72 дисків або дуже великого розширення — до 4 контролерів і 384 дисків. Так мінімальна конфігурація системи зберігання становить приблизно 15TB RAW з використанням SSD NVMe дисків, а максимальна — приблизно 5,6PB RAW тими ж типами дисків. 

Продуктивність теж залежить від моделі. Чим більше ядер і контролерів, тим продуктивніша система. Так, продуктивність систем зберігання з 8 ядрами оцінюють приблизно у 250 тис. IOPS, блок 16к, 100% читання, без стиснення, за латентності менше ніж 1мс, а найстарші моделі мають продуктивність за такого самого навантаження більш ніж 2 млн IOPS за тієї самої латентності. 

Рис 10. Продуктивність модельного ряду HPE Alletra Storage MP B10000 

Після недавніх оновлень у системі зберігання з'явилася можливість встановлення відносно недорогих QLC дисків об'ємом 15,36 ТБ і 30,72 ТБ. Головною перевагою QLC NVMe дисків є те, що вони є економічно ефективним варіантом зберігання даних, що робить їх чудовим вибором для тих, кому потрібен дисковий простір високої щільності, але хто не хоче платити більше за місце для зберігання та не потребує ультрашвидких показників операцій запису. 

Програма HPE Timeless Storage* 

Рис 11. Програма HPE Timeless Storage для HPE Alletra Storage MP B10000 

Компанія HPE анонсувала програму Timeless Storage** для компаній, які купили рішення HPE Alletra Storage MP B10000 з можливістю оновлення контролерів наступного покоління в майбутньому без переривання роботи, за умови продовження підписки. Шляхом цього досягається 30% економія сукупної вартості володіння, внаслідок уникнення повної модернізації/заміни системи в майбутньому. Для компаній, які купили таку можливість Timeless Storage - це інвестиції, розраховані на майбутнє, які ніколи не застаріють. 

*На цей час недоступна в Україні. 

*За умови, що замовник візьме на себе зобов'язання купівлі на 8 років програмного забезпечення як послуги для HPE Alletra Storage MP B10000 і підтримки на дану систему зберігання, що зазвичай досягається шляхом поєднання авансової купівлі та одного продовження, 3+5 років або 5+3 років. 

Інтеграція з різними додатками 

Досить часто одним із критеріїв вибору систем зберігання є підтримка того чи іншого застосунку або, наприклад, контейнерного середовища, а також платформ автоматизації та оркестрації нарівні з досить давно використовуваними застосунками. Усім відомо, що плагіни для того чи іншого застосунку дуже полегшують життя багатьом адміністраторам. А якщо ці плагіни ще й безкоштовні, то це доволі серйозний аргумент з боку адміністраторів під час вибору платформи. Система зберігання HPE Alletra Storage MP B10000 безоплатно підтримує велику кількість різноманітних плагінів і допоміжного ПЗ, для управління та оркестрації, і цей перелік постійно зростає. 

Рис 12. Інтеграція з різними додатками HPE Alletra Storage MP B10000 

Інтеграція із загальнодоступними хмарами 

Компанія HPE поступово розширює свої рішення і в загальнодоступних хмарах. Слідом за хмарою HPE GreenLake компанія розширила присутність і у хмарі AWS. Наразі вже доступне рішення під назвою HPE GreenLake Block Storage for AWS - це програмно-визначуване сховище, яке перебуває у хмарі AWS і призначене для уніфікованого управління гібридними системами зберігання даних від НРЕ, фактично HPE Alletra Storage MP B10000. Це рішення дає змогу користуватися одними й тими самими послугами зберігання даних корпоративного класу в локальній, публічній хмарі та в локальному ЦОД-і, а також отримувати переваги від безперешкодної мобільності даних та уніфікованого єдиного управління. 

Відгуки про HPE Alletra Storage MP B10000

 Коли з'являється/анонсується нова система зберігання і навіть отримавши відомості про неї, у середовищі ІТ неохоче вірять словам і з побоюванням чекають «чогось». Для ІТ-адміністраторів важливо ще додатково отримати/почути відгуки про нову систему зберігання від того, хто її вже експлуатує, щоб остаточно скласти свою думку. На цей час є чудовий ресурс від Gartner, який збирає відгуки технічних фахівців, в яких вони діляться враженнями про експлуатацію нових систем. Причому відгуки можуть бути як позитивні, так і негативні.  Якщо пробігтися по відгуках, то вони майже всі висловлюють захоплення експлуатацією, можливостями та загальними враженнями від системи HPE Alletra Storage MP B10000. 

Підсумки 

HPE Alletra Storage MP B10000 - це абсолютно нова сучасна система зберігання, яка надає критично важливі послуги для зберігання даних у середньому ціновому діапазоні завдяки першому в галузі дезагрегованому, масштабованому блоковому сховищу, що масштабується зі 100% гарантією доступності даних. Вона побудована на новій апаратній платформі HPE Alletra Storage MP і управляється за допомогою вже відомої всім хмарної консолі HPE DSCC, даючи інтуїтивно зрозумілий хмарний досвід, відмінне масштабування й ефективне зберігання, а також абсолютну стійкість і продуктивність для критично важливих застосунків — від великих баз даних до сучасних застосунків і консолідованих змішаних робочих навантажень. Ця паралельна, багатовузлова і повністю active/active платформа з активною обробкою вводу-виводу на всіх SSD NVMe дисках, контролерах і фронтенд/бекенд-портах, з передбачуваною швидкістю і наднизькою затримкою забезпечать саме ту продуктивність, про яку ви мріяли! 

Автор статті - Михайло Федосєєв, архітектор інфраструктурних рішень Lantec.