HPE Alletra 6000: простота настройки 

При выборе, а затем настройке новой системы хранения перед ИТ персонал всегда стоят следующие вопросы: 

  • Какой тип RAID выбрать для того или иного приложения? 
  • Какую отказоустойчивость выбрать? Сколько дисков при этом я могу потерять без потери данных — 1, 2 или 3? 
  • Как правильно разбить дисковую подсистему для приложений и каким блоком? 
  • Нужно ли отдельно покупать диски с возможностью шифрования для приложений, требующих отдельного «ухода/присмотра»? 
  • Какая производительность дисковой подсистемы мне нужна? 

С системой HPE Alletra 6000 все просто: выбираем модель с необходимой производительностью и забываем обо всех вопросах. Как? Об этом далее. 

Коротко о SSD дисках 

Исторически сложилось так, что SSD диски проектировались так, чтобы использовать тот же интерфейс ввода-вывода, что и жесткий диск (HDD), например интерфейсы SATA и SAS, для подключения к дисковой корзине в каком-либо сервере и системе хранения. Хотя сегодня большинство SSD дисков используют флэш-память на базе NAND но быстрое развитие технологий  NVMe ( Non-volatile Memory Express), NVMe over Fabrics (NVMe-oF) и SCM (Storage Class Memory) открывает огромный потенциал для сверхбыстрой обработки данных. 

NVMe — это протокол интерфейса для доступа к флэш-памяти через шину PCI Express (PCIe). В отличие от традиционных архитектур All-Flash систем хранения, которые ограничены одной последовательной очередью команд, протокол NVMe поддерживает десятки тысяч параллельных очередей (до 65536), каждая из которых способна поддерживать десятки тысяч одновременных команд (до 65536). В реальности эти цифры скромнее, но это уже не важно. Все равно это очень быстро! 

SCM, еще известная как постоянная память (Persistent Memory, Optane DC) или твердотельный диск на базе флэш-памяти (SSD, Optane DC), представляет собой относительно новый тип технологии, который стирает грань между памятью (DRAM) и хранением на дисках (SSD), поскольку ее можно использовать и в том, и в другом виде. 

При широком развертывании NVMe дисков, особенно в сочетании с устройствами с SCM, могут значительно ускорить работу приложений нового поколения, обеспечивая в 10 раз меньшую задержку и максимальное количество операций ввода-вывода в секунду. Далее в статье будут встречаться эти термины, и система хранения построена с использованием именно таких дисков. 

Данный обзор посвящен линейке систем хранения данных HPE Alletra 6000. Ранее был довольно подробно описан принцип работы линейки системы хранения HPE Alletra 5000, а так же показаны все преимущества, которые получают ИТ специалисты использующие ее. Линейка систем хранения HPE Alletra 6000 практически ничем не отличается от адаптивного варианта (SSD+HDD) HPE Alletra 5000 – кроме дисков и некоторых механизмов записи/чтения. И фактически повторяет все преимущества этого модельного ряда HPE Alletra 5000/6000, то есть повторяющаяся информация тут не будет озвучена. 

Архитектура HPE Alletra 6000 

Система хранения HPE Alletra 6000 состоит из 2-х контроллеров, работающих в режиме active/hot standby и одного типа дисков - SSD NVMe. В старших моделях (6050–6090) можно добавить SCM адаптер (Intel Optane PCIe) с менее чем 200 мкс средней задержкой, для кэширования данных. Такой дополнительный кэш на чтение может быть нужен для приложений, требующих ультрабыстрого отклика десятикратного уменьшения задержки чтения. Эту систему можно в дальнейшем расширять путем добавления полок с дисками SSD NVMe. 

Каждый контроллер системы состоит из двух центральных процессоров (CPU), кроме модели 6010, в которой используется один процессор. Стоит отметить, что этот модельный ряд использует процессоры AMD EPYC с высокой частотой, которые очень хорошо зарекомендовали себя как высокопроизводительные современные процессоры, модуль NVDIMM самую быструю память с наименьшей задержкой для защищенной буферизации записи, обычной памяти DRAM, в которой происходят операции: дедупликации, компрессии, шифрования, выстраивания блоков в последовательный страйп (full stripe) и ультраконденсатора, что обеспечивает 100% согласованность и защиту данных. 

В случае потери одного из контроллеров HPE Alletra не происходит потеря производительности системы. Эта особенность режима active/hot standby является преимуществом в использовании, поскольку выход из строя одного из контроллеров не снижает производительность системы ни на процент, обеспечивая уровень обслуживания сервисов заказчика на том же уровне, как было до аварийной ситуации. В отличие от конкурентных архитектур, где выход из строя одного из контроллеров в двухконтроллерных системах, приводит к падению максимальной производительности от 60% и более. 

Разберем на примере операции записи данных работы системы, кстати, она практически не отличается от работы гибридной/адаптивной системы HPE Alletra 5000. Сервер генерирует данные, например блоки 32к, 16к, 8к, 4к, которые сразу попадают в NVDIMM первого контроллера, а затем быстро передаются через шину PCI-E на NVDIMM второго контроллера, уже имеем 2 копии данных, для отказоустойчивости. Далее происходит подтверждение записи хосту/серверу с помощью ОС системы хранения, на скорости работы памяти 1 микросекунда! После этого начинается процесс, который почти никак не влияет на итоговую производительность системы: данные копируются в DRAM, на той же скорости, что и работа с NVDIMM — это третья копия данных. Надежность превыше всего! 

В памяти DRAM данные обрабатываются с помощью встроенных в ОС системы механизмов дедупликации, сжатия и шифрования, если они включены. Как только это произошло, данные выстраиваются/упорядочиваются в полосу RAID с тройной четностью или Triple+ Parity RAID (система переживет выход из строя любых 3-х дисков), а затем последовательно большим блоком передаются на уровень хранения данных на SSD NVMe диски; данные, пригодные для индексов, параллельно копируются в отдельное место на SSD дисках, при этом часть данных и метаданных остаются в DRAM и в SCM-ускорителе (при наличии). 

Пример внешнего вида NVDIMM 

С операциями чтения тоже просто. После запроса сервера на чтение нужных блоков, сначала данные пытаются вычитываться из NVDIMM, если там их нет, то обращаются к DRAM, затем, при наличии, к SCM-кешу; если и там нет, то происходит считывание с SSD NVMe дисков. Если нужные блоки нашлись, проверяется контрольная сумма, также проверяется идентификатор (версия) блока для выявления неправильного чтения, неправильной записи или потери записи, далее данные разжимаются/регидрируют и отдают нужные блоки серверу. Проверка и регидрация также происходит, если необходимые данные нашлись в NVDIMM, DRAM, или SCM. Все работает очень быстро и без задержек на максимально возможной скорости работы системы. 

HPE Alletra 6000: экономичность и эффективность хранения 

Мы живем в 21 веке, и производители СХД давно нас научили пользоваться полезными функциями и технологическим «бонусами» этих систем. Одними из этих бонусов являются технологии эффективного хранения данных-дедупликация, компрессия (или общее название-сжатие). При их использовании производительность системы хранения данных практически не падает, что является очень уместным преимуществом. Таким образом, компания НРЕ гарантирует, что, эксплуатируя систему хранения HPE Alletra 6000, любую из моделей, и используя сжатие данных: дедупликацию или компрессию или одно из двух, можно получить практически ту же самую производительность, используя при этом меньшее количество дисков или объема. Экономя место в стойке, электричество и деньги, меньше дисков - меньше стоимость. Среди основного поддерживаемого функционала эффективного хранения данных этих систем, не требующего лицензирования, присутствует, как описали выше, сжатие данных на базе дедупликации и компрессии данных, а также технологии обнаружения нулей и поддержка тонких томов. 

В семействах HPE Alletra 5000/6000 дедупликация всегда работает «на лету», имеет сменный блок, а компрессия использует алгоритм LZ4, поддерживая при этом высокую скорость работы. Если процессор перегружен, что бывает очень редко, контроллер автоматически переходит на более слабый алгоритм компрессии (LZ0).

Таким образом, это уже давно распространенное явление, если вам вместо обещанных 100 ТБ предлагают систему HPE Alletra 6000 на 33 ТБ, обещая, что с коэффициентом 3:1 и с вашими данными, вы получите то, что вам необходимо за меньшие деньги. 

Также стоит отметить, что благодаря тому, что ОС HPE Alletra более эффективно организует запись на SSD-диски, полезный объем для данных может быть на 20% больше по сравнению с конкурентами, при одинаковых условиях.

HPE Alletra 6000: надежность хранения

Надежность хранения — это один из элементов систем хранения, который стоит рассматривать отдельно. Существуют «маркетинговые девятки», которые общеизвестны и хоть как-то отображают надежность и показывают надежность всей системы и всех ее компонентов, включая поддержку в целом. Часто задаётся вопрос: можно как-то математически определить надежность того или иного уровня RAID? Оказывается да, и об этом далее. 

Существует калькулятор надежности RAID, который дает довольно хорошее представление о том, какой уровень RAID является наиболее надежным, учитывая количество дисков.

Будем его использовать и введем необходимы данные, чтобы понять, какой уровень RAID надежный, а какой менее надежный.  

Вводные: 

  • считаем, что SSD диск объемом 3,84 ТБ имеет среднее время безотказной работы 1,2 миллиона часов (у накопителей, которые использует компания НРЕ, среднее время безотказной работы составляет 2 миллиона часов, но хорошо быть немного пессимистичным в отношении оборудования 😊) и показатель ОДНОЙ единицы «частоты неустранимых ошибок/Nonrecoverable Error Rate» на каждые 10-17 прочитанных байт — довольно стандартный показатель. 
  • Количество дисков – 12 в одной рейд группе-RG (в RAID 50 или 60 будет использовано 2 дисковых групп по 6 дисков). Небольшое количество дисков взято из-за того, что именно этот вариант обычно используется на более консервативных платформах, так как почти никто не стремятся к большому количеству дисков в RG. 
  • Показатель «скорости восстановления тома/Volume Rebuild Speed» равен 450 МБ/с. 
  • В данном онлайн-калькуляторе нет показателя отказоустойчивости как у Nimble/Alletra 5000/6000 Triple+. Ближайшим аналогом согласно таблицы есть тип RAID-Z3 его и выбираем (аналог Triple), но в нем отсутствует отказоустойчивость присущая знаку «+» * (четность фрагментов внутри диска для защиты от дальнейших ошибок сектора). 

*Для справки: Triple+ в 5 раз более надежен, чем простые схемы тройной четности, такие как RAID-Z3 или RAID-TEC! 

Считаем, что отправной точкой является контрольный образец RAID-5. Данный калькулятор придется использовать несколько раз и каждый раз записывать показатель MTTDL для вариантов RAID-5 с 6 дисками и RAID-50 (с 2 группами по 6 дисков, поэтому для этого нам нужно выполнить расчет для 12 дисков). Затем выполнить повторный расчет с 12, 16, 20 и 24 дисками и записать расчет для RAID-6/60, а также для RAID-Z3 для 12, 16, 20 и 24 дисков. 

Затем делим число, полученное при RAID-Z3 на контрольное RAID-5 или RAID-50. Это покажет относительную надежность RAID с тройной четностью по сравнению с этими типами RAID. Чтобы получить показатель Triple+, умножим показатель RAID-Z3 на 5 и повторим деление. То же самое сделаем для RAID-6/60. 

Результаты ошеломляющие! Надежность уровня RAID Triple+ выше: 

  • RAID-5 в 505655 раз. 
  • RAID-50 в 466350 раз. 
  • RAID-10 в 22207 раз. 
  • RAID-6 (20 дисков) в 36118 раз. 
  • RAID-60 в 70 раз. 

Таким образом разработчики систем HPE Alletra маниакально сосредоточились на целостности данных, хранящихся на ней. 

Облачное управление HPE Alletra 6000

Название инструмента HPE DSCC (Data Services Cloud Console) для управления системами хранения НРЕ, такими как HPE Alletra 5000 или 6000, можно перевести как «облачная консоль для управления данными». Она централизует управление как инфраструктурой (локальной, облачной, размещённой на площадке сервис-провайдера), так и данными в плане защиты информации, разграничения прав, аудита доступа. Эта консоль ещё и своеобразный магазин приложений в будущем, в котором компания НРЕ, партнёры НРЕ и другие разработчики программного обеспечения, смогут предлагать свои инструменты для решения различных задач заказчика.

Консоль DSCC уже доступна для управления систем хранения: HPE Alletra, HPE Primera, HPE Alletra Storage MP, а в ближайшем будущем и для других систем, которые только появятся. Нужно понимать, что система хранения HPE Alletra, которая поставляется с DSCC, не обязательно должна управляться только с этой облачной консоли. Имеются все инструменты и для локального администрирования у HPE Alletra. Подключение к облачной консоли требуется для первоначальной инициализации массива. То есть для того, чтобы облако HPE получило сигнал, что эта система хранения развернута и запущена, и что для нее вступают в силу контрактные обязательства по технической поддержке. После этого можно без проблем закрыть системам хранения доступ к интернету, если заказчик намерен эксплуатировать его на «темной площадке» (без доступа к интернету), и затем управлять им уже с локальной консоли. Но надо ли это? Вопрос дискуссионный

Хотя консоль управления и называется «облачной», это не означает, что данные заказчика непременно перемещаются в облако, если речь не идет о сознательно запущенном резервном копировании с помощью консоли Backup and Recovery. Через DSCC происходит только управление системой, а все данные заказчика остаются на месте, то есть в их собственном ЦОДе. С облачной консолью происходит обмен только управляющими командами, строго через зашифрованный туннель (mTLS). 

Каждая система хранения НРE при отгрузке с завода получает подписанный сертификат, который верифицируется и обновляется при каждом подключении к консоли. Взаимодействие с консолью может быть инициировано только со стороны самой системы хранения, а не наоборот. Система отправляет по стандартному порту 443 (HTTPS) запрос в облачную консоль, размещенную в домене hpe.com, подкрепляя запрос сертификатом. Консоль сверяет этот сертификат с хранящейся у нее копией, валидирует запрос и устанавливает защищенный туннель, через который происходит обмен командами управления. ИТ-персонал собственными средствами контроля трафика настраивает для консоли исключительно исходящее соединение из инфраструктуры. Никаких внешних команд на нее поступить не может. Такая организация работы с облачной консолью соответствует лучшим практикам информационной безопасности (ИБ). Для углубленного изучения специалистами ИБ этого соединения, компания НРЕ предлагает специальный документ с детальным описанием архитектуры безопасности DSCC, предусматривающий, многофакторную аутентификацию, входа в систему - двухфакторную, для выполнения критических действий вроде удаления тома - даже, трехфакторную с привлечением офицера ИБ. 

Стоит отметить, что облачная консоль остается лишь опцией. Но опцией чрезвычайно полезной, а в течение календарного года она дополнительно усилит привлекательность благодаря появлению новых сервисов, призванных еще больше расширить круг решаемых DSCC задач. Испытать этот инструмент и открыть для себя его преимущества могут заказчики HPE, купившие эти системы хранения. И наша компания Лантек в этом с радостью поможет. 

Модельный ряд HPE Alletra 6000

Модельный ряд семейства систем хранения HPE Alletra 6000 включает 5 моделей. Начиная с модели 6010 и заканчивая моделью 6090. Различие только в производительности: чем выше индекс модели, тем выше производительность, а также масштабируемость дискового пространства. Модель 6010 расширяется до 92 TB RAW, модель 6030 — до 184 TB RAW, модель 6050 – до 575 TB RAW, и старшие модели 6070/6090 – до 1104 TB RAW. Производительность считается индивидуально, так как у каждого свои специфические данные и делает это специализированный калькулятор после небольшого ассесмента. Или при предоставлении уже готового профиля нагрузки, который уже имеется. 

Системы хранения HPE Alletra 6000 можно масштабировать без сбоев, увеличивая емкость и производительность системы независимо и без прерывания работы, последовательно меняя контроллер с модели 6010 до 6030, 6030 до 6050 или 6070 до 6090, или сразу можно обновить с 6010 до 6090, или выбрать еще другие промежуточные между моделями варианты замены. Каждое обновление может быть выполнено в горячем режиме, а это означает, что простоев не будет. 

Модельный ряд HPE Alletra масштабируется до 4 систем хранения как единое целое — кластер (scale out) с прозрачной мобильностью LUN между системами для достижения линейной производительности и масштабирования объема, например можно настроить это так, что в интерфейсе управления будет виден единый общий объём всех 4-х систем в кластере с общей производительностью, это очень удобно. 

Интеграция HPE Alletra 6000 с различными приложениями

Эта система хранения интегрируется с различными гипервизорами, операционными системами, программным обеспечением, включая интеграцию с различными контейнерными средами и различными средствами оркестрации. Данную систему хранения можно использовать для вторичного хранения данных резервного копирования с практически мгновенным восстановлением при интеграции с ПО резервного копирования. Кроме того, HPE предоставляет интерфейсы прикладного программирования API, для интеграции в решения по управлению и автоматизации. 

Заключение 

Система HPE Alletra 6000 помогает упростить, автоматизировать и ускорить управление данными, выполняя выделение ресурсов, распределение по уровням и управление изменениями автономно и интеллектуально на уровне подсистемы с минимальным вмешательством администратора или вообще без него.

Пользовательский интерфейс системы разработан специально для автономного администрирования. Это означает, что интерфейсы позволяют администратору создавать физические и логические ресурсы и управлять ими, не требуя каких-либо сложных действий. Выделение не требует предварительного планирования, однако система создает тома разумно на основе доступных ресурсов, в отличие от подходов к выделению ресурсов вручную, требующих планирования и ручного добавления емкости в промежуточные пулы.

Основным интерфейсом для инициализации системы хранения и прямого взаимодействия с графическим интерфейсом является облачная консоль DSCC. Мониторинг на основе искусственного интеллекта и прогнозная аналитика предоставляются с помощью другого облачного сервиса HPE InfoSight.

Автор статьи - Михаил Федосеев, архитектор инфраструктурных решений Lantec.