RAID флэш-технология


Томас Павел, директор по продажам компании LSI

Hits: 21319

Как справиться с лавиной данных посредством новой RAID флэш-технологии?

Сегодня RAID применяется повсеместно как основная технология систем хранения в современных ЦОДах. Скорее всего, так будет и в обозримом будущем, учитывая развитие облачных вычислений в ЦОДах с использованием RAID-технологии и массивными объемами данных, появления которых вызвано феноменом социальных сетей, устройств для  смарт-клиентов и мобильного Интернета, распространением видео на потребительских и корпоративных платформах. Внедрение корпорациями решений на основе флэш является следующим логическим шагом в эволюции технологии СХД, так как разрыв между ростом данных и инвестициями в ИТ-инфраструктуру увеличивается с каждым днем все больше, создавая проблемные «узкие места» (произвоительность или I/O) в критически важных приложениях.

Так как же компаниям избежать этих разрывов? Многие считают, что для этого существуют твердотельные накопители, которые способны закрыть разрыв между вычислительной производительностью и системой хранения, так как их время случайного доступа и скорость передачи данных намного быстрее при низком уровне задержки последовательной производительности чтения по сравнению с традиционными жёсткими дисками. Стоимость замены всей инфраструктуры хранения данных твердотельными накопителями нецелесообразна с экономической точки зрения, более выгодным вариантом является разработка способов интеграции флэш-технологии в архитектуру корпоративной системы для получения значительных улучшений работы.

История RAID

RAID определенно проделал длинный путь с тех пор, как в 1978 году Кен Норман Оучи (Norman Ken Ouchi) из компании IBM получил патент под названием “Система восстановления данных в отказавшем блоке памяти”, который по существу описывает то, что позже станет RAID 5. Спустя девять лет у троих ученых области ИТ из Университета Беркли (Калифорния) возникла идея объединения нескольких жестких дисков в логическую единицу. В 1988 году они опубликовали статью под заголовком “Массивы резервных недорогих дисков ”, где доступно описали свою основную цель – решение вопросов потенциальной I/O производительности. По иронии судьбы, технология, которая была ими впервые предложена, широко распространилась за свою способность улучшать функциональную надежность хранения данных в большей степени, чем производительность.

Спустя годы количество стандартных RAID-схем эволюционировало и получило название “уровни”. RAID 0 увеличил производительность и добавил функцию хранения, при этом была потеряна устойчивость к сбоям. В то время как RAID 1 позволял записывать зеркальные данные одинаково на два диска. RAID 2 и RAID 3 синхронизировали вращение шпинделя диска и сохраняли последовательные биты и байты на паритетный диск. С RAID 4 файлы распространялись между различными дисками, которые выполняли операции независимо, позволяя реагировать на I/O запросы параллельно.  Несмотря на то, что все четные данные сохранялись на одном диске, “узкие места” не переставали появляться. RAID 5 распределял четность вместе с данными. В случае сбоя последующие чтения могли быть расчитаны по распределенной четности. RAID 6 обеспечиват отказоустойчивость двух вышедших из строя дисков, делая большие группы RAID более практичными для систем высокой доступности.

Распределение данных на различные устройства в системе RAID может быть внедрено на уровне программного обеспечения или с помощью оборудования. RAID на основе ПО обычно обеспечивается с помощью ОС. ОС серверного класса, которые предлагают менеджмент логических томов, обычно поддерживают RAID и многие операционные системы, обеспечивая базовый функционал RAID. Некоторые продвинутые файловые системы созданы для организации данных на различных устройствах хранения напрямую. ZFS, например, поддерживает все уровни RAID и любые вложенные комбинации.

На уровне оборудования RAID контроллеры могут поддерживать множество операционных систем, так как они  представляют RAID как еще один логический накопитель. Они включают кэш чтения/записи, поэтому могут улучшать производительность. Так как чтение/запись энергонезависимы, текущие записи не потеряются в случае сбоя электропитания до тех пор, пока кэш защищается бэкап механизмом. Оборудование RAID предоставляет гарантированную производительность и не добавляет дополнительные вычисления хост-компьютеру, но так как контроллеры используют формат собственных данных, работа с контроллерами различных поставщиков становится невозможной.

Разрыв в лавине данных

До сих пор RAID эволюционировал одновременно с предъявляемыми требованиям, но если задуматься… Согласно исследованиям компании Cisco, траффик сети испытает приблизительный совокупный среднегодовой темп роста 32% между 2011 и 2015 годом. Компания IDC прогнозирует необходимый совокупный среднегодовой темп роста вместимости устройств хранения размером в 50% за тот же период. Gartner оценила совокупные ежегодные темпы роста расходов на ИТ в 5%, а показатель расходов на телекоммуникационное оборудование составил 7%.

В то же время, учитывая рост количества данных, создаваемых и используемых по всему миру, разрыв в производительности требует решения проблем RAID, связанных с поддержанием уровня производительности и ускорения обработки данных.  В основном все процессоры достигают скорости записи в 1 наносекунду в L1 кэш-памяти, 10 наносекунд в L2 и 100 наносекунд в основной кэш-памяти. Это намного быстрее, чем скорость записи в 10 милисекунд на СХД уровня 1 или в 20 милисекунд уровня 2 и в СХД ближнего профиля. Данные подтверждают время ожидания в 100 000 раз вследствие нарушения иерархичности памяти.

Комбинация такого разрыва производительности и расширенного роста данных и траффика сети, скорее всего, перегружает RAID СХД-инфраструктуру, создавая “узкие места”, пропуская такты производительности приложения и делая сложнее для компаний извлекать все необходимое из своих данных. Современный мир озабочен данной проблемой, ведь скорость доступа к данным является самым важным аспектом нашей жизни - все хотят получить доступ ко всему и немедленно.

Переопределение производительности ЦОДа

Использование СХД на основе флэш с существующей СХД может сэкономить значительное количество денег, так как многоуровневые СХД-массивы с флэш на RAID-контроллере (вместе с интеллектуальным ПО) могут заместить огромное количество дисков, которое является необходимым для сохранения уровней I/O в традиционных СХД-массивах. Комбинированный подход позволяет компаниям интеллектуально использовать флэш-СХД и свои существующие жесткие диски вместе, что обеспечивает оптимальное соотношение цена/качество в многоуровневой СХД-среде.

Такой подход был выбран и корпорацией LSI, лидера в сегменте рынка и лидера технологии в оборудовании RAID и высокопроизводительных СХД-контроллеров. Недавно компания LSI представила продуктовый порфель Nytro™,объединяющий в себе флэш-технологию PCIe с ПО интеллектуального кэширования и управления. По данным LSI, подобная комбинация обеспечивает впечатляющее ускорение производительности, которая зависит от конфигураций и приложения, но легко увеличивает производительность различных HDD. Нередко производительность приложение ускоряется в 5-6 раз, а в некоторых случаях, по данным пользователей, в 30 раз.

Новые решения, такие как продуктовая линейка LSI® Nytro™, предлагающие флэш СХД-адаптер PCIe®, обеспечивают различные вместимости и отвечают разным требованиям. Высокая вместимость флэш-решений PCIe может быть использована в основной СХД для получения непрозрачной СХД с наибольши значением, но по приемлемой цене. Средняя вместимость флэш-решений, которые сочетают флэш-технологию PCIe с ПО интеллектуального кэширования, может ускорять SAN и комплекс DAS соединенных СХД, и обеспечивать баланс между стоимостью и ценностью результата. Низкая вместимость флэш-решений, которая сочетает RAID-контроллернуюю карту со встроеннымм ПО флэш и интеллектуального кэширования для ускорения DAS соединенных СХД, несет преимущества флэш “в массы”.

Интеллектуальное внедрение флэш-технологий может помочь развитию RAID, решить проблемы, связанные с разрывом в лавине данных.


Комментарии (0):

Добавить комментарий

 
Ваше имя:
Ваш комментарий:
Решите задачку (ответ напишите цифрами):
Три + Четыре =

 
 
 
Наверх