Дисковые массивы high-end: вчера, сегодня, завтра

От монолитности к модульности

Основная задача системы хранения класса high-end - обеспечение максимальных показателей производительности, масштабируемости и доступности данных, а также поддержка серверов с разными ОС, что позволяет применять их для обслуживания критических для бизнеса приложений и консолидации хранения в корпоративном дата-центре. Первой такой системой стал выпущенный в начале 1990-х дисковый массив EMC Symmetrix, первоначально создававшийся для работы с мэйнфреймами, но в последующих поколениях поддерживающий серверы с открытой архитектурой. В EMC Symmetrix помимо различных функций защиты от локальных сбоев массива (например, механизм RAID и зеркалирование дисков) была реализована технология SRDF для репликации данных между массивами на разных площадках, что обеспечивает доступность данных даже при крупной аварии в основном дата-центре и позволяет построить катастрофоустойчивую конфигурацию серверов и систем хранения. Это положило начало созданию распределенных СХД.

Отличительные характеристики систем high-end – высокая масштабируемость дискового массива (некоторые модели текущих поколений поддерживают более 2 тыс. накопителей), максимальная производительность ввода-вывода за счет внутреннего сверхскоростного коммутатора или матрицы, использование нескольких десятков контроллеров и дублирование основных компонентов (это обеспечивает отсутствие «точки единичного отказа», т.е. гарантируется, что система продолжит работу в случае отказа одного компонента), поддержка широкого спектра серверных платформ, включая мэйнфреймы и другие «закрытые» архитектуры (например, IBM AS/400, HP AlphaServer и HP NonStop), и большое число портов для подключения серверов.

В СХД старшего класса в качестве основных накопителей применяются самые надежные и быстрые диски класса Enterprise (сначала это были винчестеры SCSI, затем их сменили диски Fibre Channel (FC), а теперь их постепенно вытесняют винчестеры SAS и твердотельные накопители SSD ). С середины прошлого десятилетия системы high-end стали поддерживать и относительно дешевые SATA-диски большой емкости. Наиболее известные модели с основными характеристиками приведены в таблице. 

Успехи первого поколения EMC Symmetrix заставили и других вендоров выпустить системы хранения класса high-end, и в 1999 г. на рынок вышли IBM Shark (нынешний IBM DS8000) и Hitachi Lightning, который HP по OEM-соглашению с Hitachi поставляла как XP (сейчас текущее поколение дисковых массивов Hitachi называется VSP, а его OEM-версия – HP P95000).

Все три перечисленные выше семейства high-end-СХД имели монолитную архитектуру – они состояли из одного или нескольких специальных шкафов, внутри которых устанавливались контроллеры массива и дисковые полки. Основное применение классических массивов уровня high-end – это системы хранения для катастрофоустойчивого комплекса мэйнфреймов или Unix-серверов старшего класса, на которых развернуто критически важное для бизнеса компании приложение (например, ERP-система крупного предприятия, АБС банка или биллинговая система сотового оператора), так что даже относительно короткий простой его может привести к весьма ощутимым убыткам.

В последнее десятилетие в СХД высшего уровня постоянно совершенствуются возможности виртуализации. В 2004 г. компания Hitachi реализовала в своих системах USP (предшественниках современных моделей VSP) возможность подключения к массиву внешних дисков, которые с помощью виртуализации объединяются в логические тома массива. Эта функция продвигалась как возможность расширить (причем за относительно небольшие деньги) дисковое пространство массива и, используя внешние диски для хранения второстепенных данных, с помощью одного массива реализовать многоуровневое хранение, а также продлить жизненный цикл устаревших дисковых массивов. Тем не менее, на практике виртуализацию внешних дисков чаще всего применяют для миграции данных со старого массива на новый при обновлении платформы СХД, а для многоуровневого хранения более эффективным оказалась установка внутри массива SATA-дисков. Примерно с 2007 г. производители high-end-систем с помощью виртуализации внедряют функцию динамического выделения дискового пространства массива (thin provisioning), благодаря которой приложениям можно «с запасом» выделять емкость из логического тома и постепенно, по мере исчерпания емкости, добавлять в него физические диски. Последняя новинка виртуализации хранения – это автоматическое перемещение данных между уровнями хранения, которое в последнем поколении EMC Symmetrix VMAX выполняется с помощью технологии FAST.

Особенностью этой системы хранения EMC является модульная конфигурация и использование в аппаратной платформе стандартных компонентов, включая серверные процессоры Intel Xeon и диски SATA. Hitachi также применила модульность в системе VSP (и соответственно HP P9500), которая вышла год спустя после VMAX. Хотя в основе этого массива японской корпорации по-прежнему лежит специализированный коммутатор на базе ASIC, она первой из производителей систем high-end полностью отказалась от использования дисков и межсоединений на базе интерфейса Fibre Channel, заменив его на интерфейс SAS, а также стала поддерживать в массиве VSP 2,5-дюйм накопители. Поскольку диски SAS существенно дешевле накопителей FC, их применение снизило стоимость массива, а интерфейс SAS значительно упростил интеграцию в массив дисков большой емкости с SATA-интерфейсом. Кроме того, EMC выпустила рассчитанные на средний бизнес и филиалы крупных корпораций специальные конфигурации Symmetrix VMAXe и VMAX SE, в которых снижена верхняя планка масштабирования емкости и отсутствует поддержка мэйнфреймов. Другие вендоры пока не последовали этому примеру, но, думается, что тенденция будет подхвачена, тем более что у предшественника Hitachi VSP была аналогичная «сокращенная» версия USP VM.

Список интерфейсов для подключения к сетям хранения, поддерживаемых большинством современных систем high-end, сегодня включает перспективный Fibre Channel over Ethernet (FCoE), который, как надеются многие производители СХД, в ближайшие годы позволит крупным предприятиям объединить сети хранения и передачи данных в единую сетевую инфраструктуру (т. е. построить конвергентную сеть) и постепенно вытеснит классический Fibre Channel. 

Новые задачи и новые игроки

За последние два года список игроков на рынке СХД класса high-end расширился. Корпорация Fujitsu Technology Solutions (предшественница которой Fujitsu Siemens была реселлером EMC) вывела на европейский рынок свои собственные дисковые массивы Eternus, в том числе high-end модели Eternus DX8000. Однако, хотя представители Fujitsu сообщали об успешном начале продаж моделей Eternus DX начального уровня, в открытых источниках пока не было никакой информации о выполненных в России проектах, где бы использовались старшие модели этой серии.

Список продвигаемых high-end-систем расширился и за счет трех чисто модульных дисковых массивов NetApp FAS6200, HP 3PAR P10000 и IBM XIV. Хотя эти системы не соответствуют некоторым критериям, которым должны отвечать классические high-end СХД (например, к ним нельзя подключать мэйнфреймы, а в IBM XIV до недавнего времени использовались только диски SATA), тем не менее по возможностям масштабирования емкости они сравнимы с СХД старшего класса (за исключением той же системы XIV, которая не поддерживает более 180 накопителей). Стоит отметить, что и IBM и HP продвигают упомянутые модульные массивы, относительно недавно появившиеся в их продуктовом портфеле в результате поглощений соответственно фирм XIV и 3PAR, как флагманские модели своих линеек СХД.

Дело в том, что в системах HP 3PAR P10000 и IBM XIV, как и в NetApp FAS6200, изначально были заложены мощные функции виртуализации дискового пространства, которые особенно актуальны в связи с массовым внедрением серверной виртуализации и облачных технологий. Массовое внедрение серверной виртуализации требует максимальной динамичности выделения емкости при развертывании новых виртуальных машин и его быстрого освобождения после удаления виртуальной машины.

Если учитывать прогнозы аналитиков, обещающих бурное развитие облачных вычислений в ближайшие годы, то становится понятно, почему HP и IBM изменили свои приоритеты в секторе high-end. Например, HP пока не отказывается от продолжения развития P9000 (XP), но ориентирует эту систему в основном на заказчиков, которые уже используют предыдущие поколения этих дисковых массивов, и в новой номенклатуре дисковых массивов HP бывшая XP теперь идет после 3PAR P10000. В свою очередь компания IBM ограничила позиционирование DS8000 заказчиками, применяющими ее мэйнфреймы System Z.

Сектор high-end – самая консервативная часть рынка СХД, но и в нем, как мы видим, за последние два года появились новые массивы и игроки. Учитывая активные усилия Dell по завоеванию рынка СХД, можно предположить, что этот вендор попытается добавить в свою линейку дисковых массивов и систему старшего класса, например, расширив масштабируемость и функциональность модульных массивов Compellent до уровня систем high-end. 

Источник: www.bytemag.ru