Подписаться
Читать в телеграм
Виртуализация инфраструктуры хранения данных, как и другие ее виды, дает ряд полезных и выгодных возможностей. Она помогает решить задачи наиболее оптимальным образом, смягчить сложность построения и технического сопровождения инфраструктуры в гетерогенной среде, а также исключить влияние ограничений со стороны производителей аппаратных продуктов.
На сегодняшний день разработке и развитию функционала по виртуализации ресурсов хранения уделяет внимание множество компаний, в том числе и тех, кто ранее не занимался подобной инфраструктурой. Классические производители СХД – EMC, HDS, NetApp, IBM, HP – выпускают специализированные модели или развивают соответствующие функции в новых поколениях своих систем, а то и предлагают виртуализатор в виде виртуального же «устройства». Производители инфраструктурного программного обеспечения – Miscosoft, VMware, Symantec – «отращивают» в своих продуктах новый специфический функционал, стараясь избавить клиентов от необходимости применения традиционных выделенных СХД. Есть также компании, изначально сделавшие ставку на ныне всеми признанное технологическое направление – программно-определяемое хранилище данных, причем они занимаются этим уже давно и успешно.
Компания DataCore Software более 15 лет развивает специализированный программный продукт для виртуализации ресурсов хранения и построения программно-определяемой инфраструктуры хранения данных. SANsymphony-V – так называется решение теперь – это своеобразный гипервизор для хранилищ данных, преобразующий классический набор автономных систем и ресурсов хранения в универсальную, консолидированную и унифицированную рабочую среду.
Давайте рассмотрим на примере SANsymphony-V, в чем именно может заключаться выгода от построения виртуализированной инфраструктуры хранения данных и использования программно-определяемого хранилища.
Как это устроено
Сначала посмотрим, что из себя представляет виртуальная СХД от DataCore. Это набор узлов-контроллеров, объединенных в одну логическую группу и совместно предоставляющих виртуальные ресурсы хранения данных (виртуальные диски) подключенным к ним серверам приложений (хостам). Сами узлы строятся на серверах так называемой стандартной архитектуры х86 с ОС Windows Server 2012, поверх которой и работает ПО SANsymphony-V. Серверы-узлы оснащаются интерфейсами ввода-вывода (поддерживаются iSCSI, FC, FCoE и SAS) для подключения хостов, внешних устройств хранения данных и межузловых соединений. Помимо этого, узлы, конечно, располагают физическими ресурсами хранения – это могут быть собственные внутренние диски и накопители PCI SSD, внешние простые дисковые полки (JBOD), RAID-массивы, DAS и подключенные через SAN СХД.
Оперативная память сервера используется как кэш-память узла СХД, кэш работает на запись и чтение. Максимальный поддерживаемый размер кэш-памяти – 1 ТБ. Узлы связаны друг с другом общим управлением и каналами для обмена данными, через которые осуществляется синхронная репликация данных виртуальных дисков, как уже записанных на физические ресурсы, так и находящихся в кэше.
Виртуальные диски предоставляются серверам приложений в виде одного многопортового ресурса, на самом деле состоящего из двух зеркальных копий данных, расположенных на двух разных узлах виртуальной СХД. Обе копии находятся в активном режиме, т.е. данные на них одновременно доступны для чтения и записи. Режим работы с виртуальным диском, т.е. использования путей доступа к нему (к копиям), обеспечивается работающим на хосте драйвером MPIO.
В чем сила
SANsymphony-V – пример чистого воплощения концепции программно-определяемой СХД. Независимость от аппаратных средств, оторванность от их функционала принципиальны для этого продукта. Это не единственная особенность, но она основная, на ней строится ряд возможностей, несущих конкретную выгоду. Наложив на эти возможности богатый функционал SANsymphony-V, можно получить мощную, гибкую и функциональную СХД за сравнительно небольшую стоимость. При этом изначально построенная, настроенная и запущенная в промышленную эксплуатацию инфраструктура хранения данных останется стабильной, предсказуемой по характеристикам и неизменно работоспособной независимо от того, как в процессе работы будет меняться оборудование этой виртуальной СХД.
Используй то, что под рукой, и не ищи себе другого
Требования SANsymphony-V к аппаратной части очень скромны, запустить в работу виртуальную СХД от DataCore можно, используя практически любое серверное оборудование, в том числе и уже достаточно устаревшее для выполнения других производственных задач. То же можно сказать и об аппаратных средствах хранения данных: поскольку SANsymphony-V поддерживает работу с дисковыми полками, RAID-массивами и СХД практически любых моделей, можно с успехом использовать устаревшие и не совместимые друг с другом или с новыми требованиями бизнес-задач системы хранения. Таким образом, не только продлевается срок отдачи от сделанных когда-то инвестиций, но и уменьшаются затраты на новое оборудование.
Производительность такой виртуальной СХД, конечно, зависит от характеристик используемых компонентов, прежде всего дисковой подсистемы. Но благодаря функциям оптимизации работы с данными показатели производительности в любом случае будут значительно выше по сравнению с работой «голой» системы (от 2 до 5 раз). К тому же повысится эффективность использования имеющихся ресурсов за счет возможности гибкого перераспределения задач между ресурсами разной производительности, а функциональные возможности этой виртуальной СХД будут сравнимы с возможностями традиционных систем среднего и корпоративного уровня, но не будут зависеть от их поддержки или особенностей реализации на используемом оборудовании.
Свобода выбора
Говоря о защите инвестиций, нужно обратить внимание на еще одно преимущество применения виртуализации от DataCore, логически вытекающее из упомянутой выше «всеядности» продукта. Это экономия на «железе» как при начальных затратах, так и при дальнейшем росте системы.
Начать можно с простейшего варианта: построить виртуальную СХД лишь на серверах с внутренними дисками. А дальше по мере развития инфраструктуры добавлять дисковые ресурсы – внутренние и внешние, подключенные напрямую и через SAN; модернизировать компоненты узла – менять или добавлять процессоры, расширять оперативную память, увеличивать количество интерфейсов ввода-вывода; наращивать общую производительность виртуальной СХД за счет увеличения количества узлов-контроллеров. Так, пользователь может гибко масштабировать свою инфраструктуру хранения данных до очень больших размеров, практически ничего не выкидывая. Главное, что это можно делать тем, чем хочется, и ровно в той мере, в которой нужно. Пользователь не связан технологическими или системными ограничениями со стороны того или иного производителя и волен строить виртуальную СХД, используя разное оборудование, выбирая то, что полезно и выгодно на данный момент. Освобождаясь от проблем несовместимости разных систем, он максимально сохраняет вложенные инвестиции.
Рывок производительности
Казалось бы, виртуализация должна неблагоприятно влиять на производительность системы. Однако в случае виртуальной СХД от DataCore это не так. Значительное повышение производительности достигается как за счет работы на чтение и запись через кэш узла, так и за счет связанных с этим функций. При записи, благодаря ответу из кэша, радикально понижаются задержки при обработке запросов от хостов, соответственно, увеличивается скорость выполнения операций. Данные в кэше оптимизируются определенным образом: их блоки упорядочиваются и группируются. А это, в свою очередь, снижает нагрузку на дисковую подсистему и способствует тому, что идущие последовательно блоки при чтении будут заранее подгружаться в кэш-память (так называемое упреждающее чтение), скорость выполнения операций чтения также повысится.
Помимо этого, увеличение производительности происходит за счет функции балансировки нагрузки на дисковую подсистему: узел DataCore «размазывает» полученные данные равномерно по всем дисковым ресурсам в определенном наборе (аналог RAID0) и в дальнейшем старается выдерживать равномерность нагрузки, автоматически перераспределяя данные.
Непрерывность бизнес-процессов и защита данных
Самое важное для руководителя – уверенность в том, что производственный процесс максимально защищен от простоев. В этом контексте идеальная инфраструктура хранения данных должна быть построена так, чтобы обеспечивать не только свою отказоустойчивость и защиту данных, но и их непрерывную доступность для серверов приложений. Под непрерывностью понимается такое устройство работы, когда приложения практически не замечают переключений между источниками данных при изменениях режима работы компонентов инфраструктуры, т.е. переключения происходят в пределах тайм-аутов на перезапрос доступа к данным. Это очень важно, так как снижает риск аварийного завершения работы приложений и следующей за этим необходимости перезапуска систем, проверки данных, а также их потенциальной частичной потери.
Непрерывная доступность от DataCore основывается на работе хостового драйвера MPIO с копиями данных, находящимися в режиме синхронной репликации между узлами виртуальной СХД. При этом должна быть исключена единая точка отказа: для большей отказоустойчивости узлы со своими ресурсами хранения данных должны быть территориально разнесены, защищены от несанкционированного доступа, обеспечены независимыми источниками бесперебойного питания и зарезервированной коммутирующей инфраструктурой.
Также у пользователя SAN-symphony-V в арсенале средств повышения отказоустойчивости и защиты данных есть зеркалирование физических ресурсов собственными средствами DataCore (программный RAID1), автоматическое восстановление данных при нарушении работы хранящих их ресурсов, моментальные снимки – дифференциальные и клоны, функция непрерывной защиты данных с возможностью откатиться на любой момент охваченного решением времени и удаленная асинхронная репликация с множеством вариантов использования.
И все это – в едином, унифицированном наборе для всей инфраструктуры хранения данных вне зависимости от того, насколько и как реализованы эти функции тем или иным оборудованием.
Консолидация, унификация и упрощение
Помимо централизации, унификации и снижения административной нагрузки, объединение разнородных систем хранения под зонтиком виртуализирующей инфраструктуры несет выгоды от консолидации ресурсов. Эффективность их использования повышается за счет гибкого перераспределения нагрузки без существенных структурных преобразований, а также возможности всеохватного применения функции автоматического иерархического распределения данных, что также служит увеличению общей производительности виртуальной СХД.
К тому же упрощается интеграция инфраструктуры хранения данных с виртуализирующими инфраструктурами на хостовой стороне. Виртуальная СХД от DataCore обеспечивает интеграцию с гипервизорами VMware и Microsoft на уровне как взаимодействия с ОС, так и общего управления.
Ну и наконец, можно заметно сэкономить на лицензировании дополнительного функционала аппаратных СХД, используя вместо этого аналогичный функционал DataCore – единый для всей инфраструктуры. Это дает возможность унифицировать технологические процессы и упростить техническое сопровождение инфраструктуры, поскольку персоналу не нужно будет вникать в особенность реализации тех или иных дополнительных функций в системах разных производителей и выстраивать сложные схемы их сопряжения. Отсюда также следует и экономия на обучении персонала, поскольку не требуется глубокого изучения возможностей и особенностей работы используемых СХД.
Решение для реальных задач
Самое важное в технологии – это перспективы применимости, т.е. наличие реальных задач, для решения которых ее концептуальные возможности и технологические преимущества подходят лучше всего. Задач, подходящих для успешного и выгодного использования решения на основе виртуализации ресурсов хранения данных и программно-определяемого хранилища, немало.
Тут и ситуация с «зоопарком» техники, например, в результате структурных преобразований большого предприятия или при слиянии-поглощении компаний; и задача миграции данных между несовместимыми системами, в том числе при переезде между ЦОДами; и необходимость построения оптимальной по стоимости территориально распределенной инфраструктуры с обеспечением высокой доступности, что может быть обусловлено отраслевыми нормами, рекомендациями и просто коммерческой целесообразностью. На продукт стоит обратить внимание, когда критически важна экономичность решения, в том числе в аспекте защиты инвестиций, сочетающаяся с довольно богатой функциональностью и гибкостью. Ну и наконец для многих компаний актуальна задача построения полностью динамической инфраструктуры – виртуализированной на всех уровнях, например, для частного облака типа IaaS.
Итак, программно-определяемое хранилище данных – это не просто модная концепция, на скорую руку придуманная маркетологами в набор к другим видам виртуализации инфраструктуры. Большие и малые производители не зря все больше и больше вкладываются в ее развитие. Это технологическое направление, развивающееся уже не менее полутора десятков лет, на сегодняшний день является одним из наиболее актуальных подходов к проектированию инфраструктуры хранения.
