Статьи
Октябрь 6, 2010

Системы хранения с расширяющейся архитектурой для датацентров нового поколения


  

 

Galvin Chang

 

Вместе с распространением серверной виртуализации растет также понимание важности виртуализации хранилищ. Так как многие предприятия уже установили SAN окружение, то изменение  базовых принципов архитектуры хранилищ неизбежно повлияет на работу большинства приложений. Следовательно, руководители информационных подразделений должны тщательно проанализировать, каким образом виртуализация хранилищ скажется на общей архитектуре датацентров, задолго до того, как будет определена стратегия такой перестройки. Обычно, когда речь идет о виртуализации хранилищ, прежде всего имеется в виду возможность объединения в одно целое оборудования различных производителей с помощью некоторых промежуточных аппаратных решений  Этот подход давно известен и используется в течение многих лет.  Поэтому, когда появляется  новое решение, вроде горизонтально наращиваемой, или расширяющейся архитектуры, вполне отвечающее  концепции виртуализации хранилищ, тут же возникает вопрос – а каковы его преимущества?

 

Концепция расширяющегося хранилища

 

Традиционное внешнее хранилище данных состоит из контроллера, обрабатывающего данные, и из дисковых накопителей, которые хранят эти данные. Понятие расширяющейся архитектуры возникло из похожих решений, которые можно найти в традиционной серверной архитектуре: параллельная обработка, сетевые вычисления и серверные группы. Эта архитектура направлена, в основном, на то, чтобы связать вместе множественные системы хранения для одновременной обработки данных. С точки зрения наращивания характеристик системы, емкости и других функций хранилища,  вертикально наращиваемая архитектура мало чем отличается от горизонтально наращиваемой. Вертикально наращиваемая архитектура подразумевает замену контроллеров на более мощные для того, чтобы увеличить вычислительные возможности системы.

 

Обычно емкость хранилища увеличивается за счет добавления корпусов расширения (JBOD – Just Bunch Of Disks). Однако, при этом увеличивается только число дисковых накопителей, а не число контроллеров, это означает, что скорость обработки данных вовсе не увеличивается линейно. В решениях с расширяющейся архитектурой суммарная емкость дисков трансформируется в виртуальный ресурс хранения данных, управляемый контроллерами. Кроме того, в решениях с расширяющейся архитектурой используются множественные контроллеры, которые обмениваются данными друг с другом и предоставляют серверам больше виртуальных ресурсов хранения, чем физически имеется в системе, причем гораздо легче управляемых.

 

Ключевые элементы расширяющейся архитектуры

 

  •  Управление емкостью и характеристиками

Дисковое пространство в виртуализованных решениях с расширяющейся архитектурой может наращиваться без остановки системы. Если, кроме того,  учесть тонкую настройку, пользователь будет иметь гораздо больше свободы в планировании распределения емкости для приложений. Эффективность использования общего дискового пространства также значительно увеличивается. Как показывает практика, рыночные цены на диски снижаются со временем, и отложить приобретение дополнительных дисков на более поздние сроки – это тоже дополнительная выгода.

 

Если рассматривать перспективу повышения характеристик, то расширяющаяся архитектура хранилища улучшает характеристики за счет объединения вычислительной мощности контроллеров и их полосы  пропускания. Преимущество горизонтально наращиваемой архитектуры по сравнению с вертикально наращиваемой заключается в том, что она защищает вложения в хранилище, так как больше нет нужды в «апгрэйде с помощью автопогрузчика», когда существующее решение приближается к пределу своих возможностей. Подобно тому, как  группа стандартных серверов, выполняющих сложные вычисления, стоит дешевле, чем один high-end сервер, делающий ту же работу, так и системы с горизонтально наращиваемой  архитектурой, которые  могут расширяться в двух направлениях: по характеристикам и по емкости, оказываются экономичнее.

 

В расширяющейся архитектуре существует два способа объединения множественных контроллеров для управления хранилищем. Один метод – это установка на хост агента, который выполняет операции, необходимые для распределения данных. Периодически опрашивая другие контроллеры и обмениваясь с ними информацией о том, где хранятся требуемые данные, агент может мгновенно получить  запрашиваемые хостом данные  от нужного контроллера. Преимущество этого метода – высокие характеристики, недостаток - требуется устанавливать дополнительную программу на хост. По второму методу главный контроллер управляет обменом между хостом и остальными контроллерами.  Доступ к данным осуществляется через главный контроллер в два этапа: сначала хост посылает запрос к главному контроллеру, который затем указывает путь к данным,  запрашиваемым хостом. С точки зрения характеристик, этот метод не столь привлекателен, как первый, однако он не требует установки дополнительного агента. Для многих применений, которые не требуют от хранилища наивысшей производительности, этот метод заслуживает внимания.

 

  •    Управление и безопасность системы

 

Безопасность сохраненных данных  для датацентров важнее безопасности всех остальных систем. Почти во всех SAN современных датацентров и предприятий применяются системы хранения с уровнем защиты данных RAID5, или даже RAID6.  Большинство решений энтерпрайз-класса обеспечивают также полный набор защитных функций, таких,  как мониторинг состояния дисков, избыточное канальное резервирование и моментальное копирование. С такой многоуровневой защитой вероятность того, что после отказа аппаратуры данные будут восстановлены  быстро и эффективно, весьма высока. С этой точки зрения архитектура с вертикальным наращиванием очень похожа на архитектуру с горизонтальным наращиванием. Если говорить о непрерывности операций, то в вертикально наращиваемой архитектуре могут возникать продолжительные простои в случае, если приходится извлекать контроллер для замены или для обслуживания системы. В системах с расширяющейся архитектурой администратор всегда имеет возможность переместить данные из той части системы, где предполагается обслуживание, на другие части системы, поэтому в такой виртуализованной среде все операции обслуживания или замены могут выполняться без остановки работы системы.  За счет этого значительно облегчается обслуживание хранилища, значительно повышается степень готовности данных и обеспечивается непрерывность бизнес-операций.

 

  •   Приложения и тенденции развития хранилищ

 

Руководители информационных подразделений должны, естественно, задуматься: для всех ли используемых ими приложений подходит расширяющаяся архитектура, и заменят ли полностью решения с горизонтальным наращиванием решения с вертикальным наращиванием?

 

Использование расширяющейся архитектуры оправдано, если предполагается наращивание как емкости, так и характеристик по мере возрастания требований к хранилищу. Расширяющееся хранилище требует меньше начальных вложений и обладает необходимой гибкостью для будущего наращивания.  Если предприятие собирается использовать  приложения, которые связаны с концепцией облачных вычислений, то преимущества виртуализованных решений с расширяющейся архитектурой становятся еще более очевидными.

 

Архитектурные решения как с вертикальным, так и с горизонтальным наращиванием будут, несомненно, сосуществовать на рынке в течение продолжительного времени.  Что касается серверной виртуализации, то, хотя она и дает многочисленные преимущества для многих приложений, как правило, нет необходимости немедленно переходить на виртуальные сервера. Если же речь идет о SAN окружении энтерпрайз-уровня,  то стабильность и безопасность остаются предметом особой заботы, и выбор между решениями с вертикальным  и горизонтальным наращиванием полностью определяется требованиями по управлению и характеристикам.

 

Напротив, виртуализация хранилища может применяться повсеместно, так как технология значительно продвинулась за это время и ее  достижения  сделали виртуализацию хранилища чрезвычайно эффективной с точки зрения стоимости.

Расширяющаяся архитектура  - это, по сути,  новая структура хранилища, отличающаяся от предшествующей тем, что она предлагает новые функции, такие, как линейное наращивание емкости и характеристик, а также централизованное управление хранилищем. Другая ключевая особенность расширяющейся архитектуры – это защита инвестиций в хранилище с возможностью расширять его практически неограниченно вместе с ростом инфраструктуры хранилища.  Следовательно, гибкость и ценовые преимущества расширяющейся архитектуры должны в первую очередь приниматься во внимание при планировании обновления хранилищ датацентров.

 

Galvin Chang is Associate Director at Infortrend Technology, Inc.



все статьи

 
     Производство Данио-Пресс. © 2018 ИНФОСТОР. Все права защищены.