Системы хранения среднего уровня с функциями старшего класса

FC и SATA, продемонстрировала как свою гибкость, так и способность к масштабируемости.

В Hitachi Data Systems (HDS) разработали новое семейство продуктов — адаптируемые модульные системы хранения данных (Adaptable Modular Storage, AMS). Благодаря им средние и небольшие компании теперь смогут получить функции, до сих пор предлагавшиеся лишь в системах корпоративного уровня. Прежде всего речь идет о синхронном тиражировании данных на большие расстояния, управлении разделами кэша, а также о виртуальных портах хостов, позволяющих работать с разными операционными системами на одном и том же порту одновременно.

Массивы хранения, кроме того, поддерживают смешанную эксплуатацию высокопроизводительных дисков FC и недорогих дисков SATA, причем они назначаются гибким образом. Миграция данных между различными классами систем хранения в пределах AMS возможна без прекращения работы. Еще одним фактором повышения гибкости является поддержка работы многих протоколов. Хост-системы могут подключаться к массивам AMS как по протоколу FC, так и посредством более дешевой технологии iSCSI. Модуль NAS способен предоставлять ресурсы системы хранения по протоколам файловых систем CIFS и NFS.

ХОРОШАЯ МАСШТАБИРУЕМОСТЬ

В семейство AMS входят небольшая модель AMS200 (она вмещает до 105 жестких дисков с суммарным объемом хранимых данных в пределах 40 Тбайт), модель среднего уровня AMS500 (не более 224 дисков и около 90 Тбайт) и, наконец, AMS1000 (до 450 жестких дисков и примерно 175 Тбайт хранимых данных). Данные о емкости указываются для дисков SATA вместимостью 500 Гбайт. При использовании дисков FC на 300 Гбайт суммарный объем будет меньше. Обе младшие модели могут работать только по одному из трех протоколов: FC, iSCSI или NAS. Система AMS1000, напротив, поддерживает одновременно два из них в любом сочетании.

При тестировании использовалась флагманская модель AMS1000, пришедшая на смену Thunder 9585V. От младших моделей она отличается тем, что контроллеры хранения составляют в ней отдельный модуль. В AMS500 и AMS200 один или два контроллера интегрированы в первый дисковый корпус, куда помещается до 15 жестких дисков. Расширение до следующей системы в модельном ряду осуществляется путем замены контроллера. Таким образом, из AMS200 несложно сделать систему AMS500, а последнюю, в свою очередь, превратить в AMS1000. Каждый из двух контроллеров AMS1000 имеет четыре порта, которые попарно могут быть портами FC или модулями Gigabit Ethernet для подключения по стандарту iSCSI. Функциональность NAS обеспечивается собственным модулем.

ПОСТРОЕНИЕ ТЕСТОВОЙ СРЕДЫ

Для тестирования модели AMS1000 использовался двухканальный сервер MAXDATA 2210 одноименной компании на базе процессоров Intel с оперативной памятью объемом 4 Гбайт и двумя адаптерами главной шины (Host Bus Adapter, HBA) производства QLogic. На сервере была установлена операционная система Windows 2003 SP1. Подключение к сети хранения данных происходило при помощи коммутатора SilkWorm 3200 от Brocade со скоростью передачи данных 2 Гбит/с по протоколу FC. Чтобы два адаптера главной шины сервера могли взаимодействовать с двумя портами FC системы AMS1000, на коммутаторе FC было сконфигурировано соответствующее зонирование. Первая зона включала в себя HBA1 и порт AMS 0C, связанный с контроллером 0. Во вторую входили HBA2 и порт AMS 1С с контроллером 1.

Управление несколькими маршрутами осуществлялось посредством HiCommand Dynamic Link Manager (HDLM) 5.8 от HDS. Если при избыточном подключении сервер связывался по двум маршрутам с обоими контроллерами, то инструмент HDLM автоматически конфигурировал их для эксплуатации в режиме «активный-пассивный». Когда администратор подключал оба соединения HBA к одному контроллеру, на обоих портах выполнялась балансировка нагрузки в режиме «активный-активный». Функционирование же избыточной конфигурации в режиме «активный-активный» требовало соединения сервера с системой AMS1000 через четыре порта (по два на контроллер).

КОНФИГУРАЦИЯ AMS1000

Рисунок 1. Администрирование AMS1000 производится при помощи инструмента Storage Navigator Modular, который детально отображает текущую конфигурацию — в данном случае для жестких дисков.

Администрирование AMS1000 осуществляется посредством инструмента Storage Navigator Modular на базе Java, интерфейс которого необходимо настроить вручную (см. Рисунок 1). Дополнительно в контроллер системы хранения интегрирован сервер Web, поэтому конфигурацию и состояние системы AMS1000 можно быстро просмотреть при помощи браузера (см. Рисунок 2).

Кроме того, предлагается еще один инструмент — так называемый командный интерфейс управления (Command Control Interface, CCI). Он необходим для конфигурирования различных функций, в частности Shadow Image и True Copy (см. подробнее ниже). Администратор устанавливает на сервер инструмент поддержки командной строки и назначает ему специальный номер логического устройства управления (Logical Unit Number, LUN) системы AMS1000, через которое по внутреннему каналу (in-band) подаются команды на конфигурирование.

Рисунок 2. Интегрированный в контроллер системы хранения сервер Web предлагает быстрый просмотр конфигурации AMS1000.

В стандартную поставку включается и другое ПО поддержки командной строки — интерфейс командной строки (Command Line Interface, CLI) для Storage Navigator, предоставляющий возможность задавать новые логические устройства на основе сценариев.

Для тестирования была выбрана система AMS1000 с модулями расширения FC и SATA. Порты контроллера и дискового корпуса требовалось соединить друг с другом в соответствии с указаниями инструмента ADAPTIVE Communication Environment (ACE), а также в шасси SATA необходимо было установить восемь жестких дисков SATA емкостью по 400 Гбайт (на 7200 оборотов в минуту). В дисковом блоке FC находилось восемь дисков FC емкостью по 300 Гбайт (на 10k оборотов в минуту). При установке нового диска контроллер AMS1000 автоматически проверяет, является ли версия встроенного программного обеспечения диска актуальной и, если понадобится, производит ее обновление.

На следующем этапе при помощи Storage Navigator Modular из восьми дисков SATA предстояло сконфигурировать массив RAID 6 (6+2). Четыре диска FC были объединены в массив RAID 5 (3+1), а еще четыре — в массив RAID 1+0 (2+2). Жесткие диски для массива RAID уже не нужно, как раньше, выбирать поштучно слева направо, и контроллер может использовать для этого четыре произвольных свободных диска. Жесткий диск для «горячего» резервирования всегда конфигурируется как глобальный запасной дисковод, причем даже допускается, чтобы его объем превышал емкость исходного диска, который он должен заменить.

После конфигурации массивов RAID на каждом массиве для последующего тестирования было создано логическое устройство объемом 100 Гбайт.

Теперь контроллеры семейства AMS были в состоянии в оперативном режиме отформатировать логические устройства, чтобы администратор мог сразу же предоставить их в распоряжение выбранному серверу. Новой оказалась и возможность выбора размера полосы данных (stripe size), причем контроллеры помимо заданной по умолчанию величины в 64 Кбайт поддерживают и 256, и 512 Кбайт. Кроме того, если системный администратор укажет, какой контроллер станет управлять логическим устройством в штатном режиме, то таким образом он создаст условия для статической балансировки нагрузки.

Целям оптимизации производительности служит также создание разделов кэш-памяти системы AMS1000. С одной стороны, кэш AMS1000 можно делить на несколько частей: например, логические устройства дисков SATA назначить разделу кэш-памяти, обладающему меньшим количеством ресурсов, а более быстрые диски FC приписать более производительной области кэш-памяти. Благодаря этому концепция многоуровневого хранения реализуется в системах AMS1000 не только путем использования жест-ких дисков с различной емкостью и производительностью, но и за счет предоставления им разных ресурсов кэш-памяти. С другой стороны, для каждого раздела кэш-памяти можно определять теперь свой размер блока, который в старых системах HDS оставался неизменным — 16 Кбайт.

На AMS1000 были созданы два раздела кэш-памяти с размерами блоков в 4 и 16 Кбайт, причем кэш всегда зеркалировался. Таким образом, объем кэш-памяти составил два раза по 4 Гбайт, максимальный же поддерживаемый тестируемой системой объем равен 16 Гбайт.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДОСТУПА ХОСТА

Чтобы сервер мог получить доступ к логическим устройствам системы AMS1000, помимо зонирования FC в сети хранения данных требовалось соответствующим образом сконфигурировать порты AMS. Для этого пришлось активировать так называемый режим отображения (Mapping Mode), а также систему безопасности портов AMS1000 и занести глобальные имена (World Wide Name, WWN) главных адаптеров шин сервера в группу хостов определенного контроллера.

В таком случае сервер видит только те логические устройства, которые ему предоставлены явным образом.

Во время тестирования AMS1000 не смогла поначалу распознать глобальные имена обоих адаптеров главных шин сервера. Предположение о том, что коммутатор Brocade неправильно инициализировал порты FC после проведения зонирования, оказалось верным: после деактивации и последующей немедленной активации портов система хранения безошибочно распознала все глобальные имена. В результате удалось назначить три заранее сконфигурированных тестовых логических устройства обеим группам хостов. Таким образом, логические устройства стали видны тестовому серверу, и их форматирование для Windows 2003 стало возможным. В случае портов хостов AMS1000 речь идет о так называемых V-портах, которые использовались еще в более ранних системах Thunder.

РАСШИРЕНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, МОМЕНТАЛЬНЫЕ СНИМКИ, УДАЛЕННОЕ ТИРАЖИРОВАНИЕ

Еще одна проверка заключалась в увеличении емкости имеющихся логических устройств. Системы AMS предлагают для этого функцию расширения логических устройств (LUN Expansion). С ее помощью имеющееся логическое устройство расширяется до любого размера путем добавления нового логического устройства. В процессе тестирования к логическому устройству объемом 1 Гбайт было добавлено логическое устройство того же объема. При этом никаких проблем не возникло. Затем в Windows 2000 и Windows 2003 уже имеющийся том можно увеличить посредством инструмента DiskPart по команде Expand. Система AMS способна и удалять созданные ранее логические устройства — по команде Separate. Группы RAID, напротив, в дальнейшем изменять нельзя. Если понадобится изменить первоначально выбранный размер, их необходимо полностью удалить и создать заново.

Чтобы воспользоваться корпоративными функциями систем AMS, такими, как Copy-on-Write-Snapshot (мгновенный снимок при записи), Shadow Image для внутреннего тиражирования томов или True Copy для удаленного тиражирования, системный администратор должен инсталлировать инструмент CCI и установить на систему AMS1000 командное устройство. Конфигурирование перечисленных функций можно произвести лишь таким путем, причем используются специальные файлы (файлы HORCM), размещаемые на хост-системах и поддерживающие соответствие между томами и поступающими в режиме реального времени данными, а также работу с их копиями.

Чтобы применить функцию Copy-on-Write-Snapshot, необходимо создать пул данных, где будут храниться виртуальные тома моментальных снимков — для каждого логического устройства максимум 14 снимков. После этого виртуальные логические устройства со снимками можно предоставить для любых серверов. В процессе тестирования для одного логического устройства был произведен один моментальный снимок, который впоследствии был смонтирован на тестовом сервере.

Внутреннее тиражирование тома посредством функции Shadow Image или удаленное копирование при помощи функции True Copy обеспечивается путем создания вторичного тома под названием S-Vol, на который будут копироваться данные. Этот том должен обладать точно таким же размером блока, как и тиражируемое логическое устройство.

Функция True Copy обычно используется только для копирования с одной системы AMS на другую. Причем порты AMS могут задействоваться как для работы True Copy, так и для доступа хоста. Чтобы воспользоваться функцией True Copy для систем AMS и контроллера подключаемого к сети устройства хранения данных (Network Storage Controller, NSC) или универсальной платформы хранения данных (Universal Storage Platform, USP) от HDS, соответствующие тома AMS должны быть сначала визуализированы системой NSC или USP в качестве так называемых внешних логических устройств. После этого тиражирование с помощью True Copy станет возможно и между указанными системами.

ХОРОШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕРКИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Проверка системы AMS1000 на производительность выполнялась как для дисков FC, так и для дисков SATA. При измерениях для SATA оценивалась производительность работы подключения по протоколу FC и соединения iSCSI. На тестовом сервере под управлением Windows был инсталлирован инициатор iSCSI от Microsoft, затем подключенное ранее по FC логическое устройство SATA RAID 6 было удалено из отображения группы хостов системы AMS1000 и задано снова в качестве цели для iSCSI. Тем самым для тестового сервера появилась возможность обращаться к тому же логическому устройству и по iSCSI.

При использовании конфигураций RAID 1 и RAID 5 с дисками FC по соединениям FC результаты измерений оказались очень близкими. Максимальная производительность записи при последовательном доступе с большими блоками объемом в 1 и 10 Мбайт лежала между 80 и приблизительно 100 Мбайт/с. При последовательном доступе для чтения скорость передачи достигала значения 180 Мбайт/с.

Заметно более высоких скоростей удалось достичь, когда при помощи функции расширения LUN Expansion логическое устройство было собрано из очень большого количества шпинделей. Для высокопроизводительных приложений имеет смысл составлять логическое устройство, к примеру, из 60 жестких дисков с целью использования указанного преимущества в скорости.

В процессе тестирования разница была заметна уже при измерении производительности массива SATA RAID 6, состоявшего из восьми шпинделей. Максимальная скорость передачи при записи данных с последовательным доступом по соединениям FC равнялась 137 Мбайт/с и была существенно выше значений, измеренных для составленного из четырех дисков FC массива RAID 5.

Разумеется, все значения, измеренные для массива SATA RAID 6 по соединению iSCSI, были ниже результатов, полученных для обоих массивов FC RAID, состоявших из четырех дисков.

Система AMS1000 способна хранить фиксированные копии данных, в том числе и на случай проведения проверок. Это оказывается возможным благодаря так называемой утилите удержания данных Data Retention Utility, которая для отдельного логического устройства устанавливает срок (обычно это месяцы или даже годы), в течение которого они остаются защищенными от записи (режим WORM: Write Once Read Many — однократная запись, многократное чтение). Однажды заданный период времени впоследствии можно только увеличить, но не сократить. Функция защиты Protect идет еще дальше, подавляя и попытки чтения логического устройства.

При начальной цене около 60 тыс. евро система AMS1000, конечно, недешева, однако за эти деньги она предлагает целое множество корпоративных функций, правда, на некоторые из них придется приобретать отдельную лицензию.