Huawei OceanStor Dorado — неоспоримое преимущество SSD
Процесс перехода на SSD уже активно идет — все чаще там, где требуется высокая скорость и надежность работы применяют СХД типа all-flash-array (AFA), которые представляют собой хранилища данных, использующие исключительно SSD-диски. Такие системы и в дальнейшем продолжат повсеместно вытеснять СХД на базе магнитных дисков из сегмента бизнес-критичных инфраструктур. Во всяком случае, об этом говорят как прогнозы экспертов, так и общая логика развития событий на глобальном рынке.
Компания Huawei стоит в авангарде этого процесса. Компания почувствовала потенциал SSD еще несколько лет назад, начав активно инвестировать в НИОКР и производство систем класса AFA. Результатом этих вложений стал выпуск одной из наиболее совершенных серий СХД Huawei OceanStor Dorado V3. Хранилища снабжены целой серией уникальных фирменных технологий, которые пока еще никому не удалось превзойти, во всяком случае, если речь идет о серийных моделях.
Всего один факт — топовая модель Dorado 18000 в ходе независимых тестов, проведенных в начале 2019 года, показала производительность свыше 7 млн IOPS (операций ввода/вывода в секунду), тогда как результат ближайшего конкурента — чуть более 5 млн IOPS. При этом задержка, даже при использованию фирменных технологий сжатия и дедупликации «на лету», а также функции мгновенных снимков составила менее 0,5 мс. Также для СХД семейства OceanStor Dorado V3 характерна надежность уровня 99,9999%, что также является высоким показателем для отрасли. Но, каким образом удалось добиться столь впечатляющих показателей? Давайте разберемся…
Что предлагает Huawei
Для начала коротко рассмотрим, какие решения вообще предлагаются в модельном ряду СХД Huawei OceanStor Dorado V3. Данная серия была специально создана для поддержки бизнес-критичных приложений с самыми высокими требованиями к производительности.
В рамках семейства есть разделение на устройства начального (серия 3000) среднего (серии 5000, 6000) и старшего (серия 18000) уровней. Отличия между ними состоят в количестве контроллеров, объеме кеш-памяти, максимальном количестве и типе SSD-дисков, допустимом числе LUN, но главным отличием является максимальная производительность и емкость системы. Скажем, контроллеров, в зависимости от модели может быть от 2 до 32, кеш-памяти — от 192 ГБ до 32 ТБ, а накопителей — до 6400.
При этом аппаратная и программная составляющие постоянно обновляются. Так в марте нынешнего года на Международной выставке мобильной техники — Mobile World Congress 2019 были показаны СХД Dorado V3, полностью на SSD-накопителях типа NVMe, использующих для подключения внутреннюю шину PCI-Express (исключение составляет модель начального уровня OceanStor Dorado3000 V3 с внутренним интерфейсом SAS).
Детальные технические характеристики различных моделей можно найти и изучить на сайте компании Huawei. Мы же, чтобы не прибегать к рутинному перечислению характеристик, выделим главные общие моменты — технологии, которые делают AFA-СХД Huawei OceanStor Dorado V3 действительно уникальными.
Контроллер — скорость и надежность на всех уровнях
Начнем с контроллера. Во всех вариантах AFA OceanStor Dorado V3 они сдвоенные, благодаря чему, каждая пара устройств представляет собой отказоустойчивую систему, в которой обеспечивается зеркалирование кеш-памяти. К тому же здесь имеются резервированные внутренние ИБП, позволяющие не потерять данные в случае внезапного отключения внешнего электропитания. Для масштабирования контроллерных пар применяется фирменная технология Smart Matrix Multicontrol, основа которой — полносвязный коммутатор PCIe, позволяющий осуществлять бесшовную горизонтальную масштабируемость как по производительности, так и по емкости. Контроллеры оснащены многоядерными процессорами Intel Xeon, обеспечивающими высокую выислительную мощность.
Еще одним преимуществом AFA СХД Huawei является наличие собственной операционной системы (она также называется OceanStorOS).Благодаря ей удалось реализовать целый пакет программных технологий под общим названием FlashLink, предназначенных для управления и оптимизации работы с жесткими дисками. Так система самостоятельно определяет степень востребованности данных и направляет их в соответствующие разделы диска таким образом, чтобы для «горячих» данных была обеспечена максимальная скорость доступа. Также операционная система использует механизм определения приоритета ввода/вывода. Приоритетным сервисам предоставляется первоочередная обработка при чтении и записи данных.
Важным элементом контроллера является также сетевая подсистема. В моделях OceanStor Dorado применяется специальных интерфейсный модуль Huawei SmartIO, поддерживающий технологии Fibre Channel (8/16/32 Гбит/с), 10/25/40/100 Gigabit Ethernet, FCoE (10 Гбит/с), также, с помощью отдельной карты, есть возможность подключения интерфейсов InfiniBand. К тому же, для сетевых подключений обеспечивается QoS и защита от перегрузки TCP — последний фактор особенно важен, если система хранения работает в сложных WAN-сетях.
Для эффективного управления контроллером на протяжении всего жизненного цикла, был разработан специальный процессор iBMC (Intelligent Baseboard Management Controller) в основе которого фирменный чип Huawei Hi1710 и пакет программного обеспечения собственной разработки.
iBMC имеет множество полезных функций, в числе которых удаленный мониторинг и диагностика, динамическое управление электропитанием, обеспечение всесторонней безопасности, диагностика неисправностей и др. Как показала практика, применение iBMC позволяет, в частности, снизить энергопотребление СХД на 15-30%, добиться уровня прогнозирования неисправностей с точностью до 93% и сократить среднее время восстановления после сбоя с 2 часов до 10 минут.
Накопители, RAID и резервное восстановление
Все системы хранения OceanStor Dorado V3, за исключением серии 3000, поддерживают как NVMe, так и SAS (при этом SAS-модели могут работать к комбинированным составом SSD-накопителей). Такой подход позволяет сохранить инвестиции вложенные в архитектуры предыдущего поколения и гарантировать постепенную миграцию. В то же время, отметим, что NVMe-накопители превосходят SAS SSD по целому ряду параметром. Наиболее существенным является время задержки — для NVMe оно составляет около 0,3 мс, для SAS — почти вдвое больше.
Но, возможность совместного использования двух типов SSD в одной системе — не единственное преимущество СХД Huawei OceanStor Dorado V3, направленное на сокращение общей стоимости владения (ТСО). Благодаря специальной технологии SmartVirtualization, имеется возможность интеграции в рамках общей сети хранения более ранних моделей СХД, в т.ч. произведенных сторонними компаниями.
В отличие от других производителей СХД, Huawei производит и собственные SSD-накопители, в которых тоже реализован ряд уникальных технологий — LDPC (Low Denity Parity Check (LDPC), CRC (Cyclic Redundancy Check), специальные уровни RAID и т.д. В результате, для дисков компании, среднее время наработки на отказ (MTBF) достигает 3 млн. часов, что минимум на 20% лучше, чем у ближайших конкурентов. В дополнение к этому, в системах Huawei OceanStor Dorado V3 реализованы механизмы многоступенчатой проверки данных, позволяющие снизить частоту битовых ошибок до несущественного показателя и специальная технология регулирования износа SSD, которая позволяет в разы продлить срок службы накопителей, даже в условиях высокоинтенсивных нагрузок. Это тем более актуально, если учесть, что Huawei предлагает накопители большой емкости — уже доступны модели объемом 30,72 ТБ.
Еще одной интересной особенностью является применение специальной технологии RAID-TP, которая позволяет системе пережить отказ сразу трех дисков в одном массиве. Сокращается и время восстановления — вместо среднего по отрасли показателя пяти часов, требуемых для восстановления 1 ТБ данных, RAID-TP позволяет сделать это всего за полчаса.
Из интересных функций систем Huawei OceanStor Dorado V3 также стоит отметить возможность дедупликации и сжатия данных «на лету» и создание мгновенных снимков дисков, причем эта активность практически не сказывается на производительности СХД. Резервное копирование может осуществляться не только локально, но и с использованием распределенных сетей, в том числе по схеме с тремя дата-центрами, объединенными в кольцо (т.н. 3DC). В этом случае система хранении данных превращается в полноценное катастрофоустойчивое решение с уровнем надежности, стремящемся к 100%. Доступен и вариант репликации данных в облако Huawei Cloud или другого оператора.
Немного о проектах
В завершение, чтобы не быть голословными предоставим некоторые данные о практических результатах использования СХД Huawei OceanStor Dorado V3 в крупных проектах. Например, в ходе модернизации инфраструктуры хранения оператора Telecom Italia (TIM) выяснилось, что все задачи, для которых ранее требовалось 55 стоек с разнородными СХД на базе магнитных накопителей, удалось свести в 9 шкафов. Показатель OPEX сократился на 72%, расходы на электроэнергию и охлаждение стали меньше на 78,9%, а стоимость обслуживания сократилась вдвое. Еще одни показательный проект был реализован для крупного заказчика из энергетического сектора — в этом случае, СХД на 11 юнитов была заменена системой хранения Huawei OceanStor Dorado V3 занимающей всего 2 юнита. Экономический эффект, выраженный в процентах, даже превзошел показатели для TIM.
Таким образом, AFA-СХД на практике доказывают свою эффективность, демонстрируя высокие показатели надежности и производительности в корпоративной среде, а компания Huawei, в свою очередь, продолжает активно развивать данное направление — в 2019 году ожидается немало интересных инноваций.