Темата за отказоустойчивостта в системите за съхранение на данни винаги е актуална, тъй като в нашата епоха на всеобхватна виртуализация и консолидация на ресурси, СХД представлява звено, чийто отказ ще доведе не само до обикновена авария, а до дълги периоди на недостъпност на услугите. Затова съвременните СХД имат в своя състав множество дублирани компоненти (включително контролери). Но дали такава защита е достатъчна?
Абсолютно всички производители, изброявайки характеристиките на СХД, задължително споменават висока отказоустойчивост на своите решения, добавяйки термина „без една единствена точка на отказ“. Нека погледнем по-внимателно на типичната система за съхранение на данни. За да се изключат периодите на недостъпност по време на обслужване, в СХД се дублират блокове за захранване, модули за охлаждане, входно/изходни портове, носители (имаме предвид RAID) и разбира се контролери. Ако внимателно се вгледаме в тази архитектура, можем да забележим поне две потенциални точки на отказ, за които скромно се премълчава:
- Наличието на единствен бэкплейн (backplane)
- Наличието на едно копие на данните
Бэкплейнът е технически сложен устройството, което задължително преминава през сериозно тестване при производството. И затова изключително рядко се срещат случаи, когато той напълно излиза от строя. Въпреки това, дори и при частични неизправности като неработещ сокет на носителя, ще е необходима неговата подмяна с пълно изключване на СХД.
Създаването на няколко копия на данните също на пръв поглед не е проблем. Например, функционалността Clone в СХД, която позволява актуализиране с определена периодичност на пълно копие на данните, е доста широко разпространена. Въпреки това, в случай на проблеми със същия бэкплейн, копието ще бъде толкова недостъпно, колкото и оригиналът.
Очевиден простое решение для устранения этих недостатков – это репликация на другую СХД. Если проигнорировать ожидаемое удвоение стоимости «железа» (все же предполагаем, что люди, выбирающие такое решение, адекватно мыслят и заранее принимают этот факт), останутся еще возможные расходы на организацию репликации в виде лицензий, дополнительного программного и аппаратного обеспечения. И самое главное – нужно каким-то образом обеспечить консистентность реплицируемых данных. То есть, строить виртуализатор СХД/vSAN и т.д., что также требует денежных и временных ресурсов.
при создании своих систем высокой доступности поставили целью избавиться от упомянутых недостатков. Так появилась интерпретация технологии Shared Nothing, что в свободном переводе означает «без использования общих устройств».
Концепция архитектура представляет собой использование двух независимых нод (контроллеров), каждая из которых имеет свой набор данных. Между нодами осуществляется синхронная репликация через интерфейс InfiniBand 56G абсолютно прозрачно для программного обеспечения, работающего поверх системы хранения. В результате не требуется применения виртуализаторов СХД, программных агентов и тому подобное.
Физически двухнодовое решение от AccelStor может быть выполнено в двух моделях:
- — на базе Twin серверов в корпусе 2U, если требуется умеренная производительность и емкость до 22ТБ;
- — на базе отдельных 2U серверов, если требуется высокая производительность и большая емкость (до 57ТБ).
Модель H510 на базе Twin сервера
Модель H710 на базе отдельных серверов
Использование различных форм-факторов обусловлено необходимостью в разном количестве SSD для достижения заданного объема и производительности. Плюс, Twin платформа дешевле и позволяет предлагать более доступные по цене решения, хоть и с некоторым условным «недостатком» в виде единого бэкплейна. Все остальное, включая принципы работы, у обоих моделей полностью идентично.
Набор данных у каждой ноды имеет две группы , плюс 2 hot spare. Каждая группа способна выдержать отказ одного SSD. Все поступающие запросы на запись нода в соответствии с FlexiRemap преравнява последователни вериги от 4КБ блокове, които след това се записват на SSD в максимално комфортен режим (последователно записване). Хостът получава потвърждение за запис едва след физическото разполагане на данните на SSD, т.е. без кеширане в RAM. В резултат на това се постига забележителна производителност до 600K IOPS при запис и над 1M IOPS при четене (модел H710).
Както вече бе споменато, синхронизацията на наборите от данни се извършва в реално време през интерфейс InfiniBand 56G, който има висока пропускливост и ниски забавяния. За максимална ефективност на канала при предаване на малки пакети. Понеже каналът е един, за допълнителна проверка на пулса се използва отделен 1GbE линк. През него се предава само heartbeat, затова няма изисквания към скоростта.
В случай на увеличаване на капацитета на системата (до 400+TB) за сметка на те също се свързват по двойки, за да се спазва концепцията за „без единна точка на отказ”.
За допълнителна защита на данните (освен това, че AccelStor вече има две копия) се използва специален алгоритъм на поведение в случай на отказ на някой SSD. Ако SSD се повреди, нодът започва ребилд на данните на един от запасните устройства hot spare. Групата FlexiRemap, която е в състояние degraded, преминава в режим read only. Това се прави, за да се избегнат интерференции при операции по запис и ребилд на резервния диск, което в крайна сметка ускорява процеса на възстановяване и съкращава времето, през което системата е потенциално уязвима. След завършване на ребилд нодът отново преминава в нормален режим на работа read-write.
Разбира се, като при всички системи, по време на ребилд общата производителност намалява (на практика една от групите FlexiRemap не работи по запис). Но самият процес на възстановяване протича максимално бързо, което отличава системите AccelStor от решенията на други доставчици.
Още едно полезно свойство на технологията Nothing Shared в архитектурата е работата на нодовете в т.нар. режим true active-active. В отличие от „класическата“ архитектура, където конкретен том/пул се контролира само от един контролер, а вторият просто извършва операции по вход/изход, в системите Всяка нода работи със собствен набор от данни и не предава заявки на „съседа“. В резултат на това се повишава общата производителност на системата чрез паралелна обработка на заявки за вход/изход от нодовете и достъп до носителите. Съществуването на концепцията за failover практически липсва, тъй като предаването на управлението на томовете към друга нода в случай на отказ просто не е необходимо.
Ако сравним технологията Nothing Shared с пълното дублиране на СХД, тя на пръв поглед е малко по-слаба в гъвкавостта в сравнение с пълноценна реализация на disaster recovery. Особено важна е организацията на линията за свързване между системите за съхранение. Така, в модела H710 е възможно разнасяне на нодовете на разстояние до 100 м чрез използването на не съвсем евтини активни оптични кабели InfiniBand. Но дори да сравним с обичайната реализация на синхронна репликация при други доставчици чрез достъпен FibreChannel дори на по-големи разстояния, решението на AccelStor ще се окаже по-евтино и по-лесно за инсталация/експлоатация, тъй като няма нужда да се инсталират виртуализатори на СХД и/или да се извършва интеграция със софтуер (което далеч не винаги е възможно). Освен това не забравяме, че решенията на AccelStor са All Flash масиви с производителност над тази на „класическите“ СХД с SSD only.
При използване на технологията Nothing Shared архитектурата на AccelStor наистина може да постигне достъпност на системата за съхранение на ниво 99.9999% на напълно разумна цена. В комбинация с висока надеждност на решението, включително и благодарение на използването на две копия на данни, и впечатляваща производителност благодарение на патентованите алгоритми , решенията от са отлични кандидати за ключови позиции при изграждането на съвременен датацентър.
Източник: habr.com
