Днес в IT инфраструктурата, с широко разпространеното използване на виртуализация, системите за съхранение на данни представляват ядрото, което съхранява всички виртуални машини. Повредата на този възел може напълно да спре работата на изчислителния център. Въпреки че значителна част от сървърното оборудване разполага с отказоустойчивост в една или друга форма „по подразбиране“, именно поради особената роля на СХД в рамките на дата центъра към нея се поставят повишени изисквания по отношение на „живучестта“.
Най-ефективният метод за осигуряване на отказоустойчивост в IT е използването на няколко копия на оборудването и софтуера (в най-простия случай – дублиране). Разбира се, СХД може да бъде напълно дублирана. И за disaster recovery именно такъв подход е използван. Но не на всички компании им е по джоба такова решение. Става въпрос не само за удвоените разходи за оборудване, но и за други разходи за организиране на подобно решение и неговата поддръжка.
Въпреки това, възможността за дублиране на оборудването не отменя необходимостта от осигуряване на отказоустойчивост на ниво компоненти. В частност, в СХД се прилага резервиране по блокове за захранване, модули за охлаждане, носители и, разбира се, контролери. Всичко това отдавна е обичайно. Трудно е да се намери СХД без използване на подобен дизайн. тук – не е изключение. Но в тази статия искаме да говорим за това, което не се забелязва веднага и което е насочено преди всичко към повишаване на отказоустойчивостта на системата като цяло.
Охлаждащи модули
Много често в с кутии 2U-3U се използват комбинирани модули, които съчетават в себе си блокове за захранване и вентилатори. От една страна, това е удобно, тъй като трябва да се обслужва само един блок. От друга страна, ако система за охлаждане се повреди, може принудително да бъде изключен блокът за захранване, за да се избегне прегряване. И макар че ситуацията да не изглежда особено критична, определено не си струва да се добавят уязвимости в СХД.
Охлаждането в СХД Qsan е организирано под формата на отделни модули с "гореща" подмяна, независими от захранващите блокове. Всъщност, в захранващите блокове присъстват свои вентилатори, предназначени за охлаждане на самите БП. Модулът за охлаждане съдържа два независими вентилатора, които се подсигуряват един друг. Такива модули в СХД има два: отляво и отдясно – за ефективно охлаждане на всички компоненти. Ако един от вентилаторите откаже, всички останали автоматично увеличават оборотите си, за да компенсират образувалия се недостиг на въздушен поток. Поради това неизправността на вентилатора не създава риск от прегряване на цялото устройство.
Топология на свързване на разширителни шкафове
Класическа схема на свързване к СХД представлява топология, наречена каскад. В този случай съответните контролери на шкафа и СХД се свързват помежду си с един единствен SAS кабел. Така се получават 2 кабела за система с два контролера. Ако е необходимо да се свърже втори, той се свързва по същия начин към първия шкаф. И така нататък. Плюсът на тази топология е простота при реализирането в оборудването. Минусът обаче е известна уязвимост при внезапно прекъсване на SAS веригата, причинено от отказ на несвързани контролери на СХД и шкафа или от загуба на захранване на един от разширителните шкафове по средата на веригата. Резултатът ще бъде загуба на достъп до част от дисковете и възможен разпад на RAID групата, ако тя е „размазана“ по няколко корпуса.
За защита от кръстосани откази на контролерите, Qsan притежава защита под формата на вътрешна логическа връзка между контролерите чрез бекплейн на СХД. Т.е. контролерът на СХД вижда не само контролера JBOD, който е директно свързан с него, но и контролера на "съседа" чрез специална връзка в бекплейна. В резултат на това, ако се случи такава ситуация и никой физически не извади SAS кабелите между СХД и шкафа, достъпът до всички дискове ще бъде запазен.
За защита от прекъсване на SAS веригата, например, поради загуба на захранване на шкафа за разширение, обикновено се използва друга топология на свързване – обратен каскад. В този случай СХД се свързва веднага с първия и последния шкаф в веригата, получавайки достъп до дисковете от двете страни.
Ако искате по-силна защита, можете да изградите конфигурации с по-голям мащаб, използвайки, например, дървовидна топология. Или дори да усложните нещата чрез комбинации от споменатите топологии. Това е възможно благодарение на голямото количество SAS конектори на устройствата (по 2 за всеки контролер на СХД и 5 за всеки контролер на JBOD) с автоматично определяне на режимите на работа на вход/изход. Най-важното е администраторът да не се обърква. А СХД ще може правилно да настрои конфигурацията.
Бързо възстановяване
Наличието на резервни дискове с „гореща“ замяна (hot spare) в системата значително увеличава надеждността на съхранението на информация. Въпреки това, просто фактът на отделяне на подобни дискове не означава абсолютна защита. Причината е, че процесът на възстановяване (ребилд) е доста трудоемък и често продължителен. Трудоемкостта произтича от непрекъснатия достъп до основните данни. Тоест, системата, наред с текущата работа, трябва също така да копира данните на новия диск. А продължителността на ребилда зависи пряко от капацитета на носителя и неговите скоростни характеристики. Тъй като системата не знае какво реално е заето пространство на дисковете, по време на ребилда тя просто копира всичко: блок по блок.
В резултат на това възстановяването на съвременен диск с голям капацитет над 10 ТБ при сериозна натовареност на СХД може да отнеме лесно седмица и повече. Също така трябва да имате предвид, че по време на ребилда значително се увеличава вероятността за отказ на други носители поради повишеното натоварване на тях. А това вече може да представлява сериозна опасност, особено при използване на RAID5.
Като решение на този проблем много разработчици на СХД се озадачават с ускоряването на процеса на възстановяване. За това могат да се използват различни подходи, но същността е една – копирането при ребилд само на реално заетите блокове. И Qsan не остана настрана от този проблем. При СХД на този доставчик, при активирана опция системата проследява използваните блокове за запис, и така в случай на отказ на диск, може да копира само тях на новия носител.
Опцията Бързо възстановяване не е включена по подразбиране при създаването на нови томове, тъй като нейното използване има влияние върху производителността, особено при операции с произволно записване, тъй като:
- Необходимо следить за трекингом записей в блоки;
- При ребилде не происходит пересчет контрольных сумм для незанятых пространств, поэтому для новой записи в эту область необходимо сначала «инициализировать» её.
Таким образом, не рекомендуется использовать Fast Rebuild для томов, например, с высоконагруженными базами данных или в системах видеонаблюдения, где том всё равно в конечном итоге будет заполнен на 100%. А вот для файловых или почтовых серверов данная опция будет весьма полезной.
Вместо заключение
Каждый производитель СХД предполагает, что его устройства надежны. И если нет фатальных ошибок при разработке устройств и чрезмерной экономии в процессе их производства и тестирования, то в целом можно согласиться с вендором. Однако важно понимать:
- базовая отказоустойчивость СХД – это прежде всего способ продолжать иметь доступ к данным в случае отказа какого-либо компонента(ов);
- дополнительные опции по части отказоустойчивости (например, те, что описаны выше) – это исключение некоторых вариантов неисправностей и повышение ваших шансов иметь доступ к данным;
- 100% надежности, к сожалению, не бывает. Но, чтобы максимально приблизиться к ней, большинство разумных вендоров СХД (и в их числе) делают всё возможное для постоянного совершенствования своих продуктов как в аппаратной, так и в программной части.
При этом также не стоит забывать, что никакая абсолютная надежность СХД не отменяет необходимости наличия резервных копий, четких и отрепетированных планов восстановления в случае аварии и оперативной технической поддержки от вендора.
Източник: habr.com
