Modulares Speichern und Freiheitsgrade JBOD

Wenn ein Unternehmen mit großen Datenmengen arbeitet, wird die Speichereinheit nicht zu einer einzelnen Festplatte, sondern zu einer Gruppe von Festplatten, deren Gesamtheit ein Aggregat der erforderlichen Größe darstellt. Und man muss es als eine geschlossene Einheit verwalten. Die Logik der Skalierung von Speicher durch große Aggregationen wird gut am Beispiel von JBOD beschrieben — sowohl als Format der Festplattengruppe als auch als physisches Gerät.

Die Disk-Infrastruktur kann nicht nur "nach oben" skaliert werden, indem man JBOD kaskadiert, sondern auch "nach innen", indem man verschiedene Füllszenarien anwendet. Wie das funktioniert, sehen wir am Beispiel des Western Digital Ultastar Data60.

Zur Füllung

JBOD ist eine spezielle Klasse von Serverhardware für die dichte Anordnung von Festplatten, mit mehrkanaligem Zugriff von Steuerhosten über SAS. JBOD-Hersteller verkaufen sie leer, teilweise oder vollständig mit Festplatten gefüllt — je nach Anbieter. Eine schrittweise Füllung der Speicher mit Festplatten — je nach wachsenden Bedürfnissen — ermöglicht es, die Investitionskosten über die Zeit zu verteilen. Bei Western Digital ist es vorteilhaft, JBOD mit allen 60 Festplatten zu kaufen — das ist viel günstiger. Aber man kann auch teilweise gefüllte Geräte nehmen: die minimale Konfiguration des Ultastar Data60 besteht aus 24 Speichermedien.

Warum 24? Die Antwort ist einfach: Aerodynamik. Der "Goldstandard" JBOD 4U / 60 x 3.5” hat sich in der Industrie aus praktischen Gründen durchgesetzt — aufgrund der vernünftigen Gerätegröße, der Zugangsgestaltung und der guten Kühlung. 60 Festplatten werden in 5 Reihen zu je 12 HDDs angeordnet. Teilweise gefüllte Reihen oder eine unzureichende Anzahl von Festplatten in einem JBOD (zum Beispiel nur eine Reihe) führen zu einer Verschlechterung des Wärmeabtransports oder sogar zu einem Rückfluss des Luftstroms im zentralen Kanal — einer konstruktiven Eigenschaft des Ultastar Data60, seinem herausragenden Merkmal.

In seinen JBOD nutzt WD die ArcticFlow-Luftstromtechnologie, die sorgfältig modelliert und abgestimmt ist. Alles ist darauf ausgelegt, die Leistung, Lebensdauer und Datensicherheit der HDDs zu optimieren.

Das Wesen von ArcticFlow besteht darin, mit Hilfe von Ventilatoren zwei unabhängige Luftströme zu erzeugen: Der vordere kühlt die vorderen Reihen der Speichermedien, während die Luft, die durch den inneren Luftkanal tief ins Gehäuse strömt, zum Kühlung der Festplatten im hinteren Bereich des JBOD genutzt wird.

Es ist klar, warum es für eine effektive Nutzung von ArcticFlow notwendig ist, die Auslastung der freien Fächer im Auge zu behalten. In der minimalen Konfiguration mit 24 Festplatten sollte die Anordnung im Ultastar Data60 mit dem hinteren Bereich beginnen.

In einer Konfiguration mit 12 Speichermodulen, ohne den Widerstand, den eine zweireihige Anordnung erzeugen sollte, gelangt der Luftstrom am Ausgang des JBOD wieder durch den vorderen Bereich in das Kühlsystem.

Es gibt einen Weg, die Situation zu verbessern – dazu mehr später.

Zur Hybridität

Es sollte von Anfang an als Axiom akzeptiert werden, dass der Zweck eines JBOD in der skalierbaren Datenspeicherung liegt. Daraus folgt: Wir nutzen es zur Besiedlung homogener Geräte. Mit dem Ziel, im Laufe der Zeit das geplante Speichervolumen zu erreichen, indem wir alle Fächer füllen.

Und was ist mit SSDs? Die beste (und richtige) Lösung besteht darin, einen separaten leistungsstarken Speicher auf JBOF aufzubauen. Dort sind Solid-State-Laufwerke komfortabler. Gleichzeitig erlaubt Ultastar Data60 auch die Installation von Flash-Laufwerken. Bevor wir mit der Hybridisierung des JBOD beginnen, sollten wir zuerst alle "Für" abwägen – die ausgewählten SSDs aus der Kompatibilitätsliste auswählen (im Gegensatz zu HDDs gibt es bei der Unterstützung von SSDs viele Nuancen). Außerdem müssen wir in die Befestigung von 2,5-Zoll-Festplatten in 3,5-Zoll-Fächern investieren.

Einzelne SSD-Geräte sollten im hinteren Bereich des JBOD platziert werden, wobei die ungenutzten Fächer mit speziellen Abdeckungen – Drive Blanks – geschlossen werden. Dies blockiert den freien Luftstrom des Kühlsystems, um, wie oben erwähnt, dessen Zirkulation zu verhindern.

Insgesamt dürfen im Ultastar Data60 nicht mehr als 24 Solid-State-Laufwerke installiert werden. In jedem Fall müssen dies die letzten Reihen im hinteren Bereich sein.

Warum 24? Die Wärmeabgabe von Solid-State-Laufwerken ist höher als die entsprechenden Werte von HDDs, aus diesem Grund wird eine mehrreihige Anordnung von Festplatten mit unterschiedlichen Trägertypen nicht effizient von ArcticFlow gekühlt. Und die Wärmeabfuhr wird zu einem Risikofaktor für den Betrieb des JBOD.

Hier sei erwähnt, dass man mit Drive Blanks den Effekt der Zirkulation von heißer Luft reduzieren kann. Die Anordnung eines JBOD mit 12 HDD wird besser gekühlt, wenn die leeren Fächer mit Abdeckungen geschlossen werden. Der Hersteller hat kein Wort über diesen Trick verloren, aber das Recht zu experimentieren liegt immer bei uns. Übrigens, WD verbietet die 12-Platten-Besetzung nicht, obwohl sie sie nicht empfehlen.

Praktische Schlussfolgerungen

Selbst eine oberflächliche Vertrautheit mit der Aerodynamik von JBOD gibt einen Eindruck davon, dass es für eine zuverlässige Funktion des Speichers besser ist, sich auf die Erfahrungen und Empfehlungen des Herstellers zu stützen. Die Prozesse, die innerhalb des Festplattenträgers stattfinden, erfordern grundlegende Forschungen. Das Ignorieren des erlangten Wissens kann zu Problemen führen, die bei Speichervolumina in Hunderten von Terabyte in jeder Hinsicht sensibel sind.

Es ist bekannt, wie militärische Vorschriften geschrieben werden. Etwas Ähnliches geschieht auch mit der Architektur von JBOD. Wenn frühere Lösungen mit einer Anordnung behaftet waren, bei der der Schnittstellenbereich sich im Bereich des „Ausc heits“ befand und von heißer Luft umströmt wurde, so hat heute Ultastar Data60 diesen Mangel überwunden. Alle anderen Konstruktionsfunde sind einfach wunderbare Technologien. So sollte man es auch betrachten.

Quelle: habr.com