Modulargespeicher und JBOD-Freiheitsgrade

Wenn ein Unternehmen mit großen Datenmengen arbeitet, wird die Speichereinheit nicht zu einer einzelnen Festplatte, sondern zu einem Satz von Platten, deren Gesamtheit ein Aggregat der gewünschten Größe bildet. Dieses muss als zusammenhängende Einheit verwaltet werden. Die Logik der Skalierung von Speicherressourcen mit großen Aggregaten wird gut am Beispiel von JBOD erklärt – sowohl als Format zur Zusammenfassung von Festplatten als auch als physisches Gerät.

Die Disk-Infrastruktur kann nicht nur "horizontal" durch Cascade-Setups von JBOD skaliert werden, sondern auch "vertikal" durch verschiedene Füllszenarien. Wie das funktioniert, werden wir am Beispiel der Western Digital Ultastar Data60 erläutern.

Zur Befüllung

JBOD ist eine eigene Klasse von Serverhardware für die dichte Unterbringung von Festplatten, mit Multi-Channel-Zugriff für verwaltende Hosts über SAS. JBOD-Hersteller verkaufen diese leer, teilweise oder komplett mit Festplatten ausgestattet – jeder nach seiner Art. Eine schrittweise Befüllung des Speichers mit Festplatten, als Reaktion auf wachsende Bedürfnisse, erlaubt es, die Investitionskosten über die Zeit zu streuen. Bei Western Digital ist es vorteilhaft, JBOD mit allen 60 Festplatten zu kaufen – das ist deutlich günstiger. Es ist jedoch auch möglich, eine teilweise gefüllte Variante zu wählen: die minimale Ausstattung der Ultastar Data60 besteht aus 24 Speichermodulen.

Warum 24? Die Antwort ist einfach: Aerodynamik. Der „Goldstandard“ JBOD 4U / 60 x 3,5” hat sich aus praktischen Gründen in der Branche etabliert – aufgrund der kompakten Größe, der Zugangsorganisation und der guten Kühlung. 60 Festplatten sind als 5 Reihen mit jeweils 12 HDDs angeordnet. Teilweise gefüllte Reihen oder ein Mangel an Festplatten im JBOD (z. B. nur eine Reihe) führen zu einer schlechteren Wärmeabfuhr oder sogar zu einer Umkehr des Luftstroms im zentralen Kanal – eine konstruktive Besonderheit des Ultastar Data60, dessen charakteristisches Merkmal.

In seinen JBOD verwendet WD die ArcticFlow-Luftstromtechnologie, die sorgfältig modelliert und abgestimmt ist. Alles für HDDs – für ihre Leistung, Zuverlässigkeit und Datensicherheit.

Das Wesentliche von ArcticFlow besteht darin, durch die Lüfter zwei unabhängige Luftströme zu bilden: Der vordere kühlt die vorderen Reihen der Speicher, während die Luft, die über den internen Luftkanal tief ins Gehäuse strömt, zur Kühlung der Festplatten im hinteren Bereich des JBOD genutzt wird.

Es ist klar, warum es für die effiziente Nutzung von ArcticFlow wichtig ist, die freien Plätze zu überwachen. In einer minimalen Konfiguration mit 24 Festplatten sollte die Anordnung im Ultastar Data60 mit der Rückseite beginnen.

In einer Konfiguration mit 12 Laufwerken, ohne den Widerstand, den eine doppelte Anordnung erzeugen sollte, gelangt der Luftstrom am Ausgang des JBOD erneut über den vorderen Bereich in das Kühlsystem.

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

Zur Hybridität

Es sollte sofort als Axiom akzeptiert werden, dass der Zweck von JBOD im skalierbaren Speichern von Daten liegt. Daraus ergibt sich: Nutzen Sie es zur Besiedelung homogener Geräte, mit dem Ziel, im Laufe der Zeit das geplante Speichervolumen zu erreichen und alle Fächer zu füllen.

Und was ist mit SSD? Die beste (und richtige) Lösung ist, ein separates leistungsstarkes Speichergerät auf JBOF aufzubauen. Dort arbeiten SSDs besser. Gleichzeitig erlaubt das Ultastar Data60 die Installation von Flash-Laufwerken. Bevor man mit der Hybridisierung von JBOD beginnt, sollte man zunächst alle Vor- und Nachteile abwägen — SSDs aus der Kompatibilitätsliste auswählen (im Gegensatz zu HDD gibt es bei der SSD-Unterstützung viele Nuancen). Zudem müssen 2,5-Zoll-Laufwerke in 3,5-Zoll-Schächten montiert werden.

Einzelne SSD-Geräte sollten im Rückbereich des JBOD platziert werden, wobei die ungenutzten Schächte mit speziellen Blenden — Drive Blanks — abgedeckt werden. Dies blockiert den freien Luftstrom zur Kühlung, um, wie bereits erwähnt, eine Wiederzirkulation zu verhindern.

Insgesamt sind maximal 24 Solid-State-Laufwerke im Ultastar Data60 Chassis zulässig. In jedem Fall müssen sich diese in den letzten Reihen des Rückbereichs befinden.

Warum 24? Die Wärmeabgabe von Solid-State-Laufwerken ist höher als die vergleichbarer HDDs, weshalb eine mehrreihige Anordnung von Laufwerken mit unterschiedlichen Speichertypen nicht effektiv durch ArcticFlow gekühlt werden kann. Die Wärmeabfuhr wird somit zu einem Risikofaktor für den Betrieb von JBOD.

Hier sollte erwähnt werden, dass man mit Hilfe von Drive Blanks den Effekt der Umwälzung von heißer Luft reduzieren kann. Eine JBOD-Anordnung mit 12 HDDs wird besser gekühlt, wenn die leeren Plätze mit Blenden verschlossen sind. Der Hersteller hat dies nicht erwähnt, aber das Experimentieren liegt immer in unserer Hand. Übrigens verbietet WD das Füllen mit 12 Scheiben nicht, empfiehlt es jedoch auch nicht.

Praktische Erkenntnisse

Selbst eine oberflächliche Auseinandersetzung mit der Aerodynamik von JBOD zeigt, dass man für einen zuverlässigen Betrieb des Speichers besser auf die Erfahrungen und Empfehlungen des Herstellers setzen sollte. Die Prozesse, die innerhalb des Festplattenschäfers stattfinden, erfordern grundlegende Studien. Die Missachtung dieser Erkenntnisse kann zu Problemen führen, die bei Speichervolumen von hunderten Terabyte in jeder Hinsicht empfindlich sind.

Es ist bekannt, wie militärische Vorschriften verfasst werden. Ähnliches gilt für die Architektur von JBOD. Während frühere Lösungen oft das Problem hatten, dass der Schnittstellenbereich im "Auspuff"-Bereich lag, wo er von heißer Luft umströmt wurde, weist das Ultastar Data60 dieses Manko nicht auf. Alle anderen Konstruktionselemente sind schlichtweg technische Wunder. So sollte man auch darüber denken.

Quelle: habr.com