Downtime riskide vähendamine arhitektuuri Shared Nothing abil

Andmete salvestamise süsteemide hoolduse teema on alati aktuaalne, kuna meie aja laialdasel virtualiseerimisel ja ressursside konsolideerimisel on SAN see lüli, mille rike toob kaasa mitte ainult tavalise kriisi, vaid ka teenuste pikaajalise seiskumise. Seetõttu sisaldavad kaasaegsed SANid mitmeid dubleeritud komponente (kuni kontrolleriteni). Kuid kas selline kaitse on piisav?

Kõik tarnijad, loetledes SANide omadusi, mainivad kindlasti oma lahenduste kõrget töökindlust, lisades tingimata termini 'ilma üksiku rikete punktita'. Vaadakem lähemalt tüüpilist andmesalvestussüsteemi. Teenuse seiskumise vältimiseks dupleeritakse SANides toiteplokid, jahutusmoduulid, sisend-/väljundportid, salvestusseadmed (siin mõtleme RAID-i) ja loomulikult kontrollerid. Kui vaadata seda arhitektuuri hoolikalt, võib märgata vähemalt kahte potentsiaalset rikete punkti, millest konkurendid vaikselt mööda lähevad:

1. Ühe bäkplaani (backplane) olemasolu
2. Ühe andmekoopia olemasolu

Bäkplaan on tehniliselt keeruline seade, mis peab tootmise käigus kindlasti läbima tõsise testimise. Seetõttu esinevad täielikud rikkejuhud väga harva. Kuid isegi osade tõrgete korral, nagu mitte toimiv salvestusseadmest pesa, on selle vahetamine vajalik koos SAN-i täieliku väljalülitamisega.

Mitme andmekoopia loomine tundub esmapilgul samuti probleemina. Näiteks on SANides laialdaselt levinud Clone funktsionaalsus, mis võimaldab teatud ajavahemike järel värskendada täielikku andmekoopia. Kuid kui bäkplaaniga on probleeme, on koopia samuti kättesaamatu, just nagu originaal.

Kindlasti on ilmne lahendus nende puuduste ületamiseks replikaat teise andmesalvestusse. Kui sulgeda silmad sellele, et raudvara hind kaks korda tõuseb (kuna eeldame, et sarnast lahendust valivad inimesed mõtlevad adekvaatselt ja aktsepteerivad seda fakti), jääb veel kulusid replikatsiooni korraldamiseks, sealhulgas litsentside, lisa tarkvara ja riistvara. Eelkõige on vajalik tagada replikatsiooniandmete ühtsus. St tuleb ehitada virtualiseerija andmesalv./vSAN jne, mis nõuab samuti raha ja ajakulusid.

AccelStor High Availability süsteemide loomisel seadsime eesmärgiks vabaneda mainitud puudustest. Nii sai alguse tehnoloogia Shared Nothing tõlgendus, mis vabalt tõlgituna tähendab „ilma ühiste seadmete kasutamiseta“.

Kontseptsioon Shared Nothing arhitektuur tähistab kahe sõltumatute node (kontrolleri) kasutamist, millel on oma andmekomplekt. Node'ide vahel toimub sünkroonimine InfiniBand 56G liidesega, täiesti läbipaistvalt tarkvarale, mis töötab salvestussüsteemi peal. Seetõttu ei ole vajalik virtualiseerijate, tarkvaragentide jne kasutamine.

AccelStori füüsiline kahe node lahendus võib olla kahes mudelis:

• H510 — Twin serverite baasil 2U korpuses, kui on vajalik mõõdukas jõudlus ja mahutavus kuni 22TB;
• H710 — eraldi 2U serverite baasil, kui on vajalik kõrge jõudlus ja suur mahutavus (kuni 57TB).

H510 mudel Twin serveri baasil

H710 mudel eraldi serverite baasil

Erinevate vormifaktorite kasutamine on tingitud vajadusest erineva arvu SSD-de järele, et saavutada soovitud maht ja jõudlus. Pluss, Twin platvorm on odavam ja võimaldab pakkuda taskukohasemaid lahendusi, kuigi tingimuslikult „puudus“ ühesuguses bussi süsteemis. Kõik muu, sealhulgas tööpõhimõtted, on mõlemal mudelil täiesti identne.

Iga node andmekomplekt sisaldab kahte gruppi FlexiRemap, plus 2 hot spare. Iga grupp suudab taluda ühe SSD riket. Kõik saabuvad kirjutamisettepanekud node'isse vastavalt ideoloogiale FlexiRemap korraldab andmed järjestikusteks ahelateks 4KB plokkides, mis seejärel kirjutatakse SSD-le kõige mugavamas režiimis nende jaoks (järjestikune kirjutamine). Kinnitus kirjutamise kohta antakse veebimajutusele alles pärast andmete füüsilist paigutamist SSD-le, st ilma RAM-i vahemällu salvestamiseta. Tulemuseks on muljetavaldav jõudlus kuni 600K IOPS kirjutamisel ja 1M+ IOPS lugemisel (H710 mudel).

Nagu juba eelnevalt mainitud, toimub andmekogude sünkroonimine reaalajas InfiniBand 56G liidese kaudu, mis omab suurt läbilaskvust ja madalaid viivitusi. Selleks, et maksimaalselt ära kasutada sidekanalit väikeste pakettide edastamisel. Kuna sidekanal on üks, kasutatakse pulsikiirusestuste täiendavaks kontrollimiseks eraldi 1GbE linki. Selle kaudu edastatakse ainult heartbeat, seetõttu pole kiirusnõudeid esitatud.

Süsteemi mahu suurendamise korral (kuni 400+ TB) laienduse kaudu laiendushütid need ühendatakse ka paaridena, et järgida „ilma ainsate tõrgeteta” kontseptsiooni.

Kuna andmete täiendav kaitse (välja arvatud see, et AccelStor'il on juba kaks koopiat) kasutatakse erilist algoritmi, kui mõni SSD tõrke korral. Kui SSD rikke tõttu välja kaob, alustab node andmete taastamist ühe hot spare mäluseadmest. Degradeeritud seisundis olev FlexiRemap grupp läheb read-only režiimi. See tehakse, et vältida kirjutamise ja taastamise operatsioonide sekkumist varukoopiale, mis kiirendab lõpuks taastamisprotsessi ja lühendab aega, mil süsteem on potentsiaalselt haavatav. Pärast taastamist naaseb node normaalsesse read-write töörežiimi.

Loomulikult, nagu teiste süsteemide puhul, väheneb taastamise ajal üldine jõudlus (sest üks FlexiRemap grupp ei tööta kirjutamisel). Kuid taastamisprotsess toimub maksimaalselt kiiresti, mis eristab AccelStori süsteeme teiste tarnijate lahendustest.

Teine kasulik omadus Nothing Shared tehnoloogias on node'ide töö nii-öelda true active-active režiimis. Erinevalt „klassi” arhitektuurist, kus konkreetse maht/üksuse omab ainult üks kontroller ja teine teostab lihtsalt sisendi/väljastuse operatsioone, on süsteemides AccelStor Iga sõlm töötab oma andmesetiga ja ei edasta päringuid "naabrile". See parandab süsteemi üldist jõudlust, kuna sõlmed töötlevad sisendi/väljundi päringute paralleelselt ja pääsevad kettale juurde. Samuti puudub sisuliselt selline mõisted nagu failover, kuna juhtimise ülekandmine teise sõlme ketaste puhul tõrke korral ei ole lihtsalt vajalik.

Kui võrrelda Nothing Shared tehnoloogiat täieliku andmete dubleerimise arhitektuuriga, tundub see esmapilgul veidi vähem paindlik, kui täieõiguslik disaster recovery rakendus. Eriti kehtib see salvestussüsteemide vahelise sideliini korraldamise kohta. Näiteks H710 mudelis on võimalik sõlmed paigutada kuni 100 m kaugusele, kasutades mitte just odavaid aktiivseid optilisi InfiniBand kaableid. Kuid isegi võrreldes tavalise sünkroonse replikatsiooniga teiste tootjate juures, mis toimub kergesti kätte saadava FibreChannel kaudu isegi pikematel vahemaadel, on AccelStori lahendus odavam ja lihtsam paigaldada/hooldada, kuna ei ole vaja installida salvestussüsteemide virtualiseerijaid ja/või integreerida tarkvaraga (mida kaugelki alati ei ole võimalik teha). Lisaks ärgem unustagem, et AccelStori lahendused on All Flash salvestusruumid, mille jõudlus on parem kui "klassikaliste" SSD-only salvestussüsteemide korral.

Nothing Shared tehnoloogia kasutamisel on AccelStori arhitektuuriga võimalik saavutada salvestussüsteemi kättesaadavus 99.9999% tasemel mõistliku hinna eest. Koos kõrge usaldusväärsusega lahendusega, sealhulgas kahe andmekoopia kasutamisega, ning muljetavaldava jõudlusega tänu patenteeritud algoritmidele. FlexiRemap, AccelStori lahendused AccelStor on suurepärased kandidaadid kaasaegse andmekeskuse võtmepositsioonide ülesehitamiseks.

Allikas: habr.com