Il tema della ridondanza nei sistemi di archiviazione dati è sempre attuale, poiché nella nostra era di virtualizzazione e consolidamento delle risorse, gli storage array (SAS) rappresentano il punto critico, il cui malfunzionamento può causare non solo un inconveniente ordinario, ma anche fermi prolungati dei servizi. Pertanto, i moderni SAS dispongono di numerosi componenti duplicati (inclusi i controller). Ma questa protezione è sufficiente?
Assolutamente tutti i fornitori, elencando le caratteristiche dei SAS, sottolineano sempre l'elevata resilienza delle loro soluzioni, aggiungendo necessariamente il termine "senza un singolo punto di guasto". Esaminiamo più da vicino un tipico sistema di archiviazione dati. Per evitare fermi dovuti alla manutenzione, nei SAS vengono duplicati i blocchi di alimentazione, i moduli di raffreddamento, le porte di input/output, i dispositivi di archiviazione (pensando al RAID) e naturalmente i controller. Tuttavia, se osserviamo attentamente questa architettura, possiamo vedere almeno due potenziali punti di guasto che vengono trascurati:
- Presenza di un singolo backplane
- Presenza di una sola copia dei dati
Il backplane è un dispositivo tecnicamente complesso, che viene sottoposto a rigorosi test durante la produzione. Pertanto, è molto raro che esso si guasti completamente. Tuttavia, anche in caso di guasti parziali, come uno slot di archiviazione non funzionante, sarà necessaria la sua sostituzione con la completa disattivazione del SAS.
La creazione di più copie di dati non è, a prima vista, un problema. Ad esempio, la funzionalità Clone nei SAS, che consente di aggiornare periodicamente una copia completa dei dati, è abbastanza diffusa. Tuttavia, in caso di problemi con lo stesso backplane, la copia sarà altrettanto inaccessibile quanto l'originale.
Una soluzione piuttosto ovvia per superare queste limitazioni è la replicazione su un altro SAS. Se facciamo finta di ignorare il raddoppiamento dei costi dell'hardware (si presume che le persone che scelgono tale soluzione siano in grado di pensare razionalmente e accettino questo fatto), rimarranno comunque eventuali spese per l'organizzazione della replicazione, come licenze e software e hardware aggiuntivi. E soprattutto, sarà necessario garantire in qualche modo la coerenza dei dati replicati. Cioè, costruire un virtualizzatore SAS/vSAN, il che richiede anche risorse finanziarie e temporali.
Nel creare i propri sistemi High Availability, l'obiettivo era eliminare i difetti menzionati sopra. Così è stata sviluppata l'interpretazione della tecnologia Shared Nothing, che in traduzione libera significa "senza l'uso di dispositivi condivisi".
Concetto L'architettura consiste nell'utilizzo di due nodi indipendenti (controller), ciascuno con il proprio set di dati. Tra i nodi avviene una replicazione sincrona tramite l'interfaccia InfiniBand 56G, completamente trasparente per il software che opera sopra il sistema di archiviazione. Di conseguenza, non è necessario utilizzare virtualizzatori SAS, agenti software e simili.
La soluzione a due nodi di AccelStor può essere realizzata in due modelli:
- — basato su server Twin in un case 2U, se sono richieste prestazioni moderate e capacità fino a 22TB;
- — basato su server separati 2U, se sono richieste alte prestazioni e grande capacità (fino a 57TB).
Modello H510 basato su server Twin
Modello H710 basato su server separati
L'uso di diverse forme fisiche è dovuto alla necessità di un diverso numero di SSD per raggiungere il volume e le prestazioni richieste. Inoltre, la piattaforma Twin è più economica e consente di offrire soluzioni più accessibili, anche se con un certo "inconveniente" rappresentato da un singolo backplane. Tutto il resto, comprese le modalità operative, è completamente identico per entrambi i modelli.
Il set di dati di ciascun nodo ha due gruppi , più 2 hot spare. Ogni gruppo è in grado di resistere al guasto di un SSD. Tutti i richieste di scrittura vengono gestite da un nodo in conformità con FlexiRemap, che ricompone in catene sequenziali con blocchi da 4KB, che vengono quindi scritti su SSD nella modalità a loro più comoda (scrittura sequenziale). Inoltre, al host viene confermata la scrittura solo dopo la collocazione fisica dei dati su SSD, ovvero senza caching in RAM. Di conseguenza, si ottiene una prestazione impressionante di fino a 600K IOPS in scrittura e oltre 1M IOPS in lettura (modello H710).
Come già menzionato in precedenza, la sincronizzazione dei set di dati avviene in tempo reale attraverso un'interfaccia InfiniBand 56G, che offre elevata larghezza di banda e basse latenze. Per sfruttare al meglio il canale di comunicazione durante la trasmissione di piccoli pacchetti. Poiché il canale di comunicazione è unico, per un controllo aggiuntivo del heartbeat si utilizza un collegamento 1GbE dedicato. Attraverso di esso viene trasmesso solo il heartbeat, quindi non ci sono requisiti specifici per le caratteristiche di velocità.
Nel caso di un aumento della capacità del sistema (fino a oltre 400 TB) grazie a essi si connettono anche in coppie per rispettare il concetto di "nessun singolo punto di guasto".
Per una protezione supplementare dei dati (oltre al fatto che AccelStor ha già due copie), viene utilizzato un algoritmo speciale in caso di guasto di un SSD. Se un SSD si guasta, il nodo inizia il rebuild dei dati su uno dei dispositivi di hot spare. Il gruppo FlexiRemap, in stato degradato, passerà in modalità di sola lettura. Questo viene fatto per evitare interferenze tra le operazioni di scrittura e il rebuild sul disco di riserva, accelerando così il processo di recupero e riducendo il tempo in cui il sistema è potenzialmente vulnerabile. Una volta completato il rebuild, il nodo torna alla normale modalità di lavoro di lettura-scrittura.
Certo, come in altri sistemi, durante il rebuild si riduce la prestazione complessiva (poiché uno dei gruppi FlexiRemap non è operativo). Ma il processo di recupero avviene il più rapidamente possibile, il che distingue i sistemi AccelStor dalle soluzioni di altri vendor.
Un'altra caratteristica utile della tecnologia Nothing Shared è il funzionamento dei nodi in quella che viene definita modalità true active-active. A differenza dell'architettura "classica", in cui un singolo controller possiede un volume/pool specifico mentre il secondo esegue semplicemente operazioni di input/output, nei sistemi ogni nodo lavora con il proprio set di dati e non trasferisce richieste al "vicino". Di conseguenza, si aumenta la prestazione complessiva del sistema grazie all'elaborazione parallela delle richieste di input/output da parte dei nodi e all'accesso ai dispositivi di memorizzazione. Inoltre, non esiste praticamente un concetto di failover, poiché non è necessario trasferire il controllo dei volumi a un altro nodo in caso di guasto.
Se si confronta la tecnologia Nothing Shared con la completa duplicazione delle storage array, inizialmente sembra un po' inferiore rispetto a una piena implementazione del disaster recovery in termini di flessibilità. Questo riguarda soprattutto l'organizzazione della linea di comunicazione tra i sistemi di storage. Ad esempio, nel modello H710 è possibile distribuire i nodi fino a 100 m di distanza utilizzando costosi cavi ottici attivi InfiniBand. Ma anche confrontando con una normale implementazione di replica sincrona da parte di altri vendor tramite Fibre Channel, anche su distanze maggiori, la soluzione di AccelStor risulta più economica e semplice nell'installazione/gestione, poiché non è necessario installare virtualizzatori di storage o integrare software (cosa non sempre possibile in linea di principio). Inoltre, non dimentichiamo che le soluzioni di AccelStor sono array All Flash con prestazioni superiori rispetto alle "classiche" storage array con solo SSD.
Utilizzando la tecnologia Nothing Shared di AccelStor, è realmente possibile ottenere un'affidabilità del sistema di storage del 99.9999% a un costo ragionevole. Insieme all'elevata affidabilità della soluzione, anche grazie all'utilizzo di due copie di dati, e prestazioni impressionanti grazie ai loro algoritmi proprietari , le soluzioni di sono ottimi candidati per posizioni chiave nella costruzione di un moderno data center.
Fonte: habr.com
