Il tema della resilienza nei sistemi di archiviazione dei dati è sempre attuale, poiché nell'era della virtualizzazione e della consolidazione delle risorse, il sistema di archiviazione è il nodo il cui guasto non comporterà solo un'incidente ordinario, ma porterà a lunghi periodi di inattività dei servizi. Pertanto, i moderni sistemi di archiviazione dispongono di molti componenti duplicati (fino ai controller). Ma questa protezione è sufficiente?
Tutti i fornitori, nel delineare le caratteristiche dei sistemi di archiviazione, menzionano sempre l'alta resilienza delle loro soluzioni, aggiungendo inevitabilmente il termine "senza singolo punto di guasto". Esaminiamo più da vicino un tipico sistema di archiviazione dei dati. Per evitare inattività durante la manutenzione, i sistemi di archiviazione duplicano le alimentazioni, i moduli di raffreddamento, le porte di input/output, i dispositivi di archiviazione (pensiamo al RAID) e naturalmente i controller. Se si osserva attentamente questa architettura, si possono notare almeno due potenziali punti di guasto, di cui si tace modestamente:
- La presenza di un singolo backplane
- La presenza di una sola copia dei dati
Il backplane è un dispositivo tecnicamente complesso, che deve essere sottoposto a rigorosi test durante la produzione. Pertanto, si verificano molto raramente casi in cui esso smetta completamente di funzionare. Tuttavia, anche in caso di guasti parziali, come uno slot di archiviazione non funzionante, sarà necessaria la sostituzione con l'uscita totale del sistema di archiviazione.
Creare più copie dei dati, a prima vista, non sembra essere un problema. Ad esempio, la funzionalità Clone nei sistemi di archiviazione, che consente di aggiornare periodicamente una copia completa dei dati, è piuttosto diffusa. Tuttavia, in caso di problemi con lo stesso backplane, la copia sarà altrettanto inaccessibile quanto l'originale.
Una soluzione abbastanza ovvia per superare queste carenze è la replicazione su un altro sistema di archiviazione. Se si ignora il raddoppio dei costi dell'hardware (dopo tutto, presumiamo che chi adotta questa soluzione abbia una visione realistica e accetti questo fatto in anticipo), rimangono comunque possibili costi per organizzare la replicazione sotto forma di licenze, software e hardware aggiuntivi. E soprattutto, sarà necessario in qualche modo garantire la coerenza dei dati replicati. Cioè, costruire un virtualizzatore di storage / vSAN / ecc., il che richiede anche risorse finanziarie e temporali.
Nella creazione dei propri sistemi di Alta Disponibilità, l'obiettivo è stato quello di eliminare le suddette carenze. È così che è nata l'interpretazione della tecnologia Shared Nothing, che in una traduzione libera significa «senza l'uso di dispositivi condivisi».
Concetto L'architettura prevede l'uso di due nodi indipendenti (controller), ciascuno con il proprio set di dati. Tra i nodi avviene una replicazione sincrona tramite interfaccia InfiniBand 56G, completamente trasparente per il software che lavora sopra il sistema di archiviazione. Di conseguenza, non è necessario utilizzare virtualizzatori di storage, agenti software, ecc.
La soluzione fisica a due nodi di AccelStor può essere realizzata in due modelli:
- — basata su server Twin in un cabinet 2U, se è richiesta una performance moderata e capacità fino a 22TB;
- — basata su server singoli 2U, se è richiesta alta performance e capacità maggiore (fino a 57TB).
Modello H510 basato su server Twin
Modello H710 basato su server singoli
L'uso di diversi fattori di forma è dovuto alla necessità di avere un numero diverso di SSD per raggiungere il volume e le performance richieste. Inoltre, la piattaforma Twin è più economica e consente di offrire soluzioni più accessibili, anche se con un certo «svantaggio» rappresentato da un unico backplane. Tutto il resto, compresi i principi di funzionamento, è completamente identico tra i due modelli.
Il set di dati di ogni nodo ha due gruppi , più 2 hot spare. Ogni gruppo è in grado di sopportare la perdita di un SSD. Tutte le richieste di scrittura vengono gestite dal nodo secondo la FlexiRemap riorganizza in catene sequenziali con blocchi da 4KB, che vengono poi scritti su SSD nella modalità a loro più favorevole (scrittura sequenziale). Inoltre, al server viene fornita la conferma di scrittura solo dopo il posizionamento fisico dei dati sull'SSD, cioè senza caching nella RAM. Di conseguenza, si ottiene una prestazione piuttosto impressionante fino a 600K IOPS in scrittura e 1M+ IOPS in lettura (modello H710).
Come già menzionato in precedenza, la sincronizzazione dei set di dati avviene in tempo reale tramite l'interfaccia InfiniBand 56G, che offre un'ampia larghezza di banda e bassa latenza. Per sfruttare al meglio il canale di comunicazione durante il trasferimento di piccoli pacchetti. Poiché il canale di comunicazione è unico, viene utilizzato un link dedicato da 1GbE per una verifica aggiuntiva del segnale. Attraverso di esso viene trasmesso solo il segnale di heartbeat, quindi non ci sono requisiti per le caratteristiche di velocità.
In caso di aumento della capacità del sistema (fino a oltre 400 TB) grazie a vengono inoltre collegati a coppie per rispettare il concetto di "senza un unico punto di guasto".
Per una protezione aggiuntiva dei dati (oltre al fatto che AccelStor ha già due copie) viene utilizzato un algoritmo speciale per il comportamento in caso di guasto di un SSD. Se un SSD si guasta, il nodo inizia a ricostruire i dati su uno dei dischi hot spare. Il gruppo FlexiRemap, che si trova in uno stato degradato, passa in modalità di sola lettura. Questo viene fatto per escludere interferenze tra le operazioni di scrittura e la ricostruzione sul disco di riserva, il che alla fine accelera il processo di recupero e riduce il tempo in cui il sistema è potenzialmente vulnerabile. Al termine della ricostruzione, il nodo torna di nuovo alla normale modalità di funzionamento di lettura-scrittura.
Naturalmente, come in altri sistemi, durante la ricostruzione si riduce la prestazione complessiva (poiché non una delle gruppi FlexiRemap è in funzione per la scrittura). Ma il processo di recupero avviene il più rapidamente possibile, il che distingue efficacemente i sistemi AccelStor dalle soluzioni di altri fornitori.
Un'altra utile caratteristica della tecnologia Nothing Shared è l'architettura in cui i nodi operano nella cosiddetta modalità true active-active. A differenza dell'architettura "classica", in cui un volume/pool specifico è gestito solo da un controller, mentre il secondo esegue soltanto operazioni di input/output, nei sistemi Ogni nodo lavora con il proprio set di dati e non trasferisce le richieste al "vicino". Questo aumenta le prestazioni complessive del sistema grazie all'elaborazione parallela delle richieste di input/output da parte dei nodi e all'accesso agli storage. Inoltre, non esiste praticamente il concetto di failover, poiché non è necessario trasferire il controllo dei volumi a un altro nodo in caso di guasto.
Se confrontiamo la tecnologia Nothing Shared dell'architettura con la duplicazione completa dei sistemi di storage, sembrerà, a prima vista, leggermente inferiore nella flessibilità rispetto a una vera implementazione del disaster recovery. Questo è particolarmente evidente nell'organizzazione della linea di comunicazione tra i sistemi di storage. Infatti, nel modello H710 è possibile separare i nodi fino a 100 metri grazie all'uso di costosi cavi ottici attivi InfiniBand. Ma anche confrontando con la normale implementazione della replica sincrona di altri fornitori attraverso FibreChannel, anche su distanze maggiori, la soluzione di AccelStor risulta più economica e semplice da installare/gestire, poiché non è necessario installare virtualizzatori di storage e/o integrare con software (cosa non sempre possibile). Inoltre, non dimentichiamo che le soluzioni AccelStor sono array All Flash con prestazioni superiori rispetto alle "classiche" soluzioni SSD-only.
Utilizzando la tecnologia Nothing Shared dell'architettura di AccelStor, è possibile ottenere una disponibilità del sistema di storage al livello del 99,9999% a un costo ragionevole. Insieme all'alta affidabilità della soluzione, grazie all'uso di due copie di dati, e a prestazioni impressionanti dovute agli algoritmi proprietari. , le soluzioni di sono eccellenti candidate per posizioni chiave nella costruzione di un moderno data center.
Fonte: habr.com
