Armazenamento modular e graus de liberdade JBOD

Quando as empresas operam com grandes volumes de dados, a unidade de armazenamento não é um único disco, mas um conjunto de discos, sua totalidade, um agregado do volume necessário. E deve ser gerida como uma entidade única. A lógica de escalonamento de armazenamento em grandes blocos é bem descrita pelo exemplo do JBOD — como formato de união de discos e como dispositivo físico.

A infraestrutura de discos pode ser escalada não apenas 'para cima', cascata do JBOD, mas também 'para dentro', utilizando diferentes cenários de preenchimento. Como isso funciona, veremos no exemplo do Western Digital Ultastar Data60.

Sobre o preenchimento

JBOD é uma classe separada de equipamentos de servidor para o denso posicionamento de discos, com acesso multicanal a eles por meio de SAS. Os fabricantes de JBOD os vendem vazios, parcialmente ou completamente preenchidos com discos — de acordo com suas opções. O preenchimento gradual dos armazenamentos com discos — à medida que as necessidades crescem — permite diluir os custos de capital ao longo do tempo. Para a Western Digital, é vantajoso comprar o JBOD com todos os 60 discos — assim é muito mais barato. Mas também é possível adquirir com preenchimento parcial: a configuração mínima do Ultastar Data60 é composta por 24 unidades.

Por que 24? A resposta é simples: aerodinâmica. O 'padrão ouro' do JBOD 4U / 60 x 3,5” se estabeleceu na indústria por razões práticas — tamanhos razoáveis do dispositivo, organização do acesso, boa refrigeração. 60 discos são organizados em 5 fileiras de 12 HDDs cada. Fileiras preenchidas parcialmente ou a falta de discos no JBOD (por exemplo, somente uma fileira) resultam em deterioração da dissipação de calor ou até mesmo reversão do fluxo de ar no canal central — uma característica construtiva do Ultastar Data60, sua marca registrada.

Nos seus JBOD, a WD utiliza a tecnologia de resfriamento de discos ArcticFlow, cuidadosamente modelada e ajustada. Tudo para os HDDs — visando sua performance, durabilidade e segurança dos dados.

A essência do ArcticFlow consiste na formação, através de ventiladores, de dois fluxos de ar independentes: o frontal resfria as fileiras frontais de unidades, enquanto o ar que entra pelo corredor de ar interno para o fundo do chassi é utilizado para resfriar os discos na parte traseira do JBOD.

É claro por que é necessário acompanhar o preenchimento dos compartimentos livres para o funcionamento eficiente do ArcticFlow. Na configuração mínima de 24 discos, a disposição no Ultastar Data60 deve começar pela zona traseira.

Na configuração com 12 unidades, sem encontrar a resistência que a configuração de duas filas deve criar, o fluxo de ar na saída do JBOD volta a entrar pela zona frontal no sistema de resfriamento.

Há uma maneira de melhorar a situação — sobre isso a seguir.

Sobre a hibridização

Deve-se aceitar, como um axioma, que a finalidade do JBOD é o armazenamento de dados escalável. A conclusão: usá-lo para a população de dispositivos homogêneos. Com vista ao objetivo final — alcançar o volume projetado de armazenamento, preenchendo todos os compartimentos.

E quanto aos SSDs? A melhor (e correta) solução é construir um armazenamento de alto desempenho em JBOF. Os dispositivos de estado sólido se saem melhor lá. Ao mesmo tempo, o Ultastar Data60 permite a instalação de unidades flash. Antes de iniciar a hibridização do JBOD, é importante considerar cuidadosamente todas as vantagens — escolher os SSDs da lista de compatíveis (diferentemente dos HDDs, a situação com a compatibilidade de SSDs possui muitas nuances). Também será necessário investir em suportes para discos de 2,5 polegadas em compartimentos de 3,5 polegadas.

Os dispositivos SSD individuais devem ser colocados na zona traseira do JBOD, fechando os compartimentos não utilizados com tampas especiais — Drive Blanks. Isso bloqueia o fluxo livre de ar de resfriamento, evitando, como mencionado anteriormente, a recirculação.

No total, é permitido instalar não mais que 24 unidades de estado sólido no chassi Ultastar Data60. De qualquer forma, estas devem ser as últimas fileiras na zona traseira.

Por que 24? A dissipação de calor dos dispositivos de estado sólido é maior do que as características equivalentes dos HDDs, por essa razão, uma configuração de discos de diferentes tipos não será resfriada de forma eficaz pelo ArcticFlow. E a dissipação de calor se tornará um fator de risco para a operação do JBOD.

Vale ressaltar que, com o uso de Drive Blanks, é possível reduzir o efeito da recirculação de ar quente. Uma configuração de JBOD com 12 HDDs será resfriada melhor se os compartimentos vazios forem fechados com tampas. O fabricante não mencionou esse truque, mas temos sempre o direito de experimentar. A propósito, a WD não proíbe o preenchimento de 12 discos, embora não o recomende.

Conclusões práticas

Mesmo um conhecimento superficial da aerodinâmica do JBOD oferece uma compreensão de que, para o funcionamento confiável do armazenamento, é melhor confiar na experiência e nas recomendações do desenvolvedor. Os processos que ocorrem dentro do compartimento de discos exigem pesquisas fundamentais. Negligenciar o conhecimento adquirido pode resultar em problemas que, em volumes de armazenamento de centenas de terabytes, são sensíveis em todos os sentidos.

É sabido como são escritos os regulamentos das tropas. Algo semelhante acontece com a arquitetura do JBOD. Se soluções de tempos passados pecavam na disposição, onde a parte de interface estava na zona de 'exaustão', sendo exposta ao ar quente, hoje o Ultastar Data60 não possui essa desvantagem. Todas as outras inovações de projeto são simplesmente um milagre tecnológico. É assim que deve ser encarado.

Fonte: habr.com