Unified Storage - новый класс в сегменте недорогих систем хранения

Введение
Известный только узким специалистам факт о смене компанией Intel стратегии на рынке процессоров для RAID систем и появлении вследствие этого RAID-ных процессоров на базе линейки Xeon стал весьма важным переломным моментом для многих разработчиков RAID систем. С этого момента огромный массив всяческих программ, созданных для x86 архитектуры, стало возможным применять в системах хранения данных. Отладка встроенных ОС систем хранения также существенно упростилась. Достаточно одного взгляда на экран BIOS системы хранения с RAID-ным Xeon, как все станет понятным.

Во многом благодаря RAID-ным Xeon CPU от Intel стало возможным появление нового для бюджетного сегмента рынка класса устройств, получивших название Unified Storage. Кратко идею Unified Storage можно описать так:
Один компонент – NAS, т.е. устройство с файловым доступом
Второй компонент – iSCSI (FC) сторадж, т.е. устройство с блочным (к сектору на диске) доступом
Оба вместе – Unified Storage
В такой архитектуре нет ничего нового. Бренды первого уровня, такие как EMC, NetApp и др. уже много лет как выпускают подобную продукцию. Новостью здесь стала доступность таких систем в самом недорогом сегменте рынка систем хранения. Мы расскажем о Unified Storage на примере систем серии TrioNAS LX Series от компании QSAN

Спецификация и краткое описание

Центральный процессор	Intel Xeon C3528
Память	4 GB DDR3 DRAM, расширяется до 16 GB.
Интерфейс жестких дисков	SATA I/II/III и любой SAS
Подключение к сети	Два 10 GbE порта, три 1 GbE порта
Поддерживаемые протоколы	CIFS, NFS, AFP, FTP, WebDAV, iSCSI
Типы сетевых клиентов	CIFS/Samba 3.6 for Windows NFS v3/v4 for Linux and Unix AFP 3.3 for Mac OS X FTP and SFTP WebDAV iSCSI target
Сетевая безопасность	HTTPS, FTP with SSL/TLS(explicit), SSH/SFTP User/Group Access Control for shared folders
Сеть	DHCP or static IP address NTP client Trunking / LACP / Teaming (Balanced-alb) VLAN tagging Jumbo frame support (9000bytes) WINS client
Уведомление о событиях	e-mail, beep, SMNP
Поддерживаемая организация RAID	RAID 0 (striping), RAID 1 (mirroring) RAID 3 (data striping + dedicated parity drive) RAID 5 (data + parity striping) RAID 6 (data + double parity striping)
Возможности RAID	Аппаратный RAID До 512 pools До 192 жестких дисков на один pool Выделенные hot spare диски Поддержка групп RAID Бесшовное расширение pool
Управление системой	Управление через QCentral LCD Через COM порт и SSH telnet Простой, даже примитивный Web UI Обновление firmware без перезагрузки Мастер настройки
Условия работы	5?C - 50?C, относительная влажность воздуха 8% - 80%
Питание и входное напряжение	100-220V, 50-60Hz, 2х300W (горячий резерв)

Unified Storage позволяет буквально в считанные минуты получить сконфигурированный файловый сервер. Интерфейс управления и настройки устройства очень прост и нагляден, несмотря на довольно большое количество настроек. Ниже рассмотрены некоторые существенные отличия QSAN Unified Storage от обычных и по сути бытовых NAS, которые их производители стали продвигать на корпоративный рынок.

Файловая система
Одним из основных недостатков массовых NAS, которые производятся как для дома, так и для малого и среднего бизнеса, является использование файловых систем ext3 или ext4. Применительно к NAS, эти файловые системы показали себя не очень надежными в эксплуатации. Основная проблема, с которой мы столкнулись, была связана с "зарастанием" файловой системы в тех случаях, когда NAS более 4-6 месяцев не перезагружался. После первой же перезагрузки система часто "теряла" файлы и восстанавливать данные приходилось с помощью специалистов компании-производителя NAS.
Для того, чтобы проблемы файловой системы никак не отражались на надежности хранения данных, QSAN использовала файловую систему ZFS, которая зарекомендовала себя именно как высоконадежная файловая система. ZFS (Когда-то название образовалось от Zettabyte File System) — изначально создана в Sun Microsystems для операционной системы Solaris и является проектом с открытым исходным кодом. Лицензируется под CDDL (Common Development and Distribution License). Основные преимущества ZFS таковы:
Ограничения на размер тома реально не существуют
Жесткий контроль целостности данных, дополняющий аппаратный контроль правильности записи данных
Высокая скорость доступа к данным
Предельно малый уровень фрагментации данных

SSD кеширование
В QSAN Unified Storage возможно индивидуальное кэширование каждого пула системы хранения. Настроить SSD кэширование в системе можно двумя способами:
Кэш на чтение L2ARC (Layer 2 Adaptive Replacement Cache)
Кэш на запись, используемый для ZIL (ZFS лог)

 

Thin Provisioning и Data DeDuplication
Эти две опции ранее были доступны только в недешевых системах хранения известных брендов. Идея Thin Provisioning иллюстрируется рисунком ниже

Идея Data Deduplication еще проще - система в случае дублирования файлов хранит только ссылку на оригинал. Если система хранения используется как файловый сервер, например, то Data Deduplication может экономить до 60-80% дискового пространства.

Варианты использования и подключения
Вариантов использования такой системы множество. Мы назовем только некоторые из них.
Замена простых SAN
Использование в качестве мощного файлового сервера
Сервер с высокоскоростным доступом к данным для совместной работы нескольких пользователей/вычислительных станций. Как пример – совместный монтаж HD Video или хранение результатов вычислений с потоками данных в сотни мегабайт в секунду

Тестирование
Скоростные параметры системы в режиме файлового доступа таковы: скорость записи потока данных в режиме файлового доступа достигает 400 МБ/сек, на случайной записи блоков по 4 кБ 12000 iops.

Заключение
Преимущества Unified Storage очевидны:
Скорость обмена данными в режиме файлового доступа до 400 мегабайт/сек
Легкость администрирования
Поддержка всех возможных сетевых протоколов
Поддержка SSD в качестве кэша, для хранения таблиц DeDup и т.п.
Расширение до 192 HDD с помощью корзин расширения
На наш взгляд, для создания и поддержки файловых серверов в средних и крупных организациях применение Unified Storage в качестве NAS намного эффективнее по производительности и экономичнее в эксплуатации, чем классических серверных систем. Там же, где требуется высокая скорость доступа с использованием 10 GbE Ethernet, у Unified Storage практически нет конкурентов по соотношению цена/качество.

Еще более подробную информацию вы можете скачать здесь.