Система хранения данных HPE Nimble Storage
В результате покупки компанией Hewlett Packard Enterprise компании Infusing, появилась новая линейка технологий и сервисов, реализованных и в системах хранения данных Nimble. Компания Infusing предложила новую платформу с искусственным интеллектом для предотвращения сбоев.
Данная аналитическая платформа HPE Infusing является основой Nimble Storage, также, она уже поддерживает и остальные продукты вендора: 3PAR, Primera, StoreOnce, Proliant. Основу платформы составляет искусственный интеллект, который обеспечивает предсказуемость системы и ее отказоустойчивость. Разработчики платформы отошли от принципа наращивания дополнительной избыточности, путем увеличения аппаратной составляющей. Сделали ставку на создании единой интеллектуальной платформы с огромными вычислительными ресурсами, которые обеспечивают обработку и анализ входящей информации с датчиков самой системы (Nimble более 4000 датчиков) и ее окружения (вплоть до конкретной VM). Далее, идет выявление и прогнозирование возможных неполадок и ошибок до момента их появления.
Исследуется работа ранее инсталлированных Nimble массивов по всему миру, анализируется их работа. В целом в день, можно собрать до 70 миллионов показателей о работе конкретной системе. Единственное, что ни в коем случае не собирается, это информация о самих данных, хранящихся на СХД.
Таким образом, с одной стороны простым, а с другой-кропотливым образом, компания HPE обрабатывая значения показателей о корректности работы каждого устройства, сокращает поиск причин сбоев и своевременно распространяет необходимое решение на все остальные системы, которые потенциально могут столкнуться с данной проблемой, при этом в большинстве случаев, решение возможной проблемы происходит в автоматическом режиме.
С помощью искусственного интеллекта удалось: снизить риски, связанные с возможными неполадками, обеспечить самостоятельное принятие мер без участия администратора. У IT специалистов появилась возможность увидеть всю систему в комплексе как единый надежный работающий механизм, который готов самостоятельно анализировать и обеспечивать стабильную работу. Гарантированная доступность на уровне 99,9999 % за счет предсказуемости и предотвращения неисправностей до момента их появления у пользователя. 93% кейсов по работе системы открываются автоматически и 86% закрываются автоматически. На 79% снижение эксплуатационных затрат, за счет уменьшения времени и ресурсов по управлению системой.
RAID с тройной четностью
Важной особенностью надежностью Nimble Storage, является RAID с тройной четностью, помимо контроля четности внутри диска и встроенного резервирования, RAID может выдерживать выход из строя до трех дисков в одной группе одновременно.
Линейка Nimble Storage
Данная система хранения делится на 2 линейки:
Nimble Storage AF (платформы: AF20Q, AF20, AF40, AF60, AF80) на SSD дисках, сырой сырой емкостью от 46 TB до 1106 TB, эффективной емкостью от 128 TB до 4075 TB;
Nimble Storage HF (платформы: HF20, HF20H, HF20C, HF40, HF40C, HF60, HF60C) на комбинированных HDD и SSD дисках, сырой емкостью от 210 TB до 1470 TB и эффективной емкостью от 845 TB до 2370 TB;
Массивы Nimble Storage AF обеспечивают высокую производительность и рассчитаны для консолидации нагрузок приложений, требовательных к скорости выполнения задач и времени отклика.
Массивы Nimble Storage HF выступает в роли сбалансированной системы с отменной производительностью и небольшой стоимостью за один ТВ за счет встроенного механизма компрессии и дедупликации, действующих в непрерывном режиме с жесткими дисками.
Как происходит запись и чтение информации в Nimble Storage
Подавляющее большинство современных SAN систем хранения данных имеют выделенное пространство в ОЗУ контроллеров для кэша на запись и чтение. В моделях СХД Nimble AF/HF применяются модули памяти DDR-4 NVDIMM, данные в которых надежно защищены от сбоев электропитания за счет встроенных аккумуляторов. В свою очередь, размер кэша на запись и чтение в системах HPE Nimble динамический, оптимальным образом подстраивающийся в автоматическом режиме под текущие потребности и нагрузки для массива.
Алгоритм записи данных выглядит следующим образом.
Все пакеты данных, пересылаемые от хостов и поступившие на любые сетевые (HBA) адаптеры обоих контроллеров, попадают в кэш на запись «ведущего» контроллера. Далее, «ведущий» контроллер инициирует синхронизацию данных в кэше с «ведомым» контроллером. Данная операция осуществляется с помощью общей шины PCIe между контроллерами, и занимает доли микросекунды. После успешного завершения описанной синхронизации, на хосты подается команда о том, что данные на СХД записаны. Все еще находясь в ОЗУ контроллеров, блоки данных проходят процедуры дедупликации и сжатия. Только уникальные и, по возможности, сжатые данные объединяются в так называемый страйпы размером в несколько мегабайт каждый. Данная операция нужна чтобы минимизировать влияние размера блока данных на производительность СХД, сделав ее стабильной и предсказуемой. На уровне каждого страйпа также происходит вычисление блоков четности для уникальной технологии HPE Triple+ Parity RAID, гарантирующей стабильную работу массива и сохранение данных при выходе из строя трех любых накопителей.
Следующий этап – непосредственно запись на диски. Для данной операции, уже готовый страйп разбивается на 18-20 равных кусочков, каждый кусочек параллельно записывается на отдельный накопитель SSD для Nimble AF и диск HDD для Nimble HF. Размер кусочков для Nimble AF всегда равен 32-м наименьшим логическим блокам SSD накопителей – страницам, объединяющим несколько физических ячеек памяти. Данный факт позволяет оптимизировать запись на накопители, уменьшая их износ.
Для Nimble HF размер записываемых кусочков – 1 мегабайт, что также оптимально с точки зрения скорости записи и уменьшения количества движений записывающей головки в дисках HDD. Для Nimble HF массива, если данные были помечены как «горячие», после записи на HDD происходит параллельная запись на кэш уровень SSD. На этом этап записи данных завершен.
Алгоритм чтения данных выглядит следующим образом
После получения массивом команды на чтение через сетевой (HBA) адаптер, приходит последовательный поиск необходимых данных. Первым делом, проверяются данные в кэше чтения в ОЗУ массива. Если поиск увенчался успехом, происходит процесс передачи данных. Если необходимых данных в ОЗУ нет, происходит последовательный поиск данных сначала на наиболее быстром уровне. Для массива Nimble AF, поиск приходит сразу на SSD накопителях. Для массива Nimble HF, вначале происходит поиск данных на SSD, потом на HDD массиве. После того как данные будут найдены, они помещаются в ОЗУ, происходит обратный процесс дедупликации/сжатия и после данные выдаются хосту. Параллельно, запрашиваемые данные реплицируются в область кэша чтения на случай повторного запроса. Если в течении определенного времени запроса на повторное чтение не происходит, данные удаляются из кэша чтения.
Также массив обладает предиктивной методикой перемещения данных в кэш чтения. Рассмотрим в роли примера 10 блоков информации пронумерованные от 0 до 9 и записанные (измененные) в единый момент. Предположим, после чтения блоков 0 и 1 происходит запрос на чтение блоков 2 и 3. Не дожидаясь новых команд на чтение, массив автоматически переместит блоки 4-9 в кэш чтения для ускорения операций. Если данные останутся невостребованными, со временем они будут удалены из кэша чтения.
Апргейд Nimble Storage
Для СХД Nimble линеек AF и HF доступен опциональный сервис Timeless Storage, который предоставляет гарантированную бесплатную замену контроллеров системы на более производительные.
Метрокластер Nimble Storage
Лицензирование
HPE Nimble Storage имеют достаточно прозрачное лицензирование, не требующее от заказчика в последующем дополнительных скрытых затрат.
Все модели Nimble в базовой комплектации имеют возможность использовать весь функционал массива в полном объеме.