Odborná sekce
Disková pole HITACHI - výkon
01.03.2012, 12:15
Společnost Hitachi před dvěma lety představila revoluční řadu diskových polí. Samotná řada AMS2000 se potom sestává z tří systémů – a to modularních diskových polí řady AMS2100, AMS2300 a AMS2500 lišících se maximální rozšiřitelností a výkonem storage procesorů.
Bezesporu lze říci, že tato produktová linie HITACHI diskových polí patří ke špičce ve své třídě a obsahuje řadu pokročilých možností a funkcionalit, kterými přesahuje do třídy Enteprise. Jaké to jsou možnosti a jaká jsou reálná výkonová očekávání od třídy modulárních diskových polí a od třídy enteprise diskových systémů popisuje následující článek.
Hitachi má u modelové řady AMS2000 architekturou backendu diskového pole postavenou na technologii SAS (Serial Attached SCSI), která má podstatně větší výkonový potenciál oproti předcházejícím generacím různých výrobců, které jsou založeny na architektuře backendových smyček FC-AL (Fibre Channel Arbitrated Loop).
Nicméně technologie FC-AL (jako technologie backplainu diskového pole) je řadou výrobců stále používána – byť se jedná o zastaralou a nemoderní architekturu. Dnešní povaha aplikací, zejména virtuální systémy jsou velmi náročné na schopnost diskových polí zprocesovat dostateční počet Input/Output operací za sekundu – IOPs. Údaje o maximálním výkonu MB/s ztrácí téměř smysl posuzuvat, marketing výrobců jej uvádí jako idální hodnotu v sekvenčním režimu, který v praxi nenastává. A právě výkonnost měřená v IOPs je v praxi tím rozhodujícím co ovlivňuje rychlost služeb na hostitelských systémech.
V čem je ten rozdíl?
Technologie FC-AL je podobná technologii Token Ring. Fyzické disky a controller jsou zavěšeny na FC-AL smyčce a jednotlivá zařízení jsou adresována metodou “chodí pešek okolo”. Z toho plyne i limit FC-AL technologie spočívající ve sdílené šířce pásma mezi controllery diskového pole a samotnými disky a skutečnosti, že v jeden okamžik může probíhat pouze 1 IO operace. Oproti topologii SAS, která je založena na point-point architektuře mezi controllerem a diskem je to naprosto zásadní výkonové omezení.
Použití enteprise storage systému
Enteprise storage systém je vysoce výkonné centrální úložiště vyznačující se nejen velmi vysokými výkonostními a spolehlivostními parametry, ale táke řadou pokročilých funkcionalit, které v oblasti modulárních diskových polí vůbec nejsou známé. Kromě známých funkcionalit (snapshoty, klony, replikace, …) je to schopnost storage virtualizace diskových systémů i třetích stran, které lze “podvěsit” pod controllery Enterprise storage. Enteprise storage pak umí s těmito systémy pracovat, prezentovat je jako vlastní a propůjčovat jim vlastní inteligenci – ať již v podobě zmíněných snapshotů, klonů a replikací, tak v podobě propracovaného hierachického managementu a migrování dat mezi jednotlivými Tiers. Technologicky nejpokročilejší v oblasti Enteprise storage jsou systémy Hitachi – USP a USP-VM.
Enterprise diskové systémy HITACHI – USP-V a USP-VM disponují především:
- Mimořádnou výkonností, která dosahuje maximálního výkonu 3.5 mil. vstupně-výstupních operací IOPS za vteřinu.
- Jsou vybaveny virtualizační vrstvou nové generace pro připojení externích diskových polí různých vendorů, které dokáží pod sebe integrovat
- Disponují širokou škálou softwarového vybavení pro operace s daty (nástroje pro zajištění QoS, snapshoty, klony, provisionig, replikace, nástroje pro tvorbu konzistentních obrazů databází, nástroje pro práci s tiers storage a migrace dat napříč těmito tiers atd.)
Kdy je vhodné použit modulární systémy a kdy Enterprise storage?
Jedním ze silných důvodů pro nasazení Enteprise storage do nedávné doby byly výkonové parametry. S nástupem nových technologií (SAS bakplain, SSD disky) už výkonové hledisko není rozhodující. Klíčovým momentem pro Enteprise storage se stává situace, kdy tento prostředek má zkonsolidovat a sjednotit správu roztříštěných ostrůvků různých diskových úložiště – které v průběhu evoluce firma pořídila – ale zároveň si vytvořila složité heterogenní prostředí různých boxů.
Oproti tomu modulární systémy řady AMS2000 v současnosti disponují takovým výkonem, že posuzováno pouze výkonovým hlediskem jsou schopny konkurovat Enteprise systémům.
Enteprise vlastnosti modulárních diskových systémů AMS2000
Při developmentu nové řady diskových polí AMS2000 se Hitachi inspirovalo pokročilými funkcionalitami Enteprise systémů. Asi tou nejpodstatnější změnou oproti klasické koncepci je architektura controllerů, které se označuje jako “symetrický active-active”.
Benefitem této architektury je:
- hardwarový loadballancing zátěže mezi controllery
- zásadní zjednodušení správy IT – disková pole AMS2000 neznájí omezující vlastnost “LUN owner”, která je nutná definovat u jiných polí
- zásadní zjednodušení maintenance – servisní zásahy, upgrady firmware… to vše možné za provozu bez nutnosti zásahu do serverů (překlopení cest na failover path)
Pro pochopení je třeba poruzumět tomu, že klasická disková pole pracují s termínem “LUN OWNER”. To znamená, že daný logický disk – LUN – je ve “vlastnictví” buď controlleru 1 nebo controlleru 2 – přestože controllery pracují oba. Cesta přes controller, který je vlastníkem LUNu by měla být v klasické koncepci diskového pole primární, zatímco cesta přes druhý controller je pak určena pro failover situace. Tato alternativní cesta v naprosté většině případů představuje úzké hrdlo, které zásadním způsobem může degradovat výkon všech služeb postihnutých touto situací.
Navíc u klasického diskového pole stojí administrátor před poměrně náročným úkolem – aby nebyl v situaci, že jeden controller diskového pole je přetížen a služby uživatelům jsou “líné”, zatímco druhý controller nemá co na práci – musí zkušenostmi a intuicí manuálně zajistit rozložení služeb mezi oba controllery diskového pole a korektně definovat primární a záložní cesty.
Ve větších prostředích už je uvedené poměrně složitý úkol a zejména v prostředí VMware často ne zcela realizovatelný.
Více o diskových polích verzus VMware zde.
Dynamic Provisioning
Další významnou vlastností je Dynamic provisioning. Provisioning umožňuje konfigurovat kapacitu virtuální. Mohu tedy serverům přidělovat kapacitu dle libosti – tedy i tu, kterou diskové pole (zatím) fyzicky nemá. Krom samotného faktu, že zásadně tato funkcionalita zjednodušuje administrátorovi život (může systémů deklarovat kapacitu s dostatečnou rezervou), má i kladný dopad na výkonnost.
Výkonové parametry diskových polí
Měření výkonosti storage je poměrně ošidnou záležitostí. Testovací aplikace může pracovat s určitou velikostí bloků, určitým typem provozu (náhodný/sekvenční), samotné diskové pole LUNy sestavené z určitého počtu určitých disků (SSD, SAS 15krpm, SAS 10krpm, SATA) a ty pracují v RAID skupinách určitého typu. Aby toho nebylo málo, pracuje diskové pole s termíny jako Strip size, Blok size a poměrně málo je známo, že i přístupy do cache diskového pole nejsou controllerem adresovány po bytech, ale po segmentech. Jinýmy slovy – nastavením podmínek testu lze na stejném produktu dosánout jak exkluzivních, tak zcela podprůměrných hodnot.
Podrobněji o výkonosti diskových polí zde.
Dobrou zprávou je, že existují snahy standardizovat metodiku měření diskových polí. Tyto snahy zaštiťuje Storage performance council: http://www.storageperformance.org Diskové systémy jsou zde měřeny jednotnou metodoligií testů. Testy sice nevypoví, jak se bude diskové pole chovat v konkrétním nasazení, ale jsou jasným a objektivním vodítkem pro pozouzení kategorie diskového pole a zhodnocení, zda očekávání od daného výrobku jsou reálná.
Dle SPC-1 je potom řada diskových polí Hitachi hodnocena následujícím způsobem:
Legenda: – žlutá hodnota: výkon měřený dle SPC-1 v IOPS – zelená hodnota: praktičtější ukazatel, do výsledků jsou započítány jen IO obsloužené diskovým polem pod 5ms.
Diskové pole Hitachi AMS2100, AMS2300, AMS2500 patří ve svých třídách k technologické i výkonnostní špičce. Za zmínku stojí skutečnost systémy USP fy HITACHI. Krom toho – že co by Enterprise diskové systémy – mají nesrovnatelně vyšší výkonostní parametry, dokázaly také 100% IO operací obsloužit pod hranicí 5ms.
Čím je daná výkonnost diskových polí AMS2000?
Je to předně dáno architekturou diskového pole, viz bloková struktura controllerů AMS2500:
SAS topologie backendu umožňuje mohutné paralelismy směrem k diskům – 32 SAS linek z controlleru na backend. Pro srovnání si lze udelat například na základě následujících typických zástupců diskových polí:
Díky tomu má diskové pole AMS2500 potenciál nabídnout mimořádné výkonové parametry:
- Maximální IOPs(cache) : 910 000 IOPs
- Maximální propustnost: 2500 MB/s
- IOPs dle metodologie SPC-1: 85 491 IOPs
Porovnání s opovídajícími systémy na trhu, věřejně dostupné testy dle SPC-1:
Novinky u diskových polí HITACHI AMS2000
Společnost HITACHI uvolnila nový “facelift” controllerů pro řadu mid-range diskových polí AMS. Nové controllery přinášejí zásadní navýšení rychlosti FC konektivit na 8Gb a zvýšení počtu FC portů na dvojnásobek, případně variantně možnost konfigurace iSCSI portů.
“Upgradovatelnost” řady AMS2000
Velkou výhodou systémů AMS2100, AMS2300 a AMS2500 je možnost upgradu na vyšší model této řady. To dává možnost růstu nejen kapacitního za pomoci expanzních boxů, ale i výkonnostního:
