Обзор HPE StoreVirtual VSA

Программно-определяемые хранилища (в дальнейшем - SDS) считаются следующей вехой в развитии технологий хранения данных. Эта технология является новичком на рынке, поэтому однозначного и точного определения этому термину пока нет. Похожая ситуация присутствовала на заре "облаков", когда данным термином называли все подряд, не особенно вникая в его значение. По аналогии с упомянутыми "облаками", основная идея SDS заключается в абстрагировании от аппаратной составляющей и приходу к бизнес-ориентированной модели построения систем хранения и обработки.

Сейчас же, в большинстве случаев, речь идет о программной виртуализации хранилищ данных. Причем не о пресловутой подмене одного СХД другим за счет встроенных функций или аппаратных шлюзов, а о виртуализации локальных дисков вычислительных узлов.

Стоит отметить, что на протяжении многих лет все производители А-класса ИТ-индустрии усиленно внушали мысль, что будущее за СХД, в основу которых заложена идея разнесения хранения и обработки данных, что приведет к повышению их доступности и защищенности.

При появления виртуализации многие компании нехотя и болезненно переходили от "ортодоксальной" схемы "одно приложение - один сервер" к виртуализированным кластерам с вынесенными хранилищами. И теперь, когда использование СХД уже многократно обосновано и повсеместно принято в "боевых" инфраструктурах, те же самые производители говорят, что новой вехой является возврат к использованию локальных дисков наших серверов.

Архитектура HPE StoreVirtual VSA
HPE VSA является программным продуктом, устанавливаемым на узлы виртуального кластера. На текущий момент поддерживаются продукты VMware vSphere, Microsoft Hyper-V и KVM. Для vSphere и Hyper-V существуют плагины для интеграции с их консолями управления, что позволяет управлять всей инфраструктурой из единой точки.

Для типового развертывания HPE StoreVirtual VSA необходимо 3 узла - два узла для отказоустойчивости, и третий для размещения Quorum Witness, который будет отвечать за консистентность данных на всех узлах в случае разрыва связи. Возможен сценарий с использованием только 2-х узлов, однако в этом случае необходима независимая NFSv3 файловая шара для размещения Quorum Witness.

С точки зрения администратора виртуального кластера, StoreVirtual VSA представляет собой виртуальные машины под управлением Enterprise Linux, по одной на каждый узел кластера. Установка может быть произведена как через специальный визард, так и путем развертывания OVF-образа. В обоих случаях необходимо будет сконфигурировать диск создаваемой виртуальной машины. Размер виртуального диска будет зависеть от размера блока, указанного при форматировании datastore.

Как и любое ПО, StoreVirtual VSA требуются вычислительные ресурсы процессора и оперативной памяти, и для разработки нового решения (или для проверки совместимости с имеющимся кластером) HPE выработали ряд рекомендаций:
Лицензируется данный продукт по объему, который презентуют гипервизору в качестве datastore. Важно понимать, что это будет "сырой" объем с точки зрения конечного пользователя. В первую очередь, локальные диски серверов будут объединены в RAID-группы на уровне RAID-контроллера узла. Получившийся полезный объем и будет лицензироваться. После запуска каждой отдельной VSA они объединяются в кластер и суммируют дисковое пространство в один общий пул, доступный потом пользователям (серверам) по блочному протоколу (iSCSI).

Возможности HPE StoreVirtual VSA
В наше время недостаточно просто предоставить некую емкость для хранения данных. Система хранения должна обладать возможностями по защите данных от сбоев, оптимизацией хранения, управления и обработки, и StoreVirtual VSA может предложить все основные функции, которые присутствуют у аппаратных систем хранения:
• Thin provisioning - "тонкие" тома, позволяющие системе выделять пространство по мере фактического наполнения данными;
• Peer Motion - миграция томов без прерывания доступа к ним;
• Multi-site SAN - распределенный по двум или трем площадкам единый том;
• Синхронная и асинхронная репликации;
• Создание консистентных снэпшотов на уровне приложений;
• Network RAID - построение отказоустойчивых схем на уровне узлов кластера;
• Split Site - создание географически разнесенных кластеров;
• Adaptive Optimization - двухуровневый автоматический тиринг с гранулярностью 256 KB.

Управление всеми функциями доступно как через CMC (Centralized Management Console), так и через плагин для консолей управления VMWare/Hyper-V.

Наиболее интересной опцией будет являться Network RAID, защищающий данные от потери в случае выхода из строя целого узла кластера. По сути, это синхронная репликация между узлами, а уровень RAID регулирует количество копий блоков данных, хранящихся в кластере.
К примеру, в случае с уровнем Network RAID level 10, рекомендованный производителем как самый оптимальный, в кластере всегда будут храниться 2 копии каждого блока данных. Такая схема резервирования дает нам гарантированную защиту от потери данных в случае выхода из строя 1-го узла кластера (а при особой удаче - до половины узлов), однако оверхед будет составлять 1/2. Это означает, что при покупке лицензии на StoreVirtual VSA 2 Тб, мы получим виртуальное хранилище на 1 Тб полезной емкости.

Следующий уровень защиты - Network RAID level 10+1. В этом случае в кластере хранится 3 копии каждого блока данных. Допустимый уровень "потерь" - 2 узла. Оверхед будет составлять 1/3. Именно алгоритм резервирования Network RAID 10+1 лежит в основе технологии SplitSite, позволяя создавать кластер на 3х географически разнесенных площадках. Самое примечательное в этой технологии то, что в отличие от классической репликации аппаратных СХД у нас отсутствуют такие понятия как основная и второстепенная площадки. Приложению не важно на которой из площадок в данный момент располагается обрабатываемый блок, а в случае выхода из строя узла и обращения к дублирующему блоку на другой площадке, приложение не замечает разницы и, как следствие, отсутствует время простоя. С другой стороны, это накладывает жесткие требования на канал, соединяющий площадки между собой. Задержка в передаче данных, round trip, не должна превышать 5 мс.

Уровень Network RAID level 10+2 создает копии блоков на всех узлах кластера, что позволяет потерять n-1 узлов, но при этом оврехед будет равняться 1/n (где n - количество узлов в кластере). При этом минимально поддерживаемая конфигурация - от 3-х узлов, что является чрезмерным и не применимо в реальных архитектурах.

По аналогии с аппаратными рейдами имеются уровни резервирования с контрольными суммами: Network RAID level 5 и 6. В этих архитектурах появляются блоки с контрольными суммами, которые равномерно распределены по всем узлам кластера. Такая схема резервирования является наиболее экономичной с точки зрения оверхеда (n-1 для level 5 и n-2 для level 6), а уровень отказоустойчивости равен level 10 и level 10+1 соответственно. Однако, необходимость считать контрольные суммы вызывает ощутимое снижение вычислительной производительности всего кластера, в следствие чего не рекомендуется для применения с высоконагруженными приложениями (самый явный пример - базы данных).

Позиционирование
Продукт StoreVirtual VSA входит в семейство решений гиперконвергентных систем. И, как и любая другая софтверная составляющая гиперковнергентных решений, является бюджетным аналогом своего аппаратного оригинала - выделенной СХД. Основная задача данного продукта - создание отказоустойчивого защищенного хранилища для виртуализированного кластера без покупки дополнительного оборудования. При этом не стоит недооценивать функционал Network RAID, позволяющий реализовывать синхронную репликацию между узлами кластера, в том числе и географически разнесенных.

Исходя из вышеописанного функционала, данное решение можно назвать функционально самостоятельным, дающим пользователям возможности аппаратного хранилища начального уровня за более скромные деньги.

В заключение стоит отметить, что на текущий момент действует промо-программа HPE: при покупке любого сервера HPE Proliant Gen9 можно получить лицензию StoreVirtual VSA на 1 Тб бесплатно. Это является прекрасным поводом не только скачать триальные лицензии для детального изучения продукта, но и начать внедрять его в продуктив новых проектов без увеличения их бюджета.

По всем вопросам, касающимся получения дополнительной информации и приобретения HPE StoreVirtual VSA, а также другого СХД оборудования HPE просьба обращаться к Антону Демушкину (A.Demushkin@treolan.ru).