Михаил Воробьев
специалист по системам хранения IBM компании "Гетнет"
MVorobyev@hetnet.ru

Системы хранения данных приобрели в современной ИТ-инфраструктуре ключевое значение. Эффективные решения в этой области должны обеспечивать целостность данных, их высокую готовность, высокое быстродействие и эффективное управление. Одной из самых основных проблем индустрии сегодня стал огромный рост объемов данных. Все большее число предприятий осознают эту проблему и пытаются найти решение, во-первых, масштабируемое по производительности и объему, а во-вторых, ориентированное на работу в гетерогенных сетях, где используются серверы разных производителей. Кроме того, разумеется, решение должно быть надежным, ведь даже один час простоя или потеря 1 Кбайт конфиденциальных данных может обернуться банкротством компании.

Корпорация IBM (http://www.ibm.com), реагируя на изменения рынка, создала целую линейку систем хранения данных, получившую название IBM TotalStorage. Слово Total здесь использовано вовсе не случайно: спектр возможностей линейки перекрывает все мыслимые потребности заказчиков любого уровня, начиная с маленьких компаний и рабочих групп и заканчивая огромными концернами. Вся линейка продуктов IBM TotalStorage - это системы хранения, отличающиеся масштабируемостью, надежностью и гибкостью. Масштабируемость дискового пространства ряда устройств достигает нескольких порядков, а надежность позволяет использовать их 24 часа в сутки 7 дней в неделю. О некоторых устройствах TotalStorage и пойдет речь дальше.

Решения для средних и малых предприятий

Типичный представитель этого класса устройств - новая дисковая стойка IBM TotalStorage FAStT Storage Server. Аббревиатура FAStT расшифровывается как Fibre Array Storage Technology. Это означает, что внутренняя шина здесь основана не на SCSI, а на более скоростной технологии Fibre Channel, при этом скорость передачи данных по оптоволоконной шине достигает 2 Гбит/с. Благодаря технологии Fibre Channel в системах FAStT можно использовать коммутаторы и концентраторы для подключения нескольких серверов или кластеров к одному устройству хранения. А то, что несколько серверов используют одно устройство хранения, позволяет покупать меньше дисковых стоек и упрощает управление и резервное копирование данных.

Устройство FAStT 200 - младший член семейства FAStT. Это хранилище, предназначенное для небольших фирм или рабочих групп предприятия. Как правило, FAStT 200 используется вместе с кластером из двух серверов в комплектации до 30 жестких дисков с интерфейсом Fibre Channel. Устройство представлено двумя моделями - FAStT Storage Server с одним RAID-адаптером и FAStT High Availability (HA) Storage Server с двумя RAID-адаптерами, последняя обеспечивает большую доступность.

Fig.1 FAStT 200 Storage Server.

RAID-адаптеры, применяемые в FAStT Storage Server, поддерживают уровни RAID 0, 1, 3, 5 и 10. В устройстве имеются отсеки для 10 дисковых накопителей с интерфейсом Fibre Channel (у дисков емкостью 18 Гбайт скорость вращения пластин может составлять 15 000 об./мин; а у дисков 18, 36 и 72 Гбайт - 10 000 об./мин). Предусмотрено подключение до пяти блоков расширения EXP 500 по 10 дисков в каждом, что позволяет получить в максимальной конфигурации до 60 дисков общей емкостью более 4,2 Тбайт. Все накопители образуют единое дисковое пространство, или дисковый пул, который можно разбить на 16 логических разделов, распределяемых между серверами.

Устройство FAStT 500 размером 4U представляет собой устройство хранения уровня корпорации. Оно состоит из двух частей - блока управления и собственно дискового массива и обеспечивает большую производительность и масштабируемость по сравнению с моноблочным FAStT 200. Блок управления содержит два RAID-контроллера и процессор AMD с тактовой частотой 300 МГц. Каждый контроллер соединен с мини-концентратором, обеспечивающим связь с двумя FC-петлями, к которым подключаются диски. Правильно сконфигурированная система дает вдвое большую производительность, чем у FAStT 200, так как полоса пропускания к дискам при использовании обеих петель будет вдвое больше. По сравнению с FAStT 200 размер кэш-памяти также увеличен вдвое - до 256 Мбайт на один контроллер, что еще больше повышает производительность. FAStT 500 в максимальной конфигурации с 22 блоками расширения EXP 500 представляет собой дисковую стойку с 220 дисками (емкость более 15 Тбайт) и поддерживает до 32 разделов.

Устройство FAStT 700 Storage Server - самая старшая модель семейства FAStT. Здесь реализованы такие важные функции, как зеркалирование данных (Remote Copy) и мгновенное создание снимка раздела или тома (Flash Copy): первая обеспечивает сохранность данных, вторая - более гибкое их использование. Даже в случае серьезной катастрофы в здании, где расположено устройство, данные всегда сохранятся на другом сервере, находящемся совершенно в другом месте. Последняя версия ПО FAStT Storage Manager, поставляемого с FAStT, делает эти функции доступными младшим моделям семейства. Функция Flash Copy поддерживается в устройствах FAStT 500 и FAStT 200, кроме того, в FAStT 500 можно использовать Remote Copy.

Устройства хранения данных для крупных предприятий

Одной из самых мощных дисковых систем хранения IBM считается сервер Enterprise Storage Server (ESS), имеющий кодовое название Shark. Он предназначен для приложений уровня предприятия, требующих огромного дискового пространства. ESS продолжает направление дисковых подсистем IBM Versatile Storage Server (VSS), в которых впервые была применена архитектура Seascape. Даже на фоне очень мощных предшествующих моделей и конкурирующих продуктов ESS производит очень сильное впечатление. Дисковое пространство Shark масштабируется от 420 Гбайт до 22 Тбайт, адаптивная кэш-память - до 32 Гбайт, что позволяет получить в реальном режиме работы до 80% попаданий в кэш (cash hit). Шестнадцать слотов для хост-адаптеров обеспечивают до 32 подключений SCSI или ESCON или до 16 подключений Fibre Channel/FICON. Внутренняя пропускная способность устройства благодаря использованию SSA-архитектуры составляет около 800 Мбайт/с. Высокая надежность достигается за счет полного дублирования всех компонентов и поступающих данных. В Shark реализованы функции Flash Copy (моментальное копирование раздела), Peer to Peer Remote Copy (синхронное зеркальное копирование), Concurrent Copy (копирование раздела или тома S/390), Extended Remote Copy (асинхронное копирование для S/390). Естественно, использовать устройства хранения, подобные ESS, при наличии всего одного сервера в большинстве случаев неразумно, поэтому такие устройства обычно подключают к сети хранения данных (SAN, Storage Area Network). Семейство продуктов FastT считается SAN-ready, т. е. готовым к использованию в SAN.

 

Обновление Shark

В середине июля IBM анонсировала корпоративный сервер хранения данных Shark нового поколения, отличающийся удвоенной производительностью при вдвое меньшем времени обработки данных. В серверах моделей 800 и 800 Turbo применены новейшие технологии, например, микросхемы на меди и каналы со скоростью передачи данных 2 Гбит/с. Благодаря этому пропускная способность и производительность сетей хранения данных SAN на базе модели 800 выше по сравнению с серверами конкурентов в аналогичной конфигурации. Реализованные в новых моделях функции самоуправления также помогают снизить полную стоимость владения (TCO). Эти функции, разработанные в рамках проекта eLiza, обеспечивают возможность полной настройки в реальном времени "на ходу", а также возможности управления, отсутствующие в продуктах конкурентов.

Новый сервер ESS также представлен кластером на базе двух RISС-машин, в каждой из которых установлен симметричный (SMP) шестипроцессорный модуль с возможностью режима Turbo. Объем адаптивного кэша увеличен до 64 Гбайт, а размер энергонезависимой памяти (NVS) составляет 2 Гбайт. Увеличена внутренняя пропускная способность, для подключения серверов по Fiber Channel/FICON используются новые, двухгигабитные адаптеры. Все это вдвое повышает производительность сервера ESS 800 по сравнению с моделью F20 (предыдущая модель Shark), а в режиме Turbo производительность вырастает по сравнению с той же F20 в 2,5 раза. Для обеспечения большей гибкости в защите данных в новом Shark поддерживается не только RAID 5, но и RAID 10 с зеркальным копированием и чередованием томов, что очень важно для приложений, чувствительных к производительности, таких, как оперативная обработка транзакций. Накопители для ESS поставляются интегрированными блоками по 8 дисков в каждом (эти блоки называются eight-packs). Данная модель поддерживает диски на 18, 36 и 73 Гбайт со скоростью вращения диска 10 000 об./мин, а также диски на 18 и 36 Гбайт со скоростью вращения 15 000 об./мин.

В числе технологий, разработанных в рамках проекта eLiza (все они использованы при создании данной модели), следует назвать упреждающий анализ неисправностей и упреждающее воссоздание массивов RAID, которые позволяют контролировать "здоровье" системы и обнаруживать потенциальные проблемы или системные ошибки еще до их возникновения. Имеются специализированные возможности интуитивной конфигурации, в частности, можно осуществлять "автоматическую" модернизацию системы, наращивая ее мощность по мере необходимости. В модели 800 также есть интеллектуальные средства управления кэшем и приоритетами ввода-вывода, что позволяет оптимизировать производительность системы при различных требованиях к уровню обслуживания.

Возможности модели 800 соответствуют требованиям к производительности, предъявляемым ресурсоемкими приложениями, такими, как биологическое моделирование и работа с мультимедиа-контентом.

Как утверждают разработчики, сервер, оснащенный хост-адаптерами FICON 2 Гбит/с, позволяет строить сети хранения данных более высокой производительности, большей протяженности, с усовершенствованными возможностями совместного доступа - при снижении стоимости вычислительной инфраструктуры. Высокопроизводительные адаптеры FICON также совместимы с имеющимися решениями для SAN пропускной способностью 1 Гбит/с, которые IBM начала выпускать в прошлом году. Применение адаптеров FICON 2 Гбит/с в серверах хранения IBM Shark 800 позволит заказчикам непосредственно подключать к открытым SAN мэйнфреймы наряду с UNIX- и Windows-машинами.

Новый сервер предлагается с самым широким выбором вариантов дисковой памяти, включая новейшие жесткие диски с частотой вращения 15 000 об./мин и емкостью 18,2 или 36,4 Гбайт. Более быстрые жесткие диски способны увеличить производительность произвольной выборки и чтения данных на 80%.

Идея построения такой сети хранения была впервые реализована в 1998 г. на основе технологии дорогостоящей Fibre Channel. Практически тогда же возникла мысль построить такие сети с использованием более дешевой технологии Ethernet. Компания NuSpeed предложила решение на базе протокола iSCSI. Идея заключалась в упаковке блоков данных и SCSI-команд в стандартные IP-пакеты, передаваемые по Ethernet. Эта идея получила развитие, и сейчас протокол iSCSI - это вполне самостоятельная спецификация.

IBM вместе с компанией Cisco (впоследствии купившей NuSpeed) первой создала устройство на основе iSCSI, получившее название IBM TotalStorage IP Storage 200i. Это устройство позволяет отказаться от дисков большого объема на серверах и у конечных пользователей. После установки клиентского программного обеспечения операционная система распознает IP Storage 200i как собственные диски (DAS) - за это отвечает драйвер, который пересылает SCSI-команды и данные по IP-сети. Установка такого устройства на предприятии существенно упрощает резервное копирование и позволяет снизить потребность в дисковом пространстве. При этом можно добиться существенной экономии, если учесть невысокий процент реального использования дискового пространства у конечных пользователей и серверов, а также деньги, вложенные в "лишние" жесткие диски, и зарплату персонала, занимающегося резервным копированием и администрированием. IP 200i управляется по сети одним человеком и позволяет динамически выделять дисковое пространство клиентам - доступное дисковое пространство будет точно соответствовать потребностям.

Fig.2 IBM TotalStorageIP Storage 200i.

Устройство масштабируется от 109 Гбайт до 3,52 Тбайт в RAID-массиве. RAID-адаптер, такой же, как и в FAStT, также поддерживает уровни RAID 0, 1, 3, 5, 10 и обеспечивает защиту данных на аппаратном уровне.

Устройства, подключаемые к сети

Следующий компонент серии TotalStorage - устройства NAS (Network Attached Storage), призванные заменить файловые серверы. Обычно считается, что NAS - это устройство хранения, непосредственно подключаемое к сети и исполняющее роль файлового сервера. Однако NAS-устройства отличаются от обычных файловых серверов улучшенной внутренней архитектурой, специализированной операционной системой на базе Windows 2000, оптимизированной для файлового сервиса, и набором программных продуктов для управления устройством. Благодаря поддержке распространенных протоколов (CIFS, NFS, HTTP, FTP, NetWare и AppleTalk) любые работающие с NAS клиенты - как отдельные пользователи, так и серверы, - могут легко получать информацию с других платформ. Все NAS-устройства поставляются в коробочном варианте, т. е. готовыми к работе, и от заказчика требуется лишь достать систему из коробки и подключить к сети. Persistent Storage Manager, специальное ПО, поставляемое с устройствами NAS 200 и NAS 300, позволяет создавать до 250 копий данных (технология TrueImage). Это не полные копии, а лишь "снимки" данных, но их можно использовать как обычную копию для восстановления случайно удаленной информации, тестирования приложений (не на реальных данных, а на копии), экономии дискового пространства и т. п. Разработаны четыре устройства семейства NAS - это NAS 100, NAS 200, NAS 300 и NAS 300 Gateway.

Самый младший член семейства, NAS 100, имеет размер 1U. Система выполнена как отдельно стоящее устройство (но его можно установить и в стойку). Предустановленная во всех NAS-устройствах операционная система Windows Powered OS обеспечивает высокую производительность. Система комплектуется одним процессором Pentium III с тактовой частотой 1,26 ГГц и шиной 133 МГц, 512 Мбайт памяти ECC SDRAM и четырьмя жесткими дисками ATA IDE с емкостью 120 Гбайт и скоростью вращения 7200 об./мин. В отличие от старших моделей семейства NAS 100 не имеет адаптера Remote Supervisor.

ПО, установленное наряду с ОС, позволяет администратору управлять системой удаленно по сети и создавать RAID-массив для защиты данных - предусмотрена программная реализация RAID уровней 0, 1 и 5. Программный вариант реализации RAID несколько снижает производительность системы, и если ее возможностей вам не хватает, следует использовать более производительные модели NAS.

NAS 200 - устройство хранения для небольших предприятий и рабочих групп. Оно позволяет наращивать дисковое пространство от 109 Гбайт до 1,69 Тбайт в конфигурации Tower и до 3,52 Тбайт в стоечном варианте. В устройстве используются SCSI-диски объемом 36 и 72 Гбайт. RAID-массивы уровней 0, 1, 0+1, 5, 0+5, гарантирующие сохранность данных на диске, реализуются аппаратно, поэтому производительность у данной системы значительно выше, чем у NAS 100. Для увеличения производительности можно добавить второй процессор и нарастить ОЗУ до 3 Гбайт.

Fig.3 Настольная модель NAS 200.

Как и во всех устройствах IBM, подключаемых к сети, здесь имеется инструментарий, позволяющий управлять устройством удаленно по сети. В NAS 200 предусмотрено до восьми Ethernet-соединений - это устраняет "узкое место" при передаче данных.

NAS 300 - старшая модель семейства, в котором дисковое пространство масштабируется до 6,61 Тбайт. Использование двухпроцессорного модуля и FC-дисков существенно повышает производительность модели по сравнению с NAS 200.

Fig.4 IBM Network Attached Storage 300 в стойке.

В устройстве NAS 300 Gateway (300G) роль дисков играет сеть хранения данных (SAN). Фактически это мост, связывающий локальную сеть с сетью хранения данных. Использование NAS 300G позволяет получить доступ к сети хранения данных из любой точки планеты через глобальные сети WAN (Wide Area Network). Таким образом филиалы, разбросанные по свету, могут обращаться к данным головного офиса, минуя сервер приложений. Устройство построено на базе NAS 300 и имеет соответствующие основные характеристики.

Ленточные накопители

Несмотря на удешевление дискового пространства, ленточные накопители до настоящего времени все равно значительно выигрывают в цене в расчете на единицу хранимой емкости, и этот разрыв в ближайшем будущем сохранится. Поэтому отрасль ленточных накопителей по-прежнему развивается: увеличивается емкость лент, скорость записи и другие основные параметры этих систем.

Консорциум, объединяющий корпорации IBM, Hewlett-Packard и Seagate Technology, разработал открытый стандарт записи на ленту - Linear Tape Open (LTO). Существует два варианта этой технологии - Ultrium (однокатушечный картридж) и Acсelis (двухкатушечный картридж). В своих разработках IBM использует стандарт Ultrium, обеспечивающий высокую скорость записи и надежность хранения.

Первое поколение устройств (имеются планы развития технологии вплоть до четвертого поколения) обладает скоростью записи до 108 Гбайт/час на один лентопротяжный механизм (драйв), предусмотрена возможность чтения во время записи (Read While Write, RWW). Тестовое чтение данных сразу после записи (read after write verification) гарантирует проверку данных в масштабе реального времени и позволяет динамически перезаписывать сбойные блоки. На ленте шириной менее 1,3 см благодаря применению технологии многоканальной серпантинной записи и серводорожек, использующихся для точного позиционирования головки, удается записать 384 дорожки данных. Микросхема памяти емкостью 4 Кбайт на каждом картридже хранит информацию о состоянии носителя. Информация с этой микросхемы используется лентопротяжным устройством при записи на картридж. Если в дальнейшем лента будет использоваться в другой библиотеке, эта библиотека получит всю необходимую информацию о ленте. Даже если 12,5% ленты окажется испорчено (хотя представить такое повреждение достаточно сложно, учитывая, что картридж рассчитан на 228 лет), стример продолжит работать. Емкость картриджа составляет 100 Гбайт без сжатия или 200 Гбайт со сжатием, скорость записи достигает 15 Мбайт/с, скорость поиска - 6 м/с. Такие параметры выглядят очень привлекательно на фоне других устройств хранения.

IBM 3580 Ultrium Tape Drive - устройство, рассчитанное всего лишь на один картридж. Оно предназначено для небольших рабочих групп или для резервного копирования одного сервера. Поддерживается подключение по протоколам Ultra2/Wide SCSI LVD и Ultra/Wide SCSI HVD. Для удобства на передней панели устройства размещены ЖК-дисплей и индикаторы для вывода информации о питании, неисправностях, защите записи, использовании ленты, чистке лентопротяжного механизма.

Tape Drive следует использовать, когда объемы резервируемых данных не превосходят 100 Гбайт. Конечно, устройство можно использовать для резервирования и большего количества данных, но при этом администратору придется заменять картриджи вручную.

IBM Ultrium Tape Autoloader - устройство для небольших предприятий и рабочих групп, рассчитанное на 7 лент (700 Гбайт несжатых данных, 1400 Гбайт при компрессии 2:1). Как и в 3580, здесь на передней панели размещены ЖК-дисплей и индикаторы для вывода информации о питании, неисправностях, работе лентопротяжного устройства и автоматического загрузчика. Имеется возможность состыковки двух устройств боковыми сторонами и установки их в стойку.

Решение IBM 3583 Ultrium Tape Library представляет собой, как следует из названия, небольшую библиотеку. В максимальной конфигурации Tape Library включает шесть лентопротяжных устройств и 72 картриджа (т. е. 7 Тбайт без сжатия или 14 Тбайт с компрессией 2:1). Комплект для монтажа в стойку позволяет устанавливать библиотеку в стандартную 19-дюймовую стойку. Возможна установка резервного блока питания для обеспечения более высокой степени надежности. IBM Ultrium Tape Library - решение для предприятий, желающих получить надежную, масштабируемую и сравнительно недорогую ленточную систему, которая решит проблемы резервного копирования, повысит надежность системы хранения и даст возможность дальнейшего роста.

Fig.5 Семейство IBM Ultrium - от картриджа до огромной библиотеки.

Завершает линейку ленточных устройств Ultrium библиотека уровня предприятия IBM 3584 UltraScalable Tape Library. Это мощная система, масштабируемая до 496 Тбайт. В максимальной конфигурации библиотека состоит из 6 фреймов. При необходимости в нее можно добавить фреймы, предназначенные для DLT-картриджей. UltraScalable Tape Library позволяет построить очень надежную систему резервного копирования, в которой не будет единой точки отказа.

При выборе конкретного решения для заказчика важно не только прочитать технические характеристики тех или иных устройств, но и увидеть системы "живьем", а еще лучше - увидеть и протестировать конкретное решение. Такую возможность предоставляет компания "Гетнет ЛС" (http://www.hetnet.ru), входящая во всемирную сеть демонстрационных центров IBM и обладающая статусом IBM TotalStorage Solution Centre. В техническом центре компании представлены все вышеописанные решения, а также другие серверы, библиотеки и системы хранения, предлагаемые компанией IBM. В штате компании, имеющей также статус IBM Advanced Business Partner, есть сертифицированные специалисты по всей линейке продуктов IBM.