HPE StoreVirtual VSA

Алексей Козьмин, инженер компании Treolan

Программно-определяемые хранилища (Software Defined Storage) — относительно новая технология, и в ИТ-индустрии еще нет ее однозначного понимания. Похожая ситуация была с «облаками», когда на заре их развития данным термином называли все подряд, не особенно вникая в суть. Основная идея SDS заключается в абстрагировании от сетевой аппаратуры и в переходе к бизнес-ориентированной модели построения систем хранения и обработки (по аналогии с «облаками»).

Для развертывания такого хранилища можно, в частности, использовать продукт HPE StoreVirtual VSA (рис. 1).

Рис. 1. Различия в организации ИТ-сред с традиционными СХД и программно-определяемыми хранилищами

Сегодня чаще всего речь идет о программной виртуализации хранилищ данных, а не о пресловутой подмене одной системы хранения данных другой за счет встроенных функций или аппаратных шлюзов. Мы говорим о виртуализации локальных дисков вычислительных узлов.

Однако такое определение не совсем точное. Уже на протяжении многих лет все ведущие производители А-класса в ИТ-индустрии усиленно внушали своим клиентам мысль о том, что будущее — за СХД, в основе которых лежит идея разделения процессов хранения и обработки данных, что должно привести к повышению их доступности и защищенности.

Еще совсем недавно повсеместно стала использоваться виртуализация и можно было наблюдать, как многие компании переходили от «ортодоксальной» схемы «одно приложение — один сервер» к виртуализированным кластерам с вынесенными хранилищами. А теперь, когда такое 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

Продукт HPE VSA предназначен для установки узлов виртуального кластера на платформах VMware vSphere, Microsoft Hyper-V и KVM. Для vSphere и Hyper-V имеются плагины для интеграции их с консолями управления, что дает возможность управлять всей инфраструктурой из единой точки.

Продукт StoreVirtual VSA — это бюджетный аналог выделенной СХД.

Для типового развертывания HPE StoreVirtual VSA необходимо три узла — два для гарантии отказоустойчивости и один для размещения кворума (Quorum Witness), который обеспечивает непротиворечивость и согласованность данных на всех узлах в случае разрыва связи. Также возможен сценарий с использованием только двух узлов, однако в этом случае необходимо использовать протокол сетевого доступа к файловым системам NFSv3 для размещения Quorum Witness.

С точки зрения администратора виртуального кластера, StoreVirtual VSA — это виртуальные машины под управлением Enterprise Linux, по одной на каждый узел кластера. Установка может быть произведена как через специальную мастер-программу, так и путем развертывания OVF-образа. В обоих случаях необходимо сконфигурировать диск виртуальной машины, размер которого будет зависеть от размера блока, указанного при форматировании хранилища данных.

Для работы StoreVirtual VSA требуются вычислительные ресурсы, которые можно выбирать, руководствуясь следующими рекомендациями (см. таблицу), чтобы исключить возможные проблемы несовместимости с уже имеющимся кластером.

Вычислительные ресурсы StoreVirtual VSA

Продукт StoreVirtual VSA лицензируется в зависимости от объема памяти, который используется гипервизором в качестве хранилища данных. Важно понимать, что с точки зрения конечного пользователя это будет «сырой», неокончательный объем. В первую очередь локальные диски серверов будут объединены в RAID-группы на уровне RAID-контроллера узла, а получившийся полезный объем и будет лицензироваться. После запуска каждой отдельной VSA, RAID-группы объединяются в кластер и организуют дисковое пространство в один общий пул, доступный потом пользователям (серверам) по блочному протоколу (iSCSI).

Возможности HPE StoreVirtual VSA

Современная система хранения данных должна обладать средствами защиты от сбоев, предоставлять пользователю инструменты оптимизации хранения, управления и обработки данных — все эти возможности имеются в продукте StoreVirtual VSA:

• Thin provisioning — «тонкие» тома, позволяющие системе выделять пространство по мере фактического наполнения данными;
• Peer Motion — возможность миграции томов без прерывания доступа;
• Multi-site SAN — единый том, распределенный по нескольким физически разнесенным площадкам;
• синхронная и асинхронная репликации;
• создание консистентных снимков данных 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 Kбайт.

Управлять всеми функциями можно как через CMC (Centralized Management Console), так и через плагин для консолей управления VMware/Hyper-V.

Особого внимания заслуживает опция Network RAID, позволяющая обеспечить защиту данных от потери в случае выхода из строя узла кластера. По сути, речь идет о синхронной репликации между узлами, когда количество копий блоков данных, хранящихся в кластере, регулируется уровнем RAID (рис. 2).

Рис. 2. Уровни защиты данных

Например, в случае с уровнем Network RAID level 10, рекомендованным производителем в качестве оптимального, в кластере всегда будут храниться две копии каждого блока данных. Такая схема резервирования дает гарантированную защиту от потери данных в случае выхода из строя одного узла кластера (а иногда и при отказе до половины узлов), однако избыточность (оверхед) будет составлять 1/2. Это означает, что при покупке лицензии на StoreVirtual VSA 2 Тбайт полезная емкость виртуального хранилища будет составлять 1 Тбайт.

Следующий уровень защиты — Network RAID level 10+1. В этом случае в кластере хранятся три копии каждого блока данных и допустимый уровень потерь — два узла при оверхеде 1/3. Именно алгоритм резервирования Network RAID 10+1 лежит в основе технологии SplitSite, что позволяет создавать кластер на трех географически разнесенных площадках. Примечательно и то, что, в отличие от классической репликации аппаратных СХД, здесь отсутствуют такие понятия, как основная и второстепенная площадки. Приложению неважно, на какой 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, поэтому, как следствие, отсутствует простой. С другой стороны, это накладывает жесткие требования к качеству канала между площадками — задержка в передаче данных не должна превышать 5 мс.

Уровень Network RAID level 10+2 предполагает создание копии блоков на всех узлах кластера, что позволяет «потерять» n-1 узлов, но при этом оверхед будет равен 1/n (где n — количество узлов в кластере), а минимально поддерживаемая конфигурация — от трех узлов, что чрезмерно и обычно не применяется в реальных архитектурах.

По аналогии с аппаратными RAID, 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 производительности всего кластера, вследствие чего продукт HPE StoreVirtual VSA не рекомендуется использовать с высоконагруженными приложениями, например для работы с СУБД.

Позиционирование

Продукт StoreVirtual VSA входит в семейство решений для гиперконвергентных систем и является бюджетным аналогом своего аппаратного оригинала — выделенной СХД. Основная задача StoreVirtual VSA — 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 разнесенными. StoreVirtual VSA — это функционально полное решение, предоставляющее пользователям возможности аппаратного хранилища начального уровня при минимальных инвестициях.