Производительность All Flash без покупки массива All Flash

Введение

Внедрение флэш-памяти — то, что многие считают спасением от узких мест ввода-вывода в системе хранения. Но внедрение флэш-памяти может быть немного запутанным. Принадлежит ли он массиву хранения, серверу или обоим местам?

Первоначальной реакцией рынка было использование флэш-памяти в среде, наиболее понятной администраторам систем хранения, т. е. в общем массиве хранения. Это произошло в форме гибридных массивов, которые сочетают в себе традиционный диск и флэш-память, а в последнее время - массивов All-Flash (AFA), которые, как следует из названия, представляют собой решения на 100% флэш-памяти. Добавляя флэш-память к общему хранилищу, эти решения обеспечивают поэтапное повышение производительности очень знакомым образом.

Но максимизирует ли флэш-память в массиве хранения ценность для конечного пользователя? Использует ли он революционные характеристики флэш-памяти в полной мере? Является ли это краткосрочным решением или долгосрочной архитектурой хранения, рассчитанной на будущий рост и новые технологии?

Ответ на эти вопросы, к сожалению, «нет». Требуется альтернатива, которая не только использует преимущества флэш-памяти, но и преодолевает традиционные проблемы, связанные с общим хранилищем. Ответ — развязанное хранилище.

Более быстрые медиа, те же проблемы

Использование общего запоминающего устройства имеет множество преимуществ. В частности, когда информация централизована, легко увеличить емкость, создать резервную копию и защитить сохраненные данные.

Однако общий массив хранения обеспечивает фиксированную производительность (измеряемую числом операций ввода-вывода в секунду или IOPS). По мере добавления к хостам новых виртуальных машин (ВМ) среднее количество операций ввода-вывода в секунду на хост снижается, что приводит к снижению производительности приложений. Традиционный способ увеличить количество операций ввода-вывода в секунду — это купить дополнительную емкость хранилища, что обходится дорого и может привести к неэффективному избыточному выделению ресурсов.

К сожалению, флеш-массивы не решают эту проблему лучше, чем традиционные дисковые массивы. Они увеличивают количество IOPS, но не предлагают долгосрочного решения проблемы. Вам все равно придется покупать больше емкости, чтобы получить «блоки» производительности хранилища. Даже если ваш поставщик флэш-массивов предлагает вам увеличить количество операций ввода-вывода в секунду каждые несколько лет, если вы останетесь в рамках их контракта на техническое обслуживание, вы все равно окажетесь во власти этого поставщика. Вы привязаны к их оборудованию и получаете «бесплатные» IOPS только в том количестве, которое они предлагают, когда они их предлагают, а не тогда, когда они вам действительно нужны. Кроме того, флэш-память находится «слишком далеко» от приложений, чтобы решить проблему задержки. Наконец, архитектура флэш-массива может выглядеть инновационной сейчас, но останется ли она такой же через 3 или 4 года?

Отделите производительность хранилища от емкости

Лучшее решение — отделить производительность хранилища от емкости. Помещая производительность в высокоскоростные серверные носители и оставляя емкость в массиве хранения, вы получаете лучшее из всех миров — низкую задержку, неограниченное количество операций ввода-вывода в секунду, экономичное масштабирование и перспективное решение, использующее новые технологии по мере их появления.

Например, на рис. 1 показано, как несвязанная архитектура хранения увеличивает производительность системы хранения путем простого добавления новых экономичных серверных носителей. Другими словами, чтобы получить больше операций ввода-вывода в секунду, все, что вам нужно сделать, — это добавить больше твердотельных накопителей — внутри любого хоста в вашей сети. Это позволяет избежать дорогостоящего избыточного выделения ресурсов в массиве хранения и обеспечивает предсказуемый рост производительности хранилища вместе с вычислительными ресурсами.

Рис. 1. Увеличение производительности хранилища с помощью виртуальной инфраструктуры

Помимо IOPS, есть еще более важная метрика — задержка. Все IOPS в мире не улучшат производительность приложений, если задержка слишком велика. Флэш-массивы уменьшают задержку по сравнению с традиционными средами хранения, но они не обеспечивают такой же производительности, как флэш-память на сервере. Это связано с тем, что данные должны пройти через структуру хранения и конкурировать за ограниченные циклы контроллера хранения, прежде чем они достигнут носителя в массиве, что увеличивает задержку (см. рис. 2). Таким образом, даже если флэш-память в массиве хранения увеличивает скорость чтения с носителя и записи на него, другие узкие места в массиве хранения все еще существуют. Этих узких мест можно избежать, размещая флэш-память прямо там, где находится приложение, т. е. внутри хоста.

Рис. 2. AFA отодвигает флэш-память на несколько переходов от приложения, добавляя ненужную задержку (диаграмма предоставлена Чадом Сакаком)

Развязанная архитектура хранения также обеспечивает полную аппаратную гибкость. Вы можете смешивать и подбирать типы флэш-памяти (например, SSD или PCIe любого поставщика) для хостов и виртуальных машин в зависимости от конкретных потребностей в производительности и стоимости. Кроме того, по мере появления новых аппаратных технологий (например, флэш-памяти DIMM, NVMe) их можно легко добавлять. На самом деле вам вообще не нужно использовать вспышку. Более быстрые технологии, такие как оперативная память, также могут использоваться для общего доступа к хранилищу для обеспечения наилучшего взаимодействия с виртуальными машинами. Прошли те времена, когда вы годами были привязаны к одному аппаратному обеспечению.

Наконец, раздельное хранилище помогает избежать или отсрочить обновление хранилища, обеспечивая необходимую производительность при использовании существующего хранилища. Если покупка нового массива хранения неизбежна, вы можете выбрать массив хранения, обеспечивающий наибольшую емкость по лучшей цене. Количество операций ввода-вывода в секунду, обеспечиваемое массивом хранения, становится все менее важным, что может сэкономить до 95 % инвестиций в новое оборудование.

Переосмыслите хранилище

Что необходимо для получения полной производительности флэш-памяти без AFA с использованием хранилища на стороне сервера?

Очевидно, что для производительности требуется серверная флэш-память (или ОЗУ). Кроме того, общее запоминающее устройство необходимо для хранения емкости и услуг передачи данных.

Вам также необходимо программное обеспечение, чтобы связать все это воедино, т. е. для создания развязанной платформы хранения корпоративного класса. Это «развязывающее» программное обеспечение обычно включает в себя следующие типы функций:

• Бесшовные кластерные операции. Любая виртуальная машина может удаленно получать доступ к данным на любой флэш-памяти/ОЗУ внутри кластера, обеспечивая бесперебойную работу гипервизора (vMotion, DRS, HA, Snapshot и т. д.).
• Ускорение чтения и записи с отказоустойчивостью. Благодаря синхронной репликации между серверными носителями вы можете уверенно ускорить как чтение, так и запись.
• 100% безотказность. Программное обеспечение развязки развертывается внутри ядра гипервизора без каких-либо изменений (или перезагрузок) хостов, хранилища, сети или виртуальных машин.

При наличии всего вышеперечисленного у вас есть радикально новый способ развертывания хранилища в виртуализированном центре обработки данных, который максимизирует производительность виртуальных машин, минимизирует затраты и обеспечивает совершенно новый уровень гибкости при проектировании центра обработки данных за счет отделения производительности хранилища от емкости.

Вся производительность флэш-памяти доступна уже сегодня. Но если вы рассматриваете массив хранения All-Flash как способ получить его, вам стоит дважды подумать, прежде чем делать такие крупные инвестиции.