Высокопроизводительное хранилище Microsoft Azure для виртуальных машин

Хранилище Microsoft Azure

Хранилище Microsoft Azure предоставляет масштабируемое, реплицированное хранилище данных с балансировкой нагрузки, которое используется для поддержки требований к хранилищу облачных служб Azure, таких как виртуальные машины (ВМ), веб-сайты и приложения. В настоящее время существует два уровня хранилища Azure: стандартный и премиум. Azure Standard Storage можно использовать для создания хранилища данных для всех типов служб, доступных в Azure. В настоящее время Azure Premium Storage предоставляет хранилище данных только для виртуальных машин Azure.

Стандартное хранилище Azure

Хранилище Azure Standard хранит данные на жестких дисках (HDD) и поддерживает четыре типа хранения данных, включая:

• Хранилище BLOB-объектов — поддерживает неструктурированные данные, такие как текст или двоичные данные, с помощью блочных BLOB-объектов (размером до 200 ГБ, оптимизированных для потоковой передачи и хранения облачных объектов) и страничных BLOB-объектов (размером до 1 ТБ, оптимизированных для произвольной записи).
• Хранилище таблиц — поддерживает хранение структурированных данных в виде хранилища ключевых атрибутов, так что каждое значение в таблице сохраняется с типизированным именем свойства.
• Хранилище очередей — поддерживает асинхронные сообщения (размером до 64 КБ) для приложений рабочего процесса и между компонентами облачных служб.
• Хранилище файлов — поддерживает хранение через общие файловые ресурсы SMB 2.1.

Чтобы использовать стандартное хранилище Microsoft Azure, вам необходимо создать учетную запись хранения в рамках подписки Azure. С хранилищем Standard вы получаете до 500 ТБ хранилища данных для любой комбинации четырех поддерживаемых типов данных и до 500 операций ввода-вывода в секунду (IOPS) на диск. На рис. 1 показаны стандартные варианты избыточности хранилища, доступные для использования со службами Azure. Каждый из них обеспечивает свой шаблон репликации, который может охватывать локальные, региональные или мультирегиональные объекты. Выбор, который вы делаете, должен основываться в первую очередь на требованиях к избыточности данных и надежности для вашего сервиса, а также на ожидаемых бюджетных ограничениях вашего проекта.

Рис. 1. Параметры хранилища во время создания стандартной учетной записи хранения

На рис. 1 видно, что по мере увеличения количества и местоположения репликационных копий данных увеличивается и стоимость. При использовании локально избыточного хранилища (LRS) служба хранилища Azure поддерживает три синхронных копии данных в пределах одного объекта в одном регионе с соглашением об уровне обслуживания 99,9 % на чтение и запись. LRS защищает данные от сбоев локальных компонентов, но не от сбоев основного средства. Географически избыточное хранилище (GRS) улучшает LRS, поддерживая 3 копии данных в основном регионе и 3 асинхронных копии в дополнительном регионе. Если произойдет сбой хранилища данных в основном регионе, вы можете выполнить отработку отказа и получить доступ к данным, хранящимся в дополнительном регионе. Другим вариантом является географически избыточное хранилище с доступом для чтения (RA-GRS), которое похоже на GRS, но с доступом для чтения к данным в дополнительном регионе во время сбоя в основном регионе. Благодаря Zone Redundant Storage (ZRS) стандартное хранилище Azure поддерживает три копии данных на двух-трех объектах в одном или двух регионах. ZRS предоставляет службу хранилища более высокого уровня, но не поддерживает страничные BLOB-объекты, используемые для постоянного хранения виртуальных жестких дисков.

Премиум-хранилище Azure

Для достижения более высокого уровня производительности дисков Azure Premium Storage хранит данные на твердотельных накопителях (SSD). На момент написания этой статьи (апрель 2015 г.) хранилище Azure Premium находится на этапе общедоступной предварительной версии, что означает, что оно еще не доступно во всех регионах Azure и не поддерживает все службы Azure. На этом начальном этапе предварительного просмотра хранилище Azure Premium доступно только в регионах Западная часть США, Восточная часть США 2 и Западная Европа. Кроме того, в настоящее время он поддерживает только страничные BLOB-объекты для хранения данных виртуальной машины на виртуальных жестких дисках. Страничный BLOB-объект — это набор 512-байтовых страниц данных, оптимизированных для случайных операций чтения и записи и идеально подходящих для хранилища VHD.

Чтобы использовать Azure Premium Storage, вы должны зарегистрироваться для доступа к общедоступной предварительной версии, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Запрос общедоступной предварительной версии Azure Premium Storage

Получив доступ, вы создаете учетную запись Premium Storage, чтобы выбирать и подготавливать диски для виртуальной машины. Вы можете создать и подключить несколько дисков к одной виртуальной машине, выбрав один из трех различных типов дисков Premium Storage, включая:

• P10 – размер 128 ГБ, поддержка 500 IOPS (на диск) и пропускная способность 100 МБ/с (на диск)
• P20 — размер 512 ГБ, поддержка 2300 IOPS (на диск) и пропускная способность 150 МБ/с (на диск)
• P30 — размер 1 ТБ, поддержка 5000 операций ввода-вывода в секунду (на диск) и пропускная способность 200 МБ/с (на диск)

Используя одну учетную запись хранилища Azure Premium, вы можете настроить виртуальную машину с объемом хранилища до 32 ТБ, поддерживающим 50 000 операций ввода-вывода в секунду и низкую задержку для операций чтения. Azure округлит характеристики вашего диска до ближайшего соответствующего размера диска. Например, если вы укажете диск емкостью 256 ГБ, Azure сопоставит его с диском P20 с соответствующими уровнями производительности. Использование Azure Premium Storage также требует, чтобы вы использовали виртуальную машину серии DS, настроенную для выполнения рабочих нагрузок, требующих высокопроизводительного ввода-вывода с малой задержкой. В базовой конфигурации эти высокопроизводительные виртуальные машины включают в себя локальный SSD-диск, 25 % пространства которого используется для временного хранения, а 75 % используется в качестве кэша данных для постоянных дисков, подключенных к виртуальным машинам. Размер локального твердотельного накопителя различается для виртуальных машин DS, как показано в таблице 1.

Таблица 1. Размер локального SSD-диска DS VM

Постоянство данных, хранящихся на локальном SSD-диске, не гарантируется. В случае физического сбоя оборудования данные на локальном SSD-диске могут быть потеряны, в отличие от данных операционной системы или других подключенных дисков данных, которые представляют собой постоянные диски в службе хранилища Azure.

Виртуальные машины серии DS поддерживают использование дисков как Standard, так и Premium Storage, что позволяет выбрать сочетание хранилищ, которое наилучшим образом соответствует требованиям рабочей нагрузки VM. Хотя в настоящее время Microsoft не может использовать Premium Storage на этапе предварительного просмотра, Microsoft предоставила виртуальные машины серии G. Виртуальные машины серии G бывают 5 типов (от G1 до G5) с числом ядер ЦП от 2 до 32, с локальными SSD-дисками емкостью от 384 ГБ до 6144 ГБ и могут поддерживать от 4 до 64 дисков данных емкостью 1 ТБ. Сообщается, что виртуальная машина G5 с 32 ядрами ЦП, настроенная на 64 ТБ, поддерживает до 32 000 операций ввода-вывода в секунду (64 диска x 500 операций ввода-вывода в секунду на диск).

Что касается требований к производительности рабочей нагрузки, вы можете использовать хранилище из нескольких учетных записей Premium Storage для достижения целей масштабируемости. Например, если вам нужно предоставить 75 ТБ хранилища (ограничение для одной учетной записи Premium Storage) для приложения, вам потребуется распределить хранилище между 3 учетными записями Premium Storage, поскольку каждая учетная запись имеет ограничение в 35 ТБ.

В настоящее время Premium Storage поддерживает только хранилище LRS, поддерживающее три синхронные копии данных в одном регионе. Чтобы обеспечить дополнительную избыточность, Microsoft рекомендует создавать моментальные снимки каждого постоянного диска и копировать их в учетную запись хранения GRS или RA-GRS.

Вывод

Microsoft хочет, чтобы с помощью Azure Premium Storage клиенты могли переносить локальные рабочие нагрузки с большими наборами данных (для которых требуется высокопроизводительное хранилище с малой задержкой) на виртуальные машины Azure. Хотя Premium Storage находится на начальной стадии предварительного просмотра, вы можете использовать его только для хранения данных для виртуальных машин серии DS. Обладая потенциалом объединения виртуальных машин Azure серии G с хранилищем Premium после полного выпуска, Microsoft делает еще один шаг, чтобы конкурировать и даже превосходить некоторые из лучших предложений облачных поставщиков, таких как Amazon AWS.