Дисковые Массивы
|
Данный раздел поможет вам выбрать дисковый массив, который наиболее полно отвечает вашим потребностям.
Производительность дисковых массивов должна, прежде всего, удовлетворять потребностям ваших приложений.
|
|
Производительность дисковых массивов
Все зависит от приложения
1. Выбор внешнего интерфейса
- NAS
- SCSI
- Fibre Channel
2. Размер кэша контроллера
3. Интерфейс жестких дисков
Позиционирование дисковых массивов
Полезные ссылки
Помощь консультанта
Основными элементами массива являются:
1) Внешний интерфейс (обычно это интерфейс RAID контроллера массива): NAS, SCSI, Fibre Channel, iSCSI
2) Кэш контроллера
|
|
3) Интерфейс жестких дисков массива: sATA, SCSI, Fibre Channel
Каждый из выше перечисленных элементов должен быть подобран для гармоничной работы с вашим приложением, ибо оно является главенствующим.
Производительность дисковых массивов
Производительность можно рассматривать как показатель объема работы, выполненной за определенный промежуток времени. Производительность хранилищ данных часто выражается в числе операций ввода/вывода за секунду (IOPS) и/или мегабайт в секунду (MB/s).
|
|
 Число операций ввода/вывода за секунду (IOPS) и/или количество переданных мегабайт информации в секунду (MB/s) являются показателями производительности, но не ее синонимами, более того, они имеют обратную зависимость - большое значение показателя IOPS означает низкое MB/s, как показано на диаграмме:
Например, приложение требует 1 000 IOPS при размере блока в 8k, что равнозначно пропускной способности в 8 Мб/с (1 000 IOPS x блок 8k = 8 Мб/с). При использовании 200 Мб/с соединения Fibre Channel, 8 Мб/с уже не представляется слишком хорошей производительностью (8 Мб/с подразумевает использование только 4% пропускной способности шины Fibre Channel) если говорить о производительности в показателях Мб/с. Однако если приложение запрашивает 1 000 IOPS и устройство хранения данных предоставляет 1 000 IOPS без организации очереди (глубина очереди команд < 1), то можно говорить, что хранилище
|
|
обслуживает приложение без задержек, что означает, что производительность на самом деле высока.
С другой стороны, если приложение видеомонтажа последовательно читает данные при размере блока 64 Мб и 3 параллельных потоках, это означает 192 Мб/сек общей производительности в 200 Мб/с соединении Fibre channel (64 Мб x 3 потока = 192 Мб/с). И, хотя нет никаких сомнений, что производительность 192 Мб/с высока (используется 96% пропускной способности шины Fibre Channel), следует отметить, что в данной среде приложения поддерживается всего лишь 3 IOPS.
Эти два простых примера наглядно иллюстрируют зависимость производительности от ситуации, т.е. производительность зависит от того, чего вы пытаетесь достичь - Мб/с или IOPS.
Все зависит от приложения
Не важно, какими возможностями обладает хранилище данных, оно не может предоставить большее число операций ввода/вывода, чем запрашивает приложение, поэтому именно приложение формирует и задает производительность.
|
|
Например, предположим, что приложение генерирует запрос на 2 500 IOPS от хранилища. Существует ли какая-нибудь разница в производительности на уровне приложения между хранилищем, предоставляющим 2 500 IOPS и 10 000 IOPS? Очевидно, что ответом на вопрос является четкое "нет", поскольку любое хранилище может предоставить 2 500 IOPS по запросу. Это можно сравнить с ведением машины на автостраде с ограничением скорости: если все машины начинают движение в одно и то же время и придерживаются ограничения по скорости, то любая машина доставит вас в назначенное место в одно и то же время, вне зависимости от ее марки - будь это Chevy Lumina или Ferrari F40.
Производительность зависит от ситуации, то есть от того, чего вы пытаетесь достичь. Слишком многие производители систем хранения данных стремятся опубликовать производительность I/O в показателях пропускной способности (Мб/с). Большинство бизнес приложений ориентированы на транзакции и наиболее важным показателем производительности для них является именно число операций ввода/вывода в секунду (IOPS).
|
|
В конечном счете, производительность может считаться хорошей, если приложение не ожидает очереди в хранилище. Понимание требований к рабочим характеристикам приложения и обеспечение соответствующим хранилищем, позволяет достичь максимальной производительности и эффективности приложения. Будьте внимательны к требованиям производительности - если среда, генерирующая требования не идентична и сильно отличается от вашей, вы не сможете получить те же результаты производительности. Единственный проверенный и надежный способ увидеть реальную производительность - определить ее в вашей среде приложения.
1. Выбор внешнего интерфейса
Еще лет 5 назад все было проще. Были RAID массивы, с 6 - 9 дисками со SCSI интерфейсом и все. За последние четыре года появились еще как минимум три интерфейса. Это Fibre Channel (FC), Gbit Ethernet NAS (Network Attached Storage, iSCSI (SCSI over IP). Массивы с интерфейсом SCSI, все еще остаются популярным решением для расширения объемов дискового пространства индивидуальных серверов.
Итак, осмелимся ввести несколько правил выбора внешнего интерфейса.
|
|
NAS (Network Attached Storage)
Выбирайте NAS, когда вам необходимо быстро и без особых хлопот добавить дисковое пространство в локальной сети для клиентов сети. Доступ к NAS устройствам осуществляется по локальной сети на уровне протоколов передачи файлов (NFS, CIFS), так как, по сути, это файловый сервер с 8 - 12 дисками hot swap, с 1 или 2 портами Gbit Ethernet, поддерживающий основные уровни RAID. От обычного сервера его отличает его собственная операционная система (обычно урезанный производителем Linux в Flash Memory), поддержка одновременно клиентов различных ОС (Windows, Linux, Solaris, Macintosh и т.д.), простота инсталляции (обычно до получаса). Еще одно преимущество NAS - он не требует пользовательских лицензий.
NAS следует использовать для хранения файлов клиентов сети. По статистике NAS обходится на 30% дешевле обычного файл сервера в сети. Он не требует пользовательских лицензий. Он поддерживает гетерогенные платформы. Он оптимизирован под файловый ввод/вывод.
NAS не следует использовать
- В качестве дискового хранилища для серверов приложений и файловых серверов локальной сети
|
|
- В качестве хранилища для back-up на диск (допускается в случае, если back-up делается в нерабочее время).
На рисунках ниже приведены несколько примеров использования NAS:
Применение NAS устройства компании Axus Microsystems емкостью 2 терабайта в локальной сети с гетерогенными клиентами. Типовые приложения: отдел программирования, отдел проектирования CAM/CAD, отдел анализа медицинских изображений и данных, дизайнерский отдел т.д.
Местная (в пределах здания) или удаленная (через WAN) IP репликация томов серверов A, B и С с использованием NAS устройств sNAZ S8 компании Raidtec.
Устройства на рис. применяют соответственно АТА и sATA диски в качестве носителей.
SCSI
Используйте дисковые массивы с
|
|
интерфейсом SCSI когда требуется увеличить дисковое пространство индивидуального сервера и вынести его за корпус.
SCSI массивы не следует использовать, если вы, в недалеком будущем, планируете перейти на сеть хранения данных
Подключение кластера из двух узлов к высокопроизводительному массиву SANnet II Ultra 320 SCSI. Пример для сред с высокой плотностью транзакций. Области применения: биллинг, CRM, ERP и т.д.
Подключение 4х терабайт внешнего дискового пространства к серверу архива документов с использованием дискового массива Demon SA16 Ultra 320 SCSI, компании Аxus Microsystems. Области применения: расширение дискового пространства NAS устройств, электронный архив, документооборот, video on demand, disk-to-disk back-up.
|
|
Fibre Channel (FC)
Используйте дисковые массивы с интерфейсом FC, когда вам необходимо подключить к нему несколько серверов приложений или клиентов которые будут делить его дисковое пространство между собой. Выбирайте массив исходя из требований вашего приложения.
Массивы с интерфейсом FC следует использовать для серверов:
- Oracle, Sybase, SQL, DB2, Informix и других баз, любящих быстрые диски
- Высокопроизводительных приложений таких как: документооборот, B2C, billing, хранилищ корпоративных данных.
- Требующих безотказный доступ к данным (24 х 7)
- Серверов back-up, когда back-up делается через SAN.
- Для станций видеомонтажа и серверов вещания
- В корпоративных средах, для централизации всех ресурсов хранения в целях централизованного менеджмента, дублирования и защиты.
Массивы с интерфейсом FC не следует использовать:
- Для Web серверов.
- Для DNS, WINS, DC, PDC
- Для Desk Top PC (если это не станция видео монтажа)
- Для серверов не требующих более 100GB пространства
|
|
- Для серверов требующих разделение файловых ресурсов. Для этого лучше использовать NAS
Построение высокопроизводительной, отказоустойчивой (99,9998%) сети хранения данных, для приложений с высокой плотностью транзакций (до 160 000 IOPs) с использованием массива SANnet II FC-FC от DotHill. (6 серверов, 2 FC switch, 2 DotHill, no-single point of failure). Области применения: hot billing, телекоммуникации, моделирование в реальном времени, CRM, ERP, банковские и финансовые системы, большие высокотранзакционные базы данных.
|
|
Использование контроллера хранения данных RIO для построения корпоративной сети хранения данных с иерархическим менеджментом. К контроллеру RIO подключен JBOD c дисками FC емкостью 2 терабайта и три JBOD с sATA дисками, емкостью 4 терабайта каждый. Иерархический менеджер отслеживает частоту доступа к данным и мигрирует реже используемые данные на sATA диски. Области применения: документооборот в крупных компаниях, электронный архив, библиотечные системы, ТВ студии и вещание, студии нелинейного монтажа.
Использование дисковых массива RIVA FC-FС и Stratis FC-SCSI для построения сети хранения данных небольшого предприятия или подразделения для приложений со средней плотностью транзакций (до 64 000 IOPs). Области применения: cold billing, e-business, потоковый видео, небольшой банк.
|
|
Использование дискового массива Demon SA16-FC-sATA в качестве недорогого и емкого хранилища с sATA дисками для архивных и файл серверов, студий нелинейного монтажа, disk-to-disk back-up через SAN, расширение дискового пространства NAS
Ниже приведены графики массивов, предлагаемых НПП «РОДНИК» в зависимости от интерфейса, производительности, цены и области применения.
Позиционирование дисковых массивов SCSI
Позиционирование дисковых массивов FC (на 4 терабайта)
|
|
2. Размер кэша контроллера
Оптимальный размер кэш памяти контроллера дискового массива может значительно повысить его производительность. Важно понимать в каких случаях увеличение кэш памяти повысит производительность, а в каких нет.
Существует два типа доступа к данным со стороны приложения: последовательный (видео, большие файлы, и т.д.), когда данные пишутся на диск большими порциями (блоками), и ложатся на поверхность последовательно, и случайный (базы данных с записями малых размеров, высокотранзакционные приложения), когда данные пишутся на диск малыми порциями и разбросаны по всему дисковому пространству массива. Легко предположить, что при запросе на чтение, в первом случае контроллер соберет данные быстрее, т.к. блоки расположены рядом и время позиционирования головок диска минимально. Во втором случае, головкам диска необходимо совершить гораздо больше <телодвижений>, чтобы собрать разрозненные крошечные <кусочки>. С другой стороны, доступ в кэш, который является оперативной памятью, гораздо быстрее, чем к диску. Алгоритмы кэширования работают одинаково
|
|
(с некоторой разницей в эффективности, в зависимости от производителя): наиболее часто запрашиваемые данные хранятся в кэш.
Поэтому мы можем предположить, что размер кэш памяти контроллера, прежде всего, критичен для приложений со случайным доступом, которые характеризуются высокой плотностью транзакций в единицу времени. Увеличение кэш памяти контроллера в двое может повысить производительность системы в целом на 35% (!). Если для потокового видео вполне будет достаточно 128 МВ, то для системы потребуется не менее 1GB
3. Интерфейс жестких дисков
НПП «РОДНИК» предлагает дисковые массивы с дисками Fibre Channel, SCSI и sATA.
FC HDD:
- Надежность высокая. Каждый диск снабжен двумя каналами FC. В случае выхода из строя одного, работа продолжается по второму. 1 500 000 часов наработки на отказ.
- Производительность отличная. Наивысшая производительность для приложений со случайным методом доступа.
- Масштабируемость отличная. Емкость массива наращивается до 60 терабайт.
|
|
SCSI HDD:
- Надежность средняя. Каждый диск имеет один канал. В случае выхода из строя подлежит замене. 1 000 000 часов наработки на отказ.
- Производительность хорошая. Для приложений со случайным методом доступа.
- Масштабируемость плохая. Емкость массива наращивается до 4 терабайт.
SATA HDD:
- Надежность ниже средней. Не для массивов с интенсивным циклом. Наработка на отказ 500 000 часов.
- Производительность средняя. Хорошая для приложений с последовательным методом доступа.
- Масштабируемость отличная. До 120 терабайт в одном массиве.
|
|
|
|  |
|
