СХД в России: программный RAID возвращается

Спектр систем хранения данных сегодня отличается разнообразием: огромное количество представленных моделей, различные варианты и комбинации решений от систем начального уровня до Hi-End класса, решения под ключ и покомпонентная сборка с применением самой современной "начинки", программно-аппаратные решения от российских производителей на открытой платформе с возможностью сертификации ФСТЭК. Развитие рынка серверных комплектующих привело к смещению "оси" рынка СХД в сторону использования программного RAID для решения некоторых типовых задач.

Стремительная эволюция систем хранения ежегодно вносит серьезные изменения в основные тренды развития СХД. Так, основной тематикой выставок 2009 г. стала способность СХД экономично распределять ресурсы (Thin Provisioning), а 2010 г. шел под знаком работы СХД в "облаках". Многое зависит и от развития рынка серверных комплектующих и стандартов передачи данных: появление мощных процессоров, свитчей, поддержка новых протоколов вносит свои коррективы в конкурентные преимущества некоторых СХД.

Интересно, что 23 года назад аббревиатура RAID расшифровывалась как redundant array of inexpensive disks - "избыточный (резервный) массив недорогих дисков" (они были гораздо дешевле RAM). Сейчас, как известно, самое дорогое в системах хранения – именно диски. Поэтому под RAID понимают "redundant array of independent disks" ("избыточный (резервный) массив независимых дисков").

Покупка системы хранения – это внушительная инвестиция на 3-5 лет, и решение принимается с учетом развития индустрии в целом. Бизнесу необходимо, чтобы с течение всего срока эксплуатации системы она отвечала наиболее высоким стандартам.

Причины покупки СХД

Источник: AvroRAID, 2010

Независимо от предпочтений при выборе системы хранения учитывается набор определенных характеристик, а именно: надежность, производительность, масштабируемость, функциональность. Практика компании AvroRAID показывает, что к покупке новой СХД или обновлению существующей потребителей подталкивает целый ряд проблем.

Программный и аппаратный RAID

Все системы хранения данных разделяются на те, что используют аппаратный RAID, и те, которые применяют специализированное ПО для расчета RAID, – программный RAID. Аппаратный RAID, как правило, реализуется в специальном устройстве, состоящем из набора оптимизированных компонент, он управляет дисковым массивом самостоятельно. СХД с применением программного RAID используют стандартные серверные комплектующие и процессор общего назначения для выполнения необходимых вычислений.

Составляющие программного RAID

Источник: AvroRAID, 2010

Программный RAID состоит из стандартных компонентов, в числе которых - вращающиеся либо SSD-диски, он содержит алгоритмы вычислений для обеспечения уровней RAID. При этом СХД корпоративного уровня обычно поддерживают интерфейсы Fibre Channel, Ethernet или Infiniband.

Чем обусловлены перемены

После лидерства программного RAID в начале девяностых годов на смену ему пришел аппаратный, и до недавнего времени на рынке СХД преобладали именно аппаратный RAID. Программному RAID отводилась роль недорогих любительских и домашних систем хранения. Сейчас имеется класс задач, которым вполне достаточно программного RAID, предоставляемого непосредственно операционными системами Windows, Unix и другими.

Развитие направления СХД с программным RAID во многом определяют компании, выпускающие стандартные комплектующие: процессоры нового поколения с новыми встроенными командами, коммутаторы и корзины, поддерживающие более производительные протоколы передачи данных. Серверные комплектующие нового поколения и их привлекательная цена, инновационные алгоритмы расчета, – все это позволило СХД с программным RAID превзойти по характеристикам СХД с аппаратным RAID.

Производители СХД с программным RAID используя всю мощь нового поколения аппаратных комплектующих, значительно опережают производителей аппаратных RAID-массивов по срокам выпуска новых моделей. При этом системы являются более экономичными. Теперь многие задачи обработки и хранения данных значительно эффективнее решаются в рамках СХД с программным RAID. Например - резервирование системных дисков и виртуальных машин, хранение и обработка видео, работа с крупными файлами в системах документооборота. Это вывело СХД с программным RAID из категории систем начального уровня на корпоративный рынок.

Заметное опережение выпуска комплектующих предоставляет СХД с программным RAID конкурентные преимущества в один-два года. В то время как производителям аппаратного RAID необходимо модернизировать производственный процесс, для СХД с программным RAID достаточно протестировать новую корзину или процессор, - и новая модель готова к поставке. Среди достоинств программного RAID можно отметить высокую производительность на платформе x86-64, недорогие, доступные и взаимозаменяемые серверные комплектующие, а также привлекательную стоимость обработки и хранения данных. При этом стоимость модернизации системы будет довольно низкой за счет покомпонентного обновления аппаратных и программных средств, а также их значительно больших функциональные возможностей. Программный RAID позволяет реализовать шифрование на уровне кода процессора (например, Intel Core i7). Подобные системы обладают повышенной отказоустойчивостью N+2 и даже N+3.

Выбор типа программного RAID

В настоящее время все больше моделей СХД класса Mid-Range выпускается на основе программного RAID. Такие решения предлагаются как производителями аппаратных СХД, так и разработчиками ПО для СХД. На российском рынке присутствуют следующие СХД на основе программного RAID: HP P4000 G2 SAN - бывший Lefthand, Open-E - наиболее известное ПО для СХД, собираемых в России, Nexenta – один из мировых лидеров в области программного RAID, Openfiler – бюджетный вариант на открытой платформе, Avrora – инновационное российское решение класса MidRange Fibre Channel и Infiniband.

С одной стороны, программный RAID обеспечивает высокую гибкость в настройках и адаптацию к конкретным задачам. Обычно его стоимость несколько ниже, чем аппаратного RAID. С другой стороны, программный RAID в ряде случаев демонстрирует более высокую производительность. Таким образом, приобретение программного RAID позволяет добиться не только снижения стоимости хранения, но и увеличения производительности СХД.

Наибольшей популярностью пользуются RAID 5 и RAID 10. Обычно для виртуальных машин, поддержки баз данных и других транзакционных задач применяется RAID10. Он наиболее быстрый, но стоит дороже - из-за большого количества дисков. А для потоковых данных используется RAID 5 - как менее затратный. В большинстве источников, описывающих критерии выбора типа RAID для конкретных задач, указывается, что использование RAID 6 неэффективно, несмотря на повышенную отказоустойчивость. Однако в случае применения некоторых программных решений RAID 6 при сходных аппаратных характеристиках и более низкой стоимости общего решения он показывает более высокую скорость, чем RAID 5.

Существует мнение, что производительный программный RAID – это недешевое удовольствие из-за того, что он нуждается в мощном процессоре для выполнения вычислений (особенно это относится к RAID 6). Однако сегодня заметно существенное снижение стоимости процессоров. Для задач потокового чтения и записи, таких как обработка видео или работа с резервными копиями, выбор RAID 6 особенно актуален. Например, СХД с программным обеспечением Avrora, построенная на стандартных комплектующих и использующая программный RAID, позволяет получить производительность в RAID 6 на 20-40% выше, чем аналогичные по стоимости СХД с аппаратным RAID. Причем скорость работы системы - даже при вышедших из строя двух дисках - не уменьшается.

Многоуровневое хранение данных

Об интересе российских потребителей к СХД на основе программного RAID свидетельствует ряд факторов. Крупные российские интеграторы включили в свои предложения системы хранения на основе программного RAID. В прайс-листах российских сборщиков серверов и систем хранения подобные системы занимают примерно 20-30%. Владельцы ЦОДов размещают ресурсы на программных RAID в соответствии с практиками многоуровневого хранения данных.

Стремление к сокращению расходов на ИТ-инфраструктуру требует постоянного баланса между стоимостью ресурсов СХД и ценностью данных, которые на них хранятся в данный момент времени. Для принятия решения о том, как наиболее эффективно размещать ресурсы на программных и аппаратных средствах, специалисты ЦОД руководствуются не только подходами ILM и DLM, но и практикой многоуровнего хранения данных. Каждой единице информации, подлежащей обработке и хранению, присваиваются определенные метрики. В их числе можно отметить: степень доступности (скорость, с которой информация должна быть предоставлена), важность (стоимость потери данных в случае аппаратного и программного сбоя), период, через который информация переходит на следующую стадию.

Примеры разделения систем хранения в соответствии с требованиями к хранению и обработке информации по методике многоуровневого хранения данных.

Источник: AvroRAID, 2010

Если многоуровневый подход к хранению данных в компании уже проработан, легко обнаружить, что существенного снижения стоимости хранения данных можно добиться за счет переноса части информации на СХД, удовлетворяющие характеристикам конкретных задач. Именно при этом подходе можно выделить данные, которые могут быть размещены на СХД с применением программного RAID.