Как легко и просто масштабировать SDS-инфраструктуру хранения по объему и производительности

Благодаря виртуализации ИТ все больше приближаются к своему идеалу: «любая технология как услуга», о чем мечтают многие бизнес-заказчики. В рамках этого подхода все большую популярность приобретают технологии хранения данных, получившие название «программно-определяемые хранилища данных» (Software Defined Storage – SDS).

Руководители современного бизнеса и ИТ уже почувствовали те гигантские темпы, которыми растет в мире объем данных – и не просто абстрактных, существующих где-то вообще – а конкретных данных, нужных именно их компаниям. Что это значит для них в денежном выражении? Известно, что большинство компаний используют хорошо зарекомендовавшую себя гетерогенную структуру хранения. Она может быть построена на современных технологиях, обладать отличными характеристиками и программным «интеллектом», но лавинообразный рост хранимой информации вынуждает добавлять в хранилища новые дорогостоящие элементы: коммутаторы, дисковые массивы и прочее. Все это увеличивает совокупную стоимость владения, включая поддержку. И полученная структура является неэластичной хотя бы по той причине, что устройства имеют ограничения по масштабированию, и характеристики хранилища нельзя просто так взять и расширить под изменившиеся потребности бизнеса.

Эти проблемы решаются при помощи хранилищ SDS, в саму идеологию которых заложены возможности «безграничного» (удовлетворяющего любым практическим запросам на данном этапе) и быстрого масштабирования. Также программно-определяемые системы хранения данных повышают производительность структуры, позволяют использовать обычное серийное оборудование, упрощают обслуживание и помогают снизить стоимость владения. Из недостатков можно назвать то, что в результате перевода инфраструктуры хранилища на SDS теряется специальная функциональность, заложенная производителями в закупленные компанией ранее программно-аппаратные комплексы, а за нее при приобретении тоже были отданы деньги. Фактически остается только функциональность, присущая накопителям данных. Но без этого не получится включить имеющееся оборудование в новую структуру.

Отрыв потребностей в хранении от реальных ресурсов

Источник: Лоуренс Миллер и Скотта Фадден,
«Программно-определяемое хранение для «чайников», 2014

Разделение уровней управления и данных (точнее, введение их как уровней абстракции для эффективной поддержки функциональности) позволяет использовать все возможности виртуализации, переживающей новый период развития благодаря SDS. Говоря простым языком, в этой структуре «мозг» (уровень управления) отделен от «тела» (уровня данных), при этом само «тело» благодаря виртуализации имеет гибкие характеристики и может приобретать необходимые заказчику размеры без усложнения всей инфраструктуры. Сегодня программно-определяемое хранилище состоит большей частью из виртуализированной СХД с небольшой надстройкой специализированного ПО, но именно благодаря этой надстройке оно обладает колоссальными бизнес-преимуществами. На технологиях SDS уже появляется новое поколение ЦОДов: программно-определяемые дата-центры (SDDC).

SDS – это не оборудование, не устройство, которое можно поставить в дата-центре, а целый комплекс, включающий в себя программную, аппаратную и сервисную части. Чем же привлекательно SDS для компании с высокими запросами относительно масштабирования объемов хранилища? Руководитель отдела СХД IBS Platformix Александр Гладкий считает, что наиболее востребованными особенностями SDS-подхода к хранению данных являются гибкость и низкая стоимость владения: «Виртуальная СХД, распределенная по узлам стандартной архитектуры, может легко масштабироваться по емкости, производительности, добавлять необходимую функциональность за приемлемые деньги. В подобном кластере могут сосуществовать узлы и компоненты разных возможностей и поколений, что обеспечит защиту инвестиций. Доступность, отказо- и катастрофоустойчивость информации в подобных системах будет обеспечиваться чисто программными средствами, путем регулирования количества копий данных и их размещением в географически разнесенных локациях».

SDS позволяет проводить эластичное масштабирование в пределах единой управляемой системы. При этом можно использовать сравнительно недорогое серийное оборудование. Реализуется масштабирование рядом инструментов, среди которых можно выделить общую параллельную файловую систему (GPFS), разработанную IBM.

GPFS дает преимущества по сравнению с обычной сетью хранения данных (NAS) не только в части масштабирования, но и в производительности ввода/вывода при наращивании аппаратной части. Характеристики программно-определяемого хранения, обеспечиваемые GPFS, впечатляют. Она может иметь максимальный размер до 1 трлн терабайт, до 16 384 узлов в одном кластере и поддерживает IPv6.

Говоря о безграничной масштабируемости, мы имеем ввиду следующие характеристики программно определяемого хранения (на примере GPFS от IBM): максимальный размер файловой системы – 1 трлн терабайт, 263 файла в одной файловой системе, поддержка IPv6, от 1 до 16 384 узлов в кластере.

GPFS позволяет увеличивать производительность ввода/вывода благодаря заложенной в нее функциональности. Это распределение данных по многим дискам, подключенным ко многим серверам, обеспечение эффективного кэширования, поддержка большого диапазона размеров блоков файловых систем в соответствии с требованиями ввода/вывода, использование передовых алгоритмов, которые содействуют лучшему выполнению операций ввода/вывода и др.

Масштабирование по объему хранения с точки зрения пользователя достигается благодаря подключению дополнительных блоков в качестве места для хранения данных. Использование высокоскоростного подключения, «быстрых» дисков (не только SAS, но и SSD), кэширования постоянно используемых данных и др. позволяют эмулировать в системе пользователя эти блоки как локальные диски любого требуемого объема.

В обычном случае для масштабирования хранилища достаточно поставить задачу администратору, который добавит новое устройство в пул ресурсов. Аналогичным образом добавляется новая функциональность – простым обновлением ПО. Все это делается без приобретения новых физических устройств.

Кто особенно заинтересован в программно-определяемом хранении данных? Одна из очевидных категорий таких компаний – облачные провайдеры. Их не устраивают существующие громоздкие аппаратные решения для хранения – чересчур дорогие и абсолютно негибкие относительно динамического расширения объемов для данных приложения, которые должны предусматривать продвижение бизнес-требований. Также, по мнению ИТ-директора компании ОМС Игоря Веселова, SDS будет особенно интересна среднему бизнесу: «Продвигать эту технологию в крупные корпорации с серьезной инфраструктурой, использующие тяжелые программные решения, будет непросто. Но для развития базовых инфраструктурных сервисов типа электронной почты, файловых хранилищ она вполне пригодна».

Директор ИТ-департамента компании «Сентинтел» Виталий Пашенцев уверен в том, что вероятность повсеместного перехода на программно-определяемые хранилища очень высока: «У всех организаций есть устаревшее оборудование, которое жалко утилизировать, но использовать уже практически невозможно. Хорошим примером защиты инвестиций может быть внедрение SDS. Ведь можно не только продлить срок эффективного использования систем, от которых уже планировалось избавиться, но и объединить их с новыми массивами и при этом в разы увеличить суммарную производительность. Представьте, что появилась очень срочная задача от бизнеса, а производительности ни одной из текущих СХД недостаточно для реализации. В случае с классическими системами придется срочно думать о модернизации. А если «апгрейд» не поможет, и покупка нового массива не по карману компании? Думаю, в данном случае внедрение SDS может сыграть существенную роль, сэкономить бюджет, позволит заложить фундамент на будущее».