Дисковые массивы 3PAR были включены в линейку продуктов HP в конце 2010 года в результате покупки одноименной фирмы, специализирующейся на разработке виртуализованных систем хранения. Мощные функции виртуализации, которые были изначально заложены в архитектуру еще первого поколения этих дисковых массивов, делают их идеальной платформой для обслуживания облачных вычислений, где требуется обеспечить быстрое и гибкое выделение дисковой емкости для нескольких тысяч виртуальных машин. Системы HP 3PAR улучшают эффективность хранения за счет ряда технологических инноваций и архитектурных решений, важнейшими из которых являются:
— кластерная архитектура HP 3PAR, объединяющая до восьми кон-троллеров, каждый из которых может обслуживать все логические тома массива. Благодаря этой архитектуре осуществляется гибкая балансировка нагрузки, высокая пропускная способность, высокий уровень доступности системы и широкие возможности масштабирования;
— распараллеливание передачи данных и управляющей информации между специализированным набором микросхем ASIC и процессором контроллера, что существенно повышает эффективность управления всеми ресурсами системы;
— виртуализация дискового пространства Wide Striping, позволяющая рассматривать физические диски как общий пул ресурсов и максимально эффективно использовать имеющиеся накопители;
— динамическое выделение дисковой емкости (Thin Provisioning) из виртуального пула и возврат неиспользуемой приложениями дисковой емкости (Thin Reclamation) в виртуальный пул;
— динамическое (без прерывания работы приложений) перемещение логических томов (Dynamic Optimization) или отдельных сегментов внутри логического тома (Adaptive Optimization) между разными типами дисков и уровнями RAID для оптимизации уровня сервиса и скорости доступа кданным;
— миграция логических томов между системами хранения без остановки доступа к данным (HP 3PAR Peer Motion) и без использования какого-либо дополнительного оборудования;
— управление качеством обслуживания на уровне приложений (Priority Optimization);
— аппаратная дедупликация (Thin Deduplication), позволяющая снизить расходы на флеш-память за счет экономии на требуемой емкости;
— возможность расширения кэш-памяти массива с помощью пространства на SSD-накопителях (Adaptive Flash Cache).
Кроме того, традиционные для массивов данного класса функции создания локальных и удаленных копий также имеют ряд особенностей, в числе которых возможность создавать сотни виртуальных копий (Snapshots), допускающих только чтение или чтение и редактирование данных, специальные средства поддержки согласованности и быстрого восстановления данных для выделенных приложений, удаленное копирование между всеми моделями массивов, репликацию данных между несколькими сайтами и пр.
Архитектура массивов HP 3PAR StoreServ обеспечивает высокий уровень доступности данных, который гарантирует доступ к данным не только в случае отказа диска или контроллера, но и в случае недоступности полки дисков целиком. Последнее достигается благодаря распределению всех логических томов между несколькими полками. Перечисленные особенности более подробно рассмотрены ниже, во второй части данной статьи.
Многие задачи, которые в традиционных дисковых массивах потребовали бы ручного вмешательства, управляющее ПО 3PAR решает самостоятельно и автономно. В отличие от автоматизации, когда последовательность изменений конфигурации систем хранения задается командами, автономность управления 3PAR означает, что «ручного» вмешательства не требуется вовсе.
Операционная система HP 3PAR InForm Operating System, единая для всех моделей HP 3PAR StoreServ, освобождает системных администраторов от выполнения рутинных процедур по управлению дисковым пространством. Благодаря этому не только повышается эффективность работы персонала, обслуживающего центр обработки данных, но и уменьшается вероятность ошибок, неизбежно возникающих при управлении сложными системами.
Модельный ряд семейства массивов HP 3PAR StoreServ содержит 2 модели старшего уровня HP 3PAR StoreServe 10400 и 10800,3 модели среднего уровня HP 3PAR StoreServ 7200с, 7400с, 7440с и модель 7450с, оптимизированную для использования SSD-накопителей.
Технические характеристики моделей представлены в таблицах.
Обновленная линейка HP 3PAR StoreServ 7000 предлагает решение с поддержкой как блочного, так и объектного и файлового доступа по множеству протоколов в рамках единой системы хранения данных. Такой конвергентный подход позволяет увеличить эффективность консолидации разнородных приложений, обеспечивая простоту развертывания и администрирования. При этом сохраняются преимущества архитектуры дисковых массивов 3PAR, которые ранее были доступны только для блочного хранения.
Системы хранения HP 3PAR StoreServe поддерживаются в рамках облачного решения HP Cloud System и являются идеальной платформой для сред Public Cloud и Private Cloud.
Массивы поддерживают широкий класс операционных систем и поставляются с 3-летней гарантией и технической поддержкой, предусматривающей обслуживание на площадке заказчика.
Класстерная архитектура HP 3PAR
Архитектура HP 3PAR объединяет до восьми контроллеров 3PAR по технологии Mesh-Active с возможностью обслуживания каждым из них всех логических томов системы. На каждом контроллере выполняется независимая копия операционной системы 3PAR OS. В основе архитектуры лежит технология Persistent Cache, благодаря которой в штатном режиме кэш-память каждого контроллера зеркалируется на другой контроллер данной контроллерной пары, а в случае выхода контроллера из строя, оставшийся контроллер реплицирует кэш на другие контроллеры.
Архитектура HP 3PAR обеспечивает гибкую балансировку нагрузки между контроллерами, высокую пропускную способность, широкие возможности для масштабирования производительности и призвана обеспечить высокий и предсказуемый уровень производительности приложений. Благодаря этой архитектуре в high-end-массивах HP 3PAR StoreServ при выходе из строя контроллера происходит лишь незначительное снижение производительности, что выгодно отличает HP 3PAR StoreServ от традиционных дисковых массивов.
Глобальное распределение ресурсов System-wide striping
Кластерная архитектура HP 3PAR позволяет не только всем контроллерам обслуживать все логические тома системы, но также дает возможность каждому тому равномерно использовать все доступные ресурсы. Глобальный striping обеспечивает предсказуемый уровень сервиса вне зависимости от типа нагрузки благодаря массовому параллелизму и гранулярному распределению данных между внутренними ресурсами (дисками, портами ввода-вывода, кэшем, процессорными ресурсами и т.д.). В результате, по мере повышения утилизации массива или в случае непредсказуемой поломки какой- либо из компонент, система сохраняет высокий и предсказуемый уровень производительности.
Массивы HP 3PAR StoreServ автономно и равномерно балансируют нагрузку между своими внутренними компонентами. Что особенно важно в случае апгрейда системы, когда существующие данные должные быть перераспределены с учетом новой конфигурации. Такое перераспределение делается автономно и без прерывания обслуживания.
Виртуализация дискового пространства представляет дисковою емкость системы, как единый пул ресурсов. Это позволяет упростить администрирование, а также снизить затраты на обслуживание массива.
Обработка ввода/вывода в контроллерах HP 3PAR StoreServ
В массивах HP 3PAR StoreServ часть функций контроллеров передана специализированному набору микросхем (ASIC), благодаря чему осуществляется распараллеливание передачи данных и управляющей информации между ASIC и процессором контроллера. Кроме того ASIC отвечает за обмен данными между контроллерами системной платы, что позволяет динамически распределять рабочую нагрузку между всеми ресурсами системы. Таким образом, обеспечивается высокая эффективность консолидации на одном массиве транзакционных (0LTP) и аналитических (0LAP) приложений.
Кроме того, ASIC выполняет аппаратную реализацию функции Zero Detection, предоставляющую возможность определять в потоке данные, которые были удалены бизнес-приложениями. Соответствующие блоки не записываются, что значительно повышает эффективность использования дискового пространства по сравнению с традиционными дисковыми массивами.
Динамическое управление емкостью. Функции Thin Provisioning, Thin Reclamation и Thin Conversion
Функция Thin Provisioning была реализована в массивах 3PAR еще в 2003 году первой в отрасли систем хранения. С тех пор эта функция постоянно совершенствовалась, опережая других производителей. В дополнение к основному назначению Thin Provisioning — динамическому выделению приложениям емкости из виртуального пула — реализованы технологии Thin Reclamation («тонкая переработка») и Thin Conversion («тонкое превращение»). Первая служит для возврата неиспользованной выделенной емкости в виртуальный пул. А вторая — для быстрой миграции данных с традиционного дискового массива на массив с thin provisioning с одновременной «очисткой» выделенной, но неиспользуемой приложениями дисковой емкости.
Применение этих «тонких» технологий существенно повышает эффективность использования ресурсов системы хранения, экономит рабочее время администратора и избавляет от необходимости закупки дополнительных дисков впрок.
Оптимизация производительности и динамическая миграция данных. Функции Dynamic Optimization и Adaptive Optimization
Для виртуализации дискового пространства в массивах HP 3PAR StoreServ применяется трехуровневая структура, содержащая:
— 1024-мегабайтные сегменты, на которые разбиваются физические диски;
— логические тома, в которые группируются сегменты из разных физических дисков, расположенных на разных дисковых полках массива. Критерий объединения—требующийся уровень сервиса и защиты данных. Внутри одного логического тома могут быть сегменты с разными типами дисков (5AS, NL или SSD), уровнями RAID и степенью отказоустойчивости;
— виртуальные диски, которые образуют логические тома и «видят» подключенные к массиву серверы.
Функция Dynamic Optimization позволяет перемещать логические тома между разными типами дисков и уровнями RAID без прерывания работы приложений. Аналогичным образом функция Adaptive Optimization осуществляет автоматическую миграцию данных между разными сегментами внутри логического тома, перемещая наиболее активно используемые фрагменты данных на самые быстрые диски в самом производительном уровне RAID и наоборот, редко используемые фрагменты данных — на более медленные диски. Эти функции помогают существенно оптимизировать скорость доступа к данным и соотношение между ценностью данных для бизнес-приложений и стоимостью физических дисков.
Федерация систем хранения и динамическая миграция томов. Функция Peer Motion
HP 3PAR Peer Motion — это первое в индустрии программное обеспечение, объединяющие массивы одного типа в федеративное хранилище и позволяющее перемещать логические тома между системами хранения без остановки доступа к данным и без использования какого-либо дополнительного оборудования. Благодаря технологии HP 3PAR Thin Built In одновременно с миграцией возможен переход к использованию «тонких» томов с более высоким уровнем утилизации имеющегося дискового пространства.
ПО HP 3PAR Peer Motion работает с любыми системами хранения HP 3PAR StoreServ, поддерживающих операционную систему InForm (начиная с версии 3.1.1) от начального до корпоративного уровня, и использует интеллектуальный механизм слежения за пропускной способностью каналов для сохранения производительности бизнес-приложений. Таким образом, можно реализовать балансировку нагрузки между массивами 3PAR разных поколений.
Данная технология также позволяет реализовать миграцию данных с других массивов, в том числе и с массивов третьих производителей, на массивы HP 3PAR StoreServ без остановки доступа к данным. Нa данный момент поддерживается миграция с массивов HP EVA и EMC СХ4, VNX и VМАХ.
Локальные, виртуальные и удаленные копии данных
Клоны данных (полные локальные копии), созданные средствами HP 3PAR StoreServ, могут иметь отличные от оригинала параметры (тип дисков, уровень RAID), использовать возможности динамического управления емкостью (Thin Provisioning) и установленные пользователем права доступа. Виртуальные копии HP 3 РА R StoreServ позволяют создавать сотни моментальных снимков (Snapshots) логических томов, доступных либо только для чтения, либо для чтения и записи, быстро восстанавливать данные по состоянию на момент каждого снимка, удалять любые копии без влияния на другие снимки того же тома данных.
Технология удаленной репликации данных, используемая в массивах HP 3PAR StoreServ, позволяет передавать данные между любыми моделями массива, поддерживает репликацию на несколько сайтов, выполняется как по IP, так и Fibre Channel каналам, обеспечивает балансировку загрузки каналов передачи данных, поддерживает различные уровни RAID и типы дисков для исходного тома и копии, обеспечивает управление копированием из единого окна. Необходимо также отметить, что для удаленной репликации по IP можно использовать встроенные Ethernet-порты массива.
Обеспечение согласованности данных при online-копировании. ПО Recovery Manager
При создании копий данных средствами дискового массива без остановки приложений, работающих с этими данными, имеется риск получить несогласованную копию, т. к. часть информации может храниться в буферах приложений и/или системы управления базами данных. Администраторам системы приходится писать специальные скрипты, обеспечивающие выгрузку данных из памяти сервера на диск и последующее копирование.
Устанавливаемое на сервере ПО HP 3PAR Recovery Manager предназначено для гарантированного автоматического создания согласованных копий средствами массива 3PAR для VMwarevSphere, Microsoft® Hyper-V, Microsoft® Exchange, Oracle и Microsoft® SQL. Дополнительно ПО HP StoreOnce Recovery Manager Central (RMC) интегрирует основное хранилище HP 3PAR StoreServ с системами резервного копирования HP StoreOnce. Это позволяет копировать данные напрямую, без использования специализированного ПО, что упрощает и ускоряет процесс создания резервных копий.
Управление качеством облуживания. Priority Optimization
Функции виртуализации массивов HP 3PAR StoreServ дают возможность консолидировать разнообразные задачи в рамках одной системы хранения данных. В таких условиях может возникнуть конфликт за ресурсы между различными приложениями.
ПО HP 3PAR Priority Optimization (QoS) предоставляет администратору полный контроль над производительностью системы. Необходимой уровень качества обслуживания задается с помощью пороговых значений и минимальных плановых показателей для таких параметров, как количество операций ввода/вывода в секунду, пропускная способность и время отклика для конкретного приложения. Назначение приоритетов для различных правил QoS позволяет системе автоматически перераспределять ресурсы, необходимые для поддержания требуемого уровня сервиса.
Технология HP 3PAR Adaptive Flash Cache (AFC)
Операции случайного чтения небольшими блоками могут являться одной из наиболее сложных нагрузок для любой системы хранения данных, при этом такая нагрузка характерна для приложений. В большинстве случаев, при запросе на произвольное чтение, блок данных отсутствует в кэш-памяти массива и должен быть считан непосредственно с диска. Существует вероятность повторного чтения того же блока пока данные еще находятся в системном кэше. Подобные запросы обрабатываются гораздо быстрее. Увеличивая объем быстрой памяти можно увеличить вероятность таких запросов.
Функционал HP 3PAR Adaptive Flash Cache позволяет использовать емкость SSD накопителей для расширения системной кэш-памяти, Благодаря этому операции случайного чтения ускоряются — снижается время отклика и повышается производительность. Adaptive Flash Cache является частью базового функционала всех массивов HP 3PAR StoreServ начиная с версии HP 3PAR OS 3.2.1. Эффективность работы AFC можно оценить с помощью встроенной утилиты Adaptive Flash Cache Simulator, даже если в системе не установлены SSD-диски.
Файловые сервисы HP ЗРАR File Persona
HP 3PAR File Persona Software Suite позволяет расширить область применения дисковых массивов HP 3PAR StoreServ за счет предоставления файлового и объектного доступа к данным. В то время как блочный доступ больше подходит для виртуализации и баз данных, файловый доступ используется для консолидации файловых каталогов, корпоративных разделяемых ресурсов и облачных приложений.
Файловые протоколы SMB, NFS и REST API поддерживаются стандартными контроллерами обновленной конвергентной линейки HP 3PAR StoreServ 7000. Поэтому единый интерфейс управления и функционал систем хранения данных HP 3PAR доступны также и для файловых сервисов. Защита данных гарантируется на нескольких уровнях. Для хранилища файлов возможно создание моментальных снимков (Snapshots). Дополнительно поддерживается антивирусное ПО, резервное копирование/восстановление по протоколу NDMP и удаленная репликация с помощью функционала HP3PAR Remote Сору.
Функционал Thin Deduplication
ПО HP 3PAR Thin Deduplication обеспечивает аппаратную, с помощью специализированного набора микросхем ASIC, дедупликацию в режиме реального времени для SSD-накопителей. Контрольные суммы входящих блоков данных сравниваются с уже существующими в таблице быстрого поиска и только уникальные данные записываются на диск.
Технология Thin Deduplication сокращает расходы на хранение, повышает эффективность использования флэш-памяти и продлевает срок ее жизни. При этом включение дедупликации практически не сказывается на производительности системы. В дополнение, функция HP 3PAR Thin Clones позволяет создавать тонкие не занимающие места клоны виртуальных машин в средах Microsoft Hyper-V и VMware ESXi.
Виртуальные домены
Система виртуальных доменов позволяет нарезать дисковый массив на изолированные между собой на логическом уровне виртуальные частные массивы. С помощью этой функции можно построить систему управления HP 3PAR StoreServ, в которой администраторы системы могут управлять ресурсами массива только в пределах выделенных им доменов.
Эта функция активно используется сервис-провайдерами для того, чтобы на одном дисковом массиве гарантировать безопасное хранение данных, принадлежащих разным клиентам или разным подразделениям. Отметим также, что виртуальные домены позволяют избежать накладных расходов, возникающих при использовании традиционной технологии логических разделов.
