Odborná sekcia
NVMe Hitachi Disková pole E-Series E590 a E790
21.02.2023, 20:01
Virtuální úložné platformy (VSP) E590 a E790 jsou nejnovějšími přírůstky do produktové řady Hitachi pro střední a velké firmy, které jsou navrženy tak, aby využívaly NVMe a poskytovaly špičkový výkon v malém a cenově dostupném provedení. Řada VSP E (která zahrnuje také VSP E990) je optimalizována pro flash paměti, její firmware pracuje na vícejádrových vícevláknových procesorech Intel Xeon. Především díky optimalizacím systému SVOS nabízejí nové modely řady VSP E nejvyšší výkon dostupný v provedení 2U. V tomto blogu se budeme zabývat tím, jak společnost Hitachi vložila špičkový výkon NVMe do velmi malého balení.
Diskové systémy NVMe
Pole rady VSP E využívajú protokol NVMe, ktorý bol navrhnutý tak, aby využíval rýchle doby odozvy a paralelné IO schopnosti pamäte flash. NVMe poskytuje zjednodušenú sadu príkazov pre prístup k médiám flash cez zbernicu PCIe alebo úložnú štruktúru a umožňuje vytvoriť až 64K samostatných front, z ktorých každá má hĺbku 64K.
Využitie plného výkonu pamäte flash s protokolom NVMe vyžaduje efektívny operačný systém a pokročilé procesory, ktoré sú súčasťou najnovších polí rady VSP E. Nové technológie obsiahnuté v rade VSP E dopĺňa prepracovaná architektúra cache optimalizovaná pre flash pamäte spoločnosti Hitachi, ktorá sa zameriava na integritu dát, efektivitu a optimalizáciu výkonu.
základné špecifikácie diskov VSP E590 a VSP E790.
Hitachi Dynamic Provisioning (HDP)
Hitachi Dynamic Provisioning poskytuje mechanizmus na zoskupenie mnohých fyzických zariadení (NVMe SSD v rade VSP E) do jedného diskového poolu. Mechanizmus poolu vytvára štruktúru 42 MB strán z každého zariadenia v rámci diskových zdrojov. HDP potom predstavuje automaticky spravované zariadenia so širokými blokmi jednému alebo viacerým hostiteľom. Jednotky LUN prezentované z poolov HDP sa nazývajú zväzky s dynamickým poskytovaním (DPVOL alebo virtuálne zväzky). DPVOL majú logickú veľkosť určenú používateľom až do 256 TB. Hostiteľ pristupuje k DPVOL, ako by to bol normálny zväzok (LUN), prostredníctvom jedného alebo viacerých portov hostiteľa.
Adaptívna redukcia dát (ADR)
Adaptívna redukcia dát (Adaptive Data Reduction, ADR) pridáva k HDP kompresiu a deduplikáciu, čím výrazne zvyšuje efektívnu úložnú kapacitu poľa. Na zníženie počtu fyzických bitov potrebných na reprezentáciu dát zapísaných hostiteľom sa používa bezztrátový kompresný algoritmus. Deduplikácia odstraňuje nadbytočné kópie identických dátových segmentov a nahrádza ich ukazovateľmi na jedinú inštanciu dátového segmentu na disku. Tieto funkcie pre úsporu kapacity sú podporované v spojení s HDP, takže disky DPVOL môžu mať povolenú kompresiu alebo deduplikáciu plus kompresiu. (Deduplikácia bez kompresie nie je podporovaná). Každý DPVOL má atribút úspory kapacity, pre ktorý možno nastaviť "Zakázané", "Kompresia" alebo "Deduplikácia a kompresia". Jednotky DPVOL s jedným z nastavených atribútov úspory kapacity sa označujú ako jednotky DRDVOL (Data Reduction Vols).
Mechanizmus redukcie dát používa kombináciu metód inline a postprocessingu, aby dosiahol úsporu kapacity s minimálnou výkonnostnou režiou. Po redukcii dát je virtuálna stránka identifikovaná ako virtuálna stránka DRD a obsahuje potom ukazovatele na 8 KB segmenty uložené v rôznych fyzických stránkach v poole HDP. Počiatočné následné spracovanie redukcie dát sa vykonáva u virtuálnych stránok, ktoré nie sú DRD a u ktorých nebola zaznamenaná aktivita zápisu po dobu aspoň piatich minút. Virtuálna stránka mimo DRD je spracovaná v 8 KB segmentoch a komprimované dáta sú zapísané v logaritmickej štruktúre na nové miesta v poole, pravdepodobne na jednu alebo viac nových fyzických stránok. Ak je pre DRDVOL povolená deduplikácia, vykonáva sa následne deduplikácia na komprimovaných segmentoch dát, takže duplicitné kusy sú neplatné (po porovnaní hash a binárneho obsahu) a nahradené ukazovateľom na umiestnenie fyzického segmentu. Na pozadí sa vykonáva procedúra "Garbage collection", aby sa uvoľnilo a defragmentovalo voľné miesto vzniklé neplatnosťou dátových segmentov. Následné prepísanie už komprimovaných dát sa potom vykonáva čisto inline, aby sa dosiahlo čo najlepšieho výkonu.
Hlavnou výhodou prístupu spoločnosti Hitachi k redukcii dát je možnosť prispôsobiť nastavenia pre každú jednotku LUN. Napríklad kompresiu (ale nie deduplikáciu) je možné nakonfigurovať pre jednotky LUN, na ktorých by jedinečné kontrolné súčty databázy v každom bloku 8K mohli spôsobiť, že deduplikácia bude menej účinná. Kompresia aj deduplikácia by mohli byť povolené pre jednotky LUN hostujúce virtuálne servery, ktoré môžu obsahovať viac kópií rovnakých dát. A ak aplikácia šifruje alebo komprimuje svoje dáta na hostiteľovi, čo znemožňuje ďalšie úspory kapacity, potom možno ADR na dotknutých jednotkách LUN úplne zakázať, aby sa predišlo zbytočnej réžii. Flexibilita riešenia ADR spoločnosti Hitachi umožňuje dosiahnuť úspory kapacity u príslušných dát s čo najmenším dopadom na IO operácie serverov.
Kontroléry VSP E590 a E790
Základom systému dvoch radičov VSP rady E o veľkosti 2U je výpočtový výkon a vysokorýchlostná konektivita (ako je znázornené na nasledujúcom obrázku). Začnime pripojením kontroléra radiča diskovým radičom. Sloty diskových radičov "A" a "C" sa pripájajú k radiču prostredníctvom 16 x liniek PCIe Gen3, a majú tak k dispozícii šírku pásma 32 GB/s (16 GB/s pre odosielanie a 16 GB/s pre prijímanie). Slot "B" dostáva osem liniek PCIe Gen3, a má teda teoretickú šírku pásma 16 GB/s. Každý radič má dva viacjadrové procesory Intel Xeon, prepojené dvoma Ultra Path Interconnects (UPI), z ktorých každý podporuje až 10,4 gigatransferov za sekundu. Oba procesory pracujú ako jedna viacprocesorová jednotka (MPU) na radiči. Rovnako ako predchádzajúce generácie diskových polí Hitachi pracujú všetky procesory rady VSP E s jediným SVOS firmvérom a zdieľajú globálnu cache. Cache je rozdelená medzi jednotlivé radiče pre rýchly, efektívny a vyvážený prístup k pamäti.
Blokové schéma radičov VSP E590 a VSP E790
Každý procesor má šesť pamäťových kanálov pre pamäť DDR4, čo poskytuje až 115 GB/s na procesor teoretickej šírky pamäťového pásma (až 230 GB/s na oba procesory). Rada E má maximálnu kapacitu RAM až 6 TB (s podmienkou, že každý radič podporuje 3 TB, pričom štyri sloty pre RAM sú k dispozícii pre každú zo 4 DIMM, ktoré sú k dispozícii v každom radiči).
Radiče sú vybavené tromi pripojeniami 10GbE SFP+ pre sieťové pripojenie a využívajú pripojenia FC, a iSCSI pre pripojenia úložiska na hostiteľských systémoch. VSP E590 a E790 podporujú maximálne 256 hostiteľských pripojení (vzhľadom na ich výpočtovú kapacitu) s maximálne 16 Gbps na pripojenie, a to zaručuje, že všetky pripojenia sú rozdelené rovnomerne pre zabezpečenie optimálneho výkonu.
Podpora konvergovaných a hyperkonvergovaných infraštruktúr
V posledných rokoch, pri raste obľúbenosti konvergovaných a hyperkonvergovaných infraštruktúr, sa VSP E590 a E790 vyvinuli, aby efektívne podporovali tieto architektúry. Pri vývoji radičov Hitachi sa spojila sila týchto technológií, a ich výkon poskytuje optimálne ukladanie a manipuláciu s dátami pre širokú škálu aplikačných a podnikových požiadaviek. Hitachi je odhodlaná ponúknuť flexibilitu a výkon, ktoré sú potrebné pre moderné IT prostredie.
Škálovateľnosť a rozšíriteľnosť
Rady VSP E590 a E790 ponúkajú škálovateľnosť, ktorá sa prispôsobí potrebám vášho podniku. Umožňujú rozšírenie kapacity a výkonu bez potreby prerušiť prevádzku, čím zabezpečujú kontinuálnu dostupnosť služieb. Použitie modulárneho prístupu a jednoduchých rozšírení umožňuje pridať ďalšie diskové jednotky alebo rozšíriť RAM podľa rastúcich potrieb organizácie.
Bezpečnostné funkcie
Bezpečnosť dát je v dnešnej dobe kritickým aspektom, a preto VSP E590 a E790 implementujú množstvo bezpečnostných opatrení. Tieto funkcie zahŕňajú šifrovanie dát , ako aj ochranu proti neautorizovanému prístupu a zneužitiu dát. Hitachi sa zameriava na zabezpečenie integrácie so súčasnými politikami a praktikami bezpečnosti IT.
Údržba a správa
Rady VSP E590 a E790 sú navrhnuté tak, aby uľahčili údržbu a správu. S integrovaným softvérom Hitachi Command Suite je správa polia jednoduchá a intuitívna. Správcovia môžu efektívne monitorovať výkon, vyvážiť záťaž a zabezpečiť optimálnu prevádzku s minimálnym úsilím. Ďalšie funkcie zahŕňajú automatizáciu úloh, ktoré šetria čas a znižujú riziko chýb pri správach.