Статья

Бизнес вступает в эру флэш-технологий

data
мобильная версия
, Текст: Павел Притула

Цифровизация экономики заставляет предприятия внедрять более производительные и эффективные ИТ-системы, которые позволяют выжить на рынке в условиях конкуренции. Переход к системам хранения данных на базе быстрых модулей флэш-памяти – одно из ключевых направлений модернизации физической инфраструктуры, с которым в ближайшие годы столкнутся ИТ-директора. Решения Hitachi на основе твердотельных накопителей позволяют решить новые задачи бизнеса.

Объем цифровых ресурсов предприятий стремительно растет, при этом увеличиваются требования к доступности и производительности бизнес-приложений. Расширяется объем данных, собираемых ИТ-службами – так называемый интернет вещей привел к лавинообразному росту источников, генерирующих информацию. Предприятия захлестнул огромный поток данных, которые необходимо где-то аккумулировать, обрабатывать и хранить, поэтому заказчики требуют гибкой масштабируемости систем, мгновенной репликации данных и быстро резервного копирования.

Традиционные системы, построенные на основе жестких дисков, не справляются с новыми вызовами времени. Дело в том, что в жестком диске время отклика ограничено скоростью вращения шпиндлера, на который крепятся пластины жесткого диска, в то время как для флэш-модуля ограничителем, по сути, является только скорость света. В результате у жесткого диска на обработку запроса уходит в среднем 6–7 миллисекунд, а для флэш-накопителей этот показатель снижается до 0,1 миллисекунды. Потребности в производительности заказчиков многократно увеличились, в то время как решения на основе HDD остались практически неизменными. Закрыть образовавшуюся нишу также не смогли и более скоростные гибридные системы с использованием жестких дисков и флэш, поэтому разработчики решений приступили к разработке СХД формата all-flash, которые на один-два порядка производительнее традиционных и гибридных решений.

Разумеется, переводить все задачи на твердотельные накопители не имеет смысла. Например, жесткие диски будут по-прежнему востребованы при построении архивов данных там, где не требуется постоянный оперативный доступ к данным, но критичен «срок жизни» накопителя. С другой стороны, для многих сервисов использование быстрых твердотельных накопителей – залог выживания бизнеса. Так, корпорация Coop, швейцарский лидер в области розничной торговли, перешла на инфраструктуру, полностью построенную на базе флэш-памяти. Инновационные решения помогли ИТ-службам компании в десятки раз сократить сроки реагирования на запросы, и тем самым повысить уровень удовлетворенности клиентов корпорации. Есть примеры, когда компании заменяют систему класса high-end на реплицируемое хранилище данных большой емкости (петабайт и более), целиком реализованное на основе флэш-технологий. Или проводят консолидацию нескольких многоуровневых, полностью дисковых систем в рамках реплицируемого хранилища, также построенного на флэш-памяти. В условиях современного все более конкурентного рынка предприятия уже не могут позволить себе выбирать между скоростью работы ИТ-системы и эффективностью хранения информации. Заказчики ищут возможности мгновенной репликации данных, быстрого резервного копирования, требуют от ИТ-производителей большей гибкости и масштабируемости их систем. Характер бизнес-приложений, используемых компаниями, постоянно совершенствуется: необходима более тесная интеграция в рамках информационной инфраструктуры, растут требования к доступности данных в любое время суток из любой точки мира. Учитывая эти тенденции, технологии на базе флэш-памяти становятся логичным и закономерным решением задачи модернизации ИТ-систем компаний, идущих в ногу со временем.

В четыре раза больше, в пять раз быстрее

Закрыть потребности заказчиков в высокопроизводительных решениях призвано новое поколение флэш-модулей, разработанное компанией Hitachi. Новые устройства с поточным сжатием данных FMD DC2 (flash modules with inline data compression) отличаются увеличенной емкостью хранения данных, обладают более высокой производительностью, а также более долговечны по сравнению с предшественниками. «Начинка» каждого модуля представляет собой четырехъядерный процессор, оснащенный восемью разъемами PCI, который дополняет контроллер, имеющий 32-канальное соединение с флэш-массивом. Интегрированная логика позволяет разгрузить контроллер уровня СХД и повысить эффективность использования ресурсов за счет функций, которые невозможно реализовать в стандартных интерфейсах SAS или SATA.

Базовая емкость модулей (с учетом служебной информации) увеличилась вдвое с 3,2 ТБ до 6,4 ТБ по сравнению с предыдущим поколением FMD-устройств Hitachi, а с учетом технологий сжатия полезная емкость выросла в четыре раза. Следует отметить, что сжатие данных реализуется на уровне самого модуля FMD, что позволяет избежать потери производительности. Традиционно эта функция реализуется на уровне контроллера СХД, с помощью которого пользователь определяет, какие потоки подвергать сжатию, а какие нет.

Многопоточная архитектура позволила не только нарастить емкость, но и «разогнать» скорость обработки сигналов, которая выросла на 50% при сохранении времени отклика менее 1 миллисекунды. Модули Hitachi FMD DC2 используют высокоскоростную технологию параллельной обработки, которая позволяет выполнять в пять раз больше операций ввода-вывода при записи и в три раза больше при чтении по сравнению со стандартными твердотельными накопителями (SSD). Кроме того, предусмотрена возможность организовать несколько очередей с разными приоритетами, что позволяет свести к минимуму задержки даже при высоких нагрузках. Слабым местом технологии флэш является ограниченный срок службы подобных модулей. Магнитный диск допускает практически бесконечное количество циклов записи, которое измеряется числом 10 в 15-ой степени. Возможности флэш-систем гораздо скромнее – ячейка памяти выходит из строя после 1 тыс. циклов перезаписи. Информация сохраняется в виде виртуальных страниц, которые могут быть размещены в новой физической ячейке в случае деградации старой. В модулях FMD DC2 емкость таких дополнительных ячеек увеличена на 25%. Кроме того, предусмотрен механизм исправления ошибок (ECC, Error Correction Code), который позволяет избежать преждевременной перезаписи.

Только флэш

На основе FMD DС2 была создана линейка СХД Hitachi Virtual Storage Platform (VSP) серии F, полностью основанная на флэш-памяти, а также были усовершенствованы гибридные модели VSP серии G. Платформа VSP F поддерживает до 1,4 млн операций ввода-вывода в секунду, а емкость enterprise-решений варьируется от 12,8 до 448 ТБ. В состав новой серии F входят три системы хранения – VSP F400, F600 и F800. Производительность старшей модели емкостью 256 ТБ составляет до 1,4 млн операций ввода-вывода в секунду, а пропускная способность достигает 24 Гбайт/с. В твердотельных дисковых массивах F Series используются такте же микрокоды и та же операционная система Hitachi Storage Virtualization Operating System, что и в СХД линейки G.

Железо, построенное на основе флэш-технологий, дополняет прикладное ПО, которое расширяет возможности платформ VSDP F и G, решая задачи мониторинга и управления массивами СХД. Утилита Hitachi Automation Director позволяет заказчику самостоятельно конфигурировать ресурсы, чтобы ускорить, упростить и оптимизировать развертывание новых приложений и ресурсов. Возможности Automotion Directore дополняет аналитическое приложение Data Center Analytics, с помощью которого осуществляется мониторинг производительности и планирование емкости.

Цена вопроса

В составе гибридных решений огромные массивы флэш-памяти уже используются заказчиками. Например, за все годы коммерческой реализации технологии компания Hitachi продала модули флэш-памяти общей емкостью более 250 ПБ. На данный момент рынок СХД полностью на основе твердотельных накопителей только зарождается, первые решения появились совсем недавно, поэтому пока внедрения носят единичный характер. О том, насколько технология созрела для массового тиражирования, можно будет судить по результатам этих проектов.

«Мы постоянно ищем пути модернизации базовой инфраструктуры, чтобы ускорить получение результатов бизнес-деятельности, – говорит Курт Руфер (Kurt Rufer), глава направления ИТ-инфраструктур швейцарской компании Coop. – Технологии на основе флэш-памяти обеспечивают нам тот уровень производительности и отказоустойчивости, который необходим для того, чтобы своевременно реагировать на потребности бизнеса сегодня и в будущем». Схожего мнения придерживается Г.С. Рави Кумар (G. S. Ravi Kumar), ИТ-директор индийской компании Gati Limited, работающей в области логистики: «В нашей быстро развивающейся отрасли всегда существовала потребность в уменьшении времени отклика приложений и снижении затрат на обслуживание ЦОД. Благодаря решениям Hitachi Data Systems на основе флэш-памяти эти цели из недостижимых и высоко амбициозных становятся вполне реальными».

Аналитики IDC полагают, что мировой рынок полностью твердотельных систем ожидает бурный рост. В среднесрочной перспективе он будет расти на 22,5% в год, и в 2019 г. выручка производителей решений от поставки от продуктов all-flash превысит $5 млрд. Технологии нового типа будут «отъедать» долю ранка у HDD СХД на основе дорогостоящих магнитных дисков со скоростью вращения более 15 тыс. оборотов минуту. В Hitachi подсчитали, что решение на основе FMD DC2 обойдется на 28% дешевле, чем жесткий диск 15K RVM (совершающий 15 тыс. оборотов в минуту), а при сжатии в соотношении 2:1 разница в цене составит уже целых 64%. Экономия достигается, в том числе, за счет более низкого энергопотребления, расходов на охлаждение и сокращения занимаемой в дата-центре площади.

Павел Лебедев