Die Verde-Plattform von Spectra Logic mit Archive-SMR-Laufwerken (ehemals Verde DPE, jetzt Teil der bestehenden Verde-Produktlinie) ist eine sekundäre Dateispeicherplattform mit Speicherkapazitäten von 48 TB bis hin zu beeindruckenden 7.1 PB Rohspeicher. Durch die Kombination der bestehenden Hardware der Spectra Verde -Familie mit Shingled Magnetic Recording (SMR)-Festplatten bietet die Verde kostengünstigen (ab 0.075 $/GB) Speicher mit hoher Kapazität für Unternehmen, Massenspeicherung, Archivierung, unstrukturierte Daten, große Dateien, wahlfreie Lesezugriffe, Massenlöschungen und Dateien, die nur selten geändert werden müssen. Die Verde-Leseköpfe sind in den Formfaktoren 2U und 4U erhältlich. Mit den optionalen 4U-Erweiterungsgehäusen lassen sich Speicherkapazitäten im PB+-Bereich erreichen, die in dieser Preisklasse nur wenige andere Plattformen bieten.
Spectra hat mehr getan, als nur einige Archivlaufwerke von Seagate in die Verde einzubauen und sie als Archivspeicheroption zu bezeichnen. Zum einen nutzt das Verde ausschließlich RAID Z3. Während jede Art von RAID Benutzern helfen kann, ihre Chancen auf Datenschutz zu erhöhen, sollte RAID Z3 bei den im Verde verwendeten Laufwerken nur einmal in über zwei Millionen Jahren Daten verlieren. Spectra hörte hier nicht auf. Ein einzelner Stripe (20 Laufwerke plus 3 für die Parität) wäre in der Lage, alle verlorenen Daten bis zu 3 vollständigen Laufwerksausfällen in einem Stripe wiederherzustellen. Damit Daten tatsächlich verloren gehen, müsste es innerhalb eines relativ kurzen Zeitfensters zu vier Laufwerksausfällen kommen, was statistisch gesehen unwahrscheinlich ist – bis zu einem Punkt, an dem „fast nie“ bequem verwendet werden könnte.
Der 20-plus-3-Streifen an sich klingt so, als ob er einen ziemlich guten Job beim Schutz von Daten machen kann. Wenn jedoch Behauptungen aufgestellt werden, dass Daten praktisch für immer geschützt sind, muss das Unternehmen, das diese Daten erstellt, die Dinge immer weiter vorantreiben, um sein Wort halten zu können. Spectra verwendet außerdem 2 Global Spares in jedem Stripe. Der Verde überwacht kontinuierlich auf Laufwerksfehler. Wenn es eines erkennt, beginnt es sofort mit der Wiederherstellung zu einem globalen Ersatz. Sobald die Neuerstellung auf dem Ersatzlaufwerk abgeschlossen ist, wird ein Administrator über das fehlerhafte Laufwerk benachrichtigt. Die Wiederherstellungsgeschwindigkeit wird mit etwa 30 MB/s oder 70 Stunden angegeben. Um die Wiederherstellungszeit zu verkürzen, wird ein intelligenter Wiederherstellungsprozess verwendet, bei dem nur die tatsächlichen Daten und nicht das gesamte Laufwerk wiederhergestellt werden. Der Neuaufbau ist so eingerichtet, dass er sich nicht negativ auf die Leistung auswirkt, da die externe Datenverschiebung Vorrang vor dem Neuaufbau der Daten hat. Die Nutzung von ZFS ermöglicht nicht nur die Vorteile von RAID Z3, sondern auch ZFS-Prüfsummen. Diese Prüfsummen überwachen kontinuierlich die Datenbeschädigung. Die Kombination von ZFS-Prüfsummen mit Parität ermöglicht es dem Verde, sich auf einzigartige Weise selbst zu reparieren, was andere RAID-Lösungen nicht können.
Während dieses Ausmaß an Datenschutz seine allgemeine Attraktivität auf eine Handvoll Anwendungsfälle beschränkt, ist die Massenspeicherung von Videos ein Anwendungsfall, der besonders interessant ist (und bald zu einem Problem für Unternehmen in fast allen Branchen werden wird). Früher war die Überwachung auf Institutionen wie den Finanzsektor, Flughäfen und einige Produktionsstätten beschränkt. Mittlerweile sind Kameras allgegenwärtig und ein kleiner, aber wachsender Anteil der Menschen verfügt über Überwachungssysteme in ihren Häusern. Die Kameras dienen auch nicht nur Sicherheitszwecken. Einzelhandelsgeschäfte können Kundeninteraktionen mit Displays und Produkten überwachen, um zu wissen, wo sie Artikel mit den besten Verkaufschancen platzieren müssen. Während aus diesen Videos Erkenntnisse gewonnen werden können, werden auch Unmengen an Filmmaterial generiert. Und es ist möglicherweise nicht so einfach, aus diesem Filmmaterial einen Wert abzuleiten. Dieses Filmmaterial muss zur späteren Überprüfung gespeichert werden, insbesondere in regulierten Branchen (z. B. Strafverfolgungsbehörden), in denen Videomaterial möglicherweise über viele Monate oder länger archiviert werden muss. In diesen Fällen ist das Filmmaterial weniger ätherisch und muss in einer Bibliothek aufbewahrt werden, die täglich wächst.
Um genügend Videoüberwachungsdaten zu erhalten, um das System unter Berücksichtigung dieses Anwendungsfalls einem Stresstest zu unterziehen, haben wir eine Partnerschaft mit Milestone Systems geschlossen. Milestone ist ein weltweit führender Anbieter von IP-Videomanagementsoftware für offene Plattformen mit über 100,000 Kunden weltweit. Milestone ist der De-facto-Standard, wenn es um Videoüberwachungssoftware für Unternehmen geht, und bietet eine Vielzahl von Produkten an, von Software bis hin zu vorinstallierten NVRs. Wir haben in diesem Test eine Kombination aus Milestone XProtect und Hunderten von simulierten Kameras verwendet, um die Spectra Verde und die zugrunde liegenden Seagate Archive-Festplatten zu betonen.
Spectra Verde-Spezifikationen
- Von Faktor: 2U-Masterknoten | 4U-Masterknoten | 4U-Erweiterungsknoten
- Kapazität: 96 TB | 200 TB | Bis zu 800 TB in 192-TB-Schritten
- Maximale Systemkapazität: 96 TB | 7.1PB Raw (1 Master, 9 Erweiterungen)
- Konnektivität: 10 Gig Base T optisch | 2x10GbE optisch (40GbE optional)
- HA-Funktionen:
- Redundantes, Hot-Plug-fähiges Kühlsystem
- Redundante Netzteile, jedes mit eigenem Wechselstromanschluss und einer LED zur Statusanzeige
- Hot-Swap-/Ersatzlaufwerke
- Redundante Data On Module (DOM)-Laufwerke für das Betriebssystem, den logischen Volume-Manager und das Dateisystem, NFS-, CIFS- und SNMP-Server sowie die Verde-Webschnittstelle
- Zugriffsprotokolle
- CIFS–SMB2
- NFS – NFS v3 – optionales Hardware-Kit für mehr Leistung
- Netzwerküberwachung und Konfigurationsunterstützung
- DHCP
- SNMP
- SMTP
- NTP
- Leistung (W): 350 aktiv, 210 im Leerlauf | 1,280 aktiv, 1,000 im Leerlauf | 775 aktiv, 640 im Leerlauf
- Leistung: Bis zu 1 GB/s
- Abmessungen (BxHxT): 17.2 x 7 x 27.5 | 17.5 x 7 x 40 | 17.2 x 3.5 x 27.5 Zoll
- Garantie: 1-Jahr
Designen und Bauen
Das Spectra Verde mit Archivlaufwerken basiert auf dem gleichen Hardware-Chassis wie der Rest der Spectra Verde-Reihe und bietet weitgehend den gleichen Funktionsumfang und die gleiche Schnittstelle – nutzt jedoch herkömmliche Festplatten mit 7,200 U/min. Um die Verde als leistungsstarkes und kostengünstiges Angebot für Archivspeicheranforderungen zu positionieren, verwendet Spectra die Archivfestplatten von Seagate, die SMR-Technologie und eine langsamere Spindelgeschwindigkeit von 5,900 U/min nutzen. Diese Laufwerke sind zu einem günstigeren Preis erhältlich als die 7,200-U/min-Modelle, sind jedoch eher auf das „Wenige schreiben, viele lesen“-Szenario ausgerichtet, das in Archivierungsanwendungsfällen zu finden ist.
Synthetische Workload-Analyse für Unternehmen
Unser NAS-Benchmark-Prozess für Unternehmen versetzt jedes Gerät in einen stabilen Zustand mit der gleichen Arbeitslast, mit der das Gerät unter einer hohen Last von 16 Threads getestet wird, mit einer ausstehenden Warteschlange von 16 pro Thread. Das Gerät wird dann in festgelegten Intervallen in mehreren Thread-/Warteschlangentiefenprofilen getestet, um die Leistung bei leichter und starker Beanspruchung zu zeigen. Da CIFS-Tests sehr schnell ihr Nennleistungsniveau erreichen, stellen wir nur die Hauptabschnitte jedes Tests grafisch dar.
Vorkonditionierung und primäre stationäre Tests:
- Durchsatz (Lese- und Schreib-IOPS-Aggregat)
Unsere Enterprise Synthetic Workload Analysis umfasst vier Profile, die auf realen Aufgaben basieren. Diese Profile wurden entwickelt, um den Vergleich mit unseren früheren Benchmarks sowie weit verbreiteten Werten wie der maximalen Lese- und Schreibgeschwindigkeit von 4K sowie dem sequenziellen Durchsatz und der Bandbreite von 8K und 128K zu erleichtern, die üblicherweise in Unternehmen gemessen werden.
- 4K
- 100 % Lesen oder 100 % Schreiben
- 100 % 4K
- 8K (sequentiell)
- 100 % Lesen oder 100 % Schreiben
- 100 % 8K
- 128K (sequentiell)
- 100 % Lesen oder 100 % Schreiben
- 100 % 128K
Während der primäre Anwendungsfall als Backup-Ziel eine sequentielle Arbeitslast ist, könnten diese mehreren Streams abhängig von der Anzahl der Systeme, die das Ziel zu einem bestimmten Zeitpunkt erreichen, wie eine zufällige Arbeitslast für den zugrunde liegenden Speicher aussehen. Während also die sequentielle Bandbreite von 128 K die wichtigste Metrik ist, die bei synthetischen Tests berücksichtigt werden sollte, kann die Berücksichtigung von 4 K-Zufalls- und 8 K-sequentiellen Metriken hilfreich sein. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Verde in erster Linie für Überwachungszwecke genutzt werden kann, von einem Unternehmen aber auch für andere Anwendungen genutzt werden könnte, auch wenn er nicht speziell dafür konzipiert ist, diese optimal zu bewältigen.
Für den 4K-Durchsatz lieferte uns der Verde eine Leseleistung von 279 IOPS und 1,012 IOPS beim Schreiben.
Bei einem 8K-Lese-/Schreibdurchsatz von 100 % lieferte uns der Verde eine Leistung von 41,847 IOPS beim Lesen und 26,411 IOPS beim Schreiben.
Bei der Umstellung auf unseren großen Block 128K konnten wir dauerhafte Schreibgeschwindigkeiten von 260.3 MB/s und Lesegeschwindigkeiten von 1.07 GB/s feststellen.
Obwohl synthetische Benchmarks in unseren Testberichten üblich sind, vermitteln sie nicht immer das klarste Bild davon, wie das Gerät in der realen Welt abschneiden wird. Und in mehreren unserer Tests führen wir Benchmarks zur Anwendungs-Workload-Analyse durch. Stattdessen haben wir einen tatsächlich simulierten Anwendungsfall verwendet, um die Leistung des Spectra Verde zu testen.
Die Umgebung umfasste das Flaggschiff-Milestone-Produkt XProtect Corporate 2016 mit 440 virtuellen Kameras.
XProtect Corporate ist eine leistungsstarke IP-Videomanagementsoftware (VMS), die für groß angelegte und hochsichere Bereitstellungen entwickelt wurde. Seine einheitliche Verwaltungsoberfläche ermöglicht eine effiziente Verwaltung des Systems, einschließlich aller Kameras und Sicherheitsgeräte, unabhängig von der Größe des Systems oder ob es über mehrere Standorte verteilt ist. Für Systeme, die ein Höchstmaß an Situationsbewusstsein und präzise Reaktion auf Vorfälle erfordern, kann XProtect Corporate Milestone XProtect Smart Wall umfassen. Zu den XProtect Corporate-Funktionen gehören erweiterte Video-Grooming-Funktionen und Verschlüsselungsfunktionen, die Unternehmen dabei helfen, die Kosten für die Videospeicherung zu senken und gleichzeitig die Integrität der Videobeweise sicherzustellen und Branchen- und Bundesvorschriften einzuhalten.
Die mehrschichtige Speicherarchitektur basiert auf der Archivierungsfunktion von XProtect. Jeder Aufzeichnungsserver wurde so konfiguriert, dass er alle 110 Kameras kontinuierlich in der direkt angeschlossenen Live-Datenbank aufzeichnet. Unser lokaler Speicher bestand aus zwei Toshiba PX04 NVMe SSDs in einem Supermicro-Server, der Intel Broadwell E5-2699 v4 CPUs mit 384 GB RAM nutzte. Zu jeder vollen Stunde sollten die Aufzeichnungsserver alle Videos, die älter als zwei Stunden sind, in der Live-Datenbank auf das Verde-Array übertragen, um sie dauerhaft in der Archivdatenbank zu speichern. Für den langfristigen Zustand des XProtect-Systems und des Verde-Arrays ist es wichtig, dass diese Archivereignisse (bei denen das Video aus der Live-Datenbank gelesen und in die Archivdatenbank geschrieben wird) diskret sind (wie in der Abbildung unten dargestellt). Wenn der Abschluss der Archivereignisse zu lange dauert, besteht die Gefahr, dass das XProtect-System die Live-Datenbank überfüllt und Videobilder oder Videoaufzeichnungen fallenlässt, bevor der Aufbewahrungszeitraum abgelaufen ist. Darüber hinaus erfordert das Verde-System Zeiträume mit inaktiver Festplattenaktivität, in denen sich die SMR-Festplatten von hohen Schreiblasten erholen können.
Die Software- und VM-Topologie des Systems umfasste eine VM, die den XProtect Corporate Management Server hostet, den Management Client zur Verwaltung des gesamten Systems und den XProtect Smart Client zur Anzeige von Live- und aufgezeichneten Videos. Es gab vier Hochleistungs-VMs, von denen jede einen XProtect-Aufzeichnungsserver unterstützte, der mit 110 virtualisierten Kamerastreams verbunden war und diese aufzeichnete. Die Kamera-Streams betrugen jeweils etwa 5 Mbit/s. Dadurch entsteht eine Gesamtsystemaufnahme von über 2 Gbit/s.
Bei 440 laufenden Kameras haben wir eine Probezeit von 25 Stunden genommen, um die Schreibleistung auf dem Verde zu sehen. Die Kameras erreichten einen Spitzenwert von etwa 630 MB/s. Wenn die Kameras während des Tests ausgeschaltet wurden, kann man erkennen, dass die Leistung auf 0 sank.
Wenn wir uns auf eine einzelne Stunde konzentrieren, können wir sehen, dass die Schreibleistung ziemlich konstant bleibt, knapp über 600 MB/s.
Wenn wir diesen Schritt noch einmal auf fünf Minuten ausdehnen, können wir sehen, dass die Schreibleistung zwischen 400 MB/s und etwa 900 MB/s schwankte, mit einem Durchschnitt von knapp über 600 MB/s.
Fazit
Die Spectra Verde-Familie ist ein 2U- oder 4U-NAS, das speziell für die Archivierung und die Speicherung großer Datenmengen entwickelt wurde. Die Verde mit Archivlaufwerken nutzt die SMR-HDD-Technologie unter Verwendung der 8-TB-Archivfestplatten von Seagate. Das Unternehmen nutzte die SMR-Technologie und integrierte sie in seine eigene Archivtechnologie, um das volle Potenzial von SMR auszuschöpfen. Interessant ist, dass Spectra den perfekten Anwendungsfall für SMR erkannte und diesen Anwendungsfall in seine Matching-Technologie übernahm, um mit der zunehmenden Belastung dieses Datentyps umzugehen, ohne die Art und Weise zu ändern, wie Speicher im Unternehmen verbraucht wird.
Daher verfügt Verde über eine begrenzte Anzahl von Anwendungsfällen und es ist wichtig sicherzustellen, dass unsere Tests diese Anwendungsfälle widerspiegeln. In diesem Fall macht es keinen Sinn, unser normales Spektrum an Anwendungsbenchmarks auszuführen. Wenn wir dieses NAS beispielsweise mit mehreren Mandanten und unterschiedlichen Arbeitslasten testen würden, würde es offensichtlich nicht so gut funktionieren. Der Spectra Verde wurde speziell dafür entwickelt, große Datenmengen aufzunehmen und auf ein Medium zu schreiben, wo sie lange Zeit verbleiben und kaum oder gar keinen Zugriff haben. Damit ist das Verde eher ein Bandersatzgeschäft als ein vollwertiges Primärspeicher-NAS.
Zu diesem Zweck haben wir uns mit Milestone zusammengetan, um den Großteil der Tests durchzuführen und den Verde in seiner natürlichen Umgebung zu zeigen. Durch die Nutzung von Milestone zur Orchestrierung von 440 virtuellen Kameras haben wir eine Umgebung geschaffen, die der eines mittelgroßen Casinos oder vielleicht einer Gemeinde ähnelt. Wir haben den Rekorder-Server mit einem großen RAM-Footprint und NVMe-Speicher ausgestattet, um sicherzustellen, dass wir dem Verde einen möglichst breiten Löschschlauch für die Aufnahme zur Verfügung stellen. Das Fazit ist, dass das System die Schreibereignisse problemlos verarbeitete, während der Aufzeichnungsserver voll war, und die Daten mit etwa 600 MB/s einspeiste. Tatsächlich könnte der Verde wahrscheinlich mehr bewältigen, wir haben in unserer Testumgebung lediglich andere Ressourcen übertroffen.
Spectra Logic hat hier mit dem Verde etwas ziemlich Ordentliches geschafft. Sie haben eine neue HDD-Technologie entwickelt, die speziell darauf ausgelegt ist, nahezu konstante sequentielle Schreibvorgänge zu ermöglichen, die sich im Laufe der Zeit kaum verändern, sehr ähnlich dem Profil von Bändern. In dem von uns entworfenen Überwachungsanwendungsfall ist die Ausführung perfekt, der Verde macht genau das, was er soll. Kombiniert man diese Ausführung mit der Verfügbarkeit von RAID Z3 und den Preisvorteilen der Festplatten pro TB, ist Verde eine erstklassige Lösung für diese und ähnliche Workloads.
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