Spectra LogicのアーカイブSMRドライブ搭載Verde（旧Verde DPE、現在は既存のVerde製品ラインに統合）は、48TBから驚異的な7.1PBの生ストレージ容量まで対応可能なセカンダリファイルストレージプラットフォームです。既存のSpectra VerdeファミリーハードウェアとSMR（Shingled Magnetic Recording）ディスクを組み合わせることで、Verdeはエンタープライズ、バルクストレージ、アーカイブ、非構造化データ、大容量ファイル、ランダム読み取り、一括削除、および変更頻度の低いファイル向けに、手頃な価格（$0.075/GBから）で大容量ストレージを提供します。Verdeヘッドユニットは2Uと4Uのフォームファクタで提供され、4U拡張シェルフを追加することで、この価格帯では他にほとんど見られないPB+の容量範囲を実現できます。
Spectra は、単に Seagate Archive ドライブを Verde に追加し、それを Archive ストレージ オプションと呼ぶだけではありませんでした。まず、Verde は RAID Z3 を独占的に使用します。どのような種類の RAID もユーザーがデータ保護の可能性を高めるのに役立ちますが、RAID Z3 では、Verde で使用されるドライブのデータ損失は 20 万年以上に 3 回だけです。スペクトラはそこで止まりませんでした。 3 つのストライプ（4 ドライブとパリティ用の XNUMX ドライブ）では、XNUMX つのストライプ内で最大 XNUMX つのドライブ全体の障害が発生した場合でも、失われたデータを復元できます。実際にデータが失われるには、かなり短い期間内に XNUMX 台のドライブに障害が発生する必要がありますが、統計的にその可能性は低く、「ほとんど」快適に使用できないほどです。
20 プラス 3 ストライプ自体は、データを保護するのにかなり優れた仕事ができるように思えます。しかし、データを実質的に永久に保護するという主張がなされると、それを作成する企業は、その言葉どおりにするために、物事を次のレベルに引き上げ続けなければなりません。 Spectra は各ストライプで 2 つのグローバル スペアも使用します。 Verde はドライブの障害を継続的に監視します。検出すると、すぐにグローバル スペアへの再構築が開始されます。スペアでの再構築が完了すると、管理者に不良ドライブが通知されます。再構築速度はおよそ 30MB/s または 70 時間と見積もられています。再構築時間を短縮するために、ドライブ全体ではなく実際のデータのみが再構築されるインテリジェントな再構築プロセスが使用されます。再構築は、データの再構築よりも外部データの移動が優先されるため、パフォーマンスに悪影響を及ぼさないように設定されます。 ZFS を利用すると、RAID Z3 の利点が得られるだけでなく、ZFS チェックサムも有効になります。これらのチェックサムは、データの破損を継続的に監視します。 ZFS チェックサムとパリティを組み合わせることで、Verde は他の RAID ソリューションでは不可能な独自の方法で自己修復することができます。
この量のデータ保護では、その全体的な魅力は少数のユースケースに限定されますが、特に興味深い (そしてすぐにほぼすべての業界の企業にとって問題になる) 1 つのユースケースは、大容量ビデオ ストレージです。監視はかつて、金融部門、空港、一部の製造業などの機関に委ねられていました。現在、カメラは至るところに普及しており、自宅に監視システムを導入している人も少数ではありますが増えています。カメラはセキュリティ目的だけで使用されているわけではありません。小売店は、顧客のディスプレイや製品とのやり取りを監視して、販売の可能性を最も高めるために商品をどこに配置すればよいかを知ることができます。これらのビデオから得られる洞察はありますが、大量の映像も生成されることになります。そして、この映像から価値を引き出すのは、それほど簡単ではないかもしれません。この映像は、特に規制された業界（法執行機関など）では、後日確認するために保存する必要があり、数カ月以上にわたってビデオ映像をアーカイブする必要がある場合があります。このような場合、映像はあまり現実的ではないため、日々増え続けるライブラリに保存する必要があります。
この使用例を念頭に置いてシステムのストレス テストを行うのに十分なビデオ監視データを取得するために、私たちは Milestone Systems と提携しました。 Milestone は、オープン プラットフォームの IP ビデオ管理ソフトウェアの世界的リーダーであり、世界中で 100,000 を超える顧客を抱えています。 Milestone は、エンタープライズ グレードのビデオ監視ソフトウェアの事実上の標準であり、ソフトウェアからプリロードされた NVR まで、さまざまな製品を提供しています。このレビューでは、Spectra Verde と基盤となる Seagate Archive HDD に重点を置くために、Milestone XProtect と数百台のシミュレートされたカメラを組み合わせて使用しました。
スペクトラベルデの仕様
- ファクターから: 2U マスター ノード | 4U マスター ノード | 4U拡張ノード
- 容量: 96TB | 200TB | 800TB 単位で最大 192TB
- 最大システム容量: 96TB | 7.1PB Raw (1 マスター、9 拡張)
- 接続: 10 Gig Base T 光 | 2x10GbE オプティカル (40GbE オプション)
- HA の機能:
- ホットプラグ対応の冗長冷却システム
- 冗長電源。それぞれに独自の AC 電源コネクタとステータスを示す LED が付いています。
- ホットスワップ/スペアドライブ
- オペレーティング システム用の冗長 Data On Module (DOM) ドライブ、論理ボリューム マネージャーとファイル システム、NFS、CIFS、SNMP サーバー、および Verde Web インターフェイス
- アクセスプロトコル
- CIFS-SMB2
- NFS – NFS v3 – パフォーマンス向上のためのオプションのハードウェア キット
- ネットワークの監視と構成のサポート
- DHCP
- SNMP
- SMTP
- NTP
- 電力 (W): 350 アクティブ、210 アイドル | 1,280 アクティブ、1,000 アイドル | 775 アクティブ、640 アイドル
- パフォーマンス: 最大 1GB/秒
- 寸法 (幅×高さ×奥行き): 17.2 x 7 x 27.5 | 17.5×7×40 | 17.2×3.5×27.5インチ
- 保証：1年
設計と構築
Spectra Verde with Archive Drives は、残りの Spectra Verde 製品ラインと同じハードウェア シャーシ上に構築されており、ほとんど同じ機能セットとインターフェイスを提供しますが、従来の 7,200RPM HDD を活用しています。 Verde をアーカイブ ストレージのニーズを満たす大容量かつ低コストの製品として位置付けるために、Spectra は SMR テクノロジーと低速の 5,900RPM スピンドル速度を使用する Seagate Archive HDD を使用しています。これらのドライブは、7,200RPM モデルよりも低価格で提供されますが、アーカイブのユースケースで見られる「書き込みは少なく、読み取りは多い」シナリオに特化しています。
エンタープライズ総合ワークロード分析
当社のエンタープライズ NAS ベンチマーク プロセスでは、各デバイスが 16 スレッドの高負荷 (スレッドあたり 16 の未処理のキュー) の下でテストされるのと同じワークロードで定常状態になるように事前調整します。次に、デバイスは複数のスレッド/キューの深さのプロファイルで設定された間隔でテストされ、軽い使用状況と重い使用状況でのパフォーマンスが示されます。 CIFS テストは定格パフォーマンス レベルに非常に早く到達するため、各テストの主要セクションのみをグラフ化します。
プレコンディショニングおよび一次定常状態テスト:
- スループット (読み取り+書き込み IOPS 合計)
当社のエンタープライズ合成ワークロード分析には、実際のタスクに基づいた 4 つのプロファイルが含まれています。これらのプロファイルは、過去のベンチマークや、最大 8K の読み取りおよび書き込み速度、企業内で一般的に測定されるシーケンシャル 128K および XNUMXK のスループットと帯域幅などの広く公開されている値との比較を容易にするために開発されました。
- 4K
- 100% 読み取りまたは 100% 書き込み
- 100% 4
- 8K（シーケンシャル）
- 100% 読み取りまたは 100% 書き込み
- 100% 8
- 128K（シーケンシャル）
- 100% 読み取りまたは 100% 書き込み
- 100% 128
バックアップ ターゲットとしての主な使用例は順次ワークロードですが、特定の時点でターゲットに到達するシステムの数によっては、これらの複数のストリームが基盤となるストレージにとってランダムなワークロードのように見える可能性があります。したがって、合成テストでは 128K のシーケンシャル帯域幅が注目すべき主な指標ですが、4K のランダム指標と 8K のシーケンシャル指標も考慮すると役立つ場合があります。これは、Verde が主に監視などの用途に使用される場合に特に当てはまりますが、理想的な方法でそれらに対処するように特別に設計されていない場合でも、企業によって他の用途にも使用される可能性があります。
4K スループットの場合、Verde は読み取り 279 IOPS と書き込み 1,012 IOPS のパフォーマンスを実現しました。
8K 100% 読み取り/書き込みスループットを見ると、Verde は読み取り 41,847 IOPS、書き込み 26,411 IOPS のパフォーマンスを示しました。
大規模なブロック 128K に切り替えると、260.3MB/秒の持続的な書き込み速度と 1.07GB/秒の読み取り速度が確認されました。
私たちのレビューでは合成ベンチマークがよく使われていますが、それらはデバイスが現実世界でどのように動作するかについて常に明確に描写しているわけではありません。また、いくつかのレビューでは、アプリケーションのワークロード分析ベンチマークを実行しています。その代わりに、実際のシミュレートされたユースケースを使用して、Spectra Verde のパフォーマンスをテストしました。
この環境には、2016 台の仮想カメラを備えた主力マイルストーン製品 XProtect Corporate 440 が含まれていました。
XProtect Corporate は、大規模かつ高セキュリティの導入向けに設計された強力な IP ビデオ管理ソフトウェア (VMS) です。統合管理インターフェイスにより、システムの規模や複数のサイトに分散しているかどうかに関係なく、すべてのカメラやセキュリティ デバイスを含むシステムを効率的に管理できます。最高の状況認識とインシデントへの正確な対応が求められるシステムの場合、XProtect Corporate には Milestone XProtect Smart Wall を含めることができます。 XProtect Corporate の機能には、ビデオ証拠の整合性を確保し、業界および連邦規制に準拠しながら、組織がビデオ ストレージ コストを削減するのに役立つ高度なビデオ グルーミング機能と暗号化機能が含まれています。
多層ストレージ アーキテクチャは、XProtect のアーカイブ機能に基づいて構築されました。各録画サーバーは、110 台のカメラすべてを直接接続されたライブ データベースに継続的に録画するように構成されていました。ローカル ストレージは、Supermicro サーバー内の 04 つの Toshiba PX5 NVMe SSD で構成され、2699GB の RAM を搭載した Intel Broadwell E4-384 v2 CPU を活用しました。録画サーバーは、各時間の終わりに、ライブ データベース内の XNUMX 時間より古いビデオを Verde アレイに転送し、アーカイブ データベースに永続的に保存するようにスケジュールされていました。 XProtect システムと Verde アレイの両方の長期的な健全性にとって、これらのアーカイブ イベント（ビデオがライブ データベースから読み取られ、アーカイブ データベースに書き込まれる）が個別であることが重要です（下の図に示すように）。アーカイブ イベントの完了に時間がかかりすぎると、XProtect システムはライブ データベースをオーバーフローさせ、ビデオのフレームをドロップしたり、保存期間が終了する前にビデオを録画したりする危険性があります。さらに、Verde システムでは、SMR HDD が重い書き込みワークロードから回復できるよう、アイドル状態のディスク アクティビティの期間が必要です。
システムのソフトウェアと VM トポロジには、XProtect Corporate Management Server、システム全体を管理するための Management Client、およびライブおよび録画ビデオの表示に使用される XProtect Smart Client をホストする 110 つの VM が含まれていました。 5 つの高性能 VM があり、それぞれが接続された XProtect Recording Server をサポートし、2 個の仮想化カメラ ストリームを記録しました。カメラのストリームはそれぞれ約 XNUMXMbps でした。これにより、システムの合計取り込み量が XNUMXGbps を超えます。
Verde での書き込みパフォーマンスを確認するために、440 台のカメラを実行して 25 時間のサンプルを撮りました。カメラのピーク速度は約 630MB/秒でした。テスト中にカメラがシャットダウンされ、パフォーマンスが 0 になったことがわかります。
600 時間まで掘り下げてみると、書き込みパフォーマンスが XNUMXMB/s を少し上回る程度で、かなり安定していることがわかります。
これをさらに 400 分に進めると、書き込みパフォーマンスが 900MB/s から約 600MB/s の間で跳ね返り、平均が XNUMXMB/s をわずかに上回ることがわかります。
結論
Spectra Verde ファミリーは、アーカイブと大規模データ ストレージ向けに特別に設計された 2U または 4U NAS です。アーカイブ ドライブを備えた Verde は、Seagate の 8TB アーカイブ HDD を使用した SMR HDD テクノロジーを活用しています。同社は SMR テクノロジーを活用し、それを独自のアーカイブ テクノロジーと統合して、SMR の可能性を最大限に引き出しました。興味深いのは、Spectra が SMR に最適なユースケースを見出し、企業内でのストレージの消費方法を変えることなく、このデータ タイプのフットプリントの増加に対処するために、このユースケースを自社のマッチング テクノロジーに採用したことです。
そのため、Verde のユースケースは限られており、テストがこれらのユースケースを反映しているかどうかを確認することが重要です。この場合、通常のあらゆるアプリケーション ベンチマークを実行することは意味がありません。たとえば、この NAS をマルチテナントおよびさまざまなワークロードでテストした場合、明らかにそれほど良好なパフォーマンスは得られません。 Spectra Verde は、大量のデータを取得し、アクセスがほとんどなくても長期間保存されるメディアにそれを書き込むように特別に設計されています。これにより、Verde は本格的なプライマリ ストレージ NAS というよりも、テープ代替ビジネスとして位置付けられます。
そのために、私たちは Milestone と協力してテストの大部分を行い、Verde をネイティブ環境で表示しました。 Milestone を活用して 440 台の仮想カメラを調整し、中規模のカジノや自治体が使用するものと同様の環境を作成しました。レコーダー サーバーを大規模な RAM フットプリントと NVMe ストレージで強化し、Verde が取り込むことができるできるだけ広い消防ホースを提供できるようにしました。肝心なのは、録画サーバーがいっぱいになると、システムは書き込みイベントを順調に消費し、約 600 MB/秒でデータを読み込んでいるということです。実際、Verde はおそらくもっと多くの処理を処理できるはずですが、テスト環境で他のリソースを上回っただけです。
Spectra Logic は Verde で非常に巧妙なことを行っています。彼らは、テープのプロファイルとよく似た、時間の経過とともにあまり変化しない、ほぼ一定のシーケンシャル書き込みを優先するように特別に設計された新しい HDD テクノロジーを中心に設計しました。私たちが設計した監視ユースケースでは、実行は完璧で、Verde は期待どおりの動作を正確に実行します。この実行と RAID Z3 の可用性および HDD の TB あたりの価格設定の利点を組み合わせると、Verde はこのワークロードおよび同様のワークロードに対するトップクラスのソリューションとなります。
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