Door Kimberly Robinson, Performance Engineer, LSI Corporation
Met de komst van solid-state-disk-technologie, dalende kosten van vluchtig geheugen met hoge snelheid, de lage kosten van SATA en de betrouwbaarheid van SAS, is optimale organisatie en integratie van nieuwe opslagtechnologieën moeilijker geworden. Er zijn mogelijkheden om veelgebruikte 'hot'-gegevens op snellere media met een kortere latentie te plaatsen, terwijl zelden gebruikte gegevens op media met een hogere latentie en lagere kosten achterblijven.
Met al deze keuzes die beschikbaar zijn voor IT-opslagprofessionals, is er een enorme kans om op een innovatieve manier kosten-, prestatie- en capaciteitsstatistieken te gebruiken om de ideale locatie voor gebruikersgegevens te bepalen. In dit artikel wordt besproken hoe opslaglagen de prestaties en betrouwbaarheid in gemengde opslagomgevingen aanzienlijk kunnen verbeteren, de cache van het hostbesturingssysteem aanvullen en verbeteren, terwijl de kosten worden geoptimaliseerd.
De servers van vandaag bieden veel verschillende functies, en hoewel we generalisaties kunnen maken, produceert elke applicatie zijn eigen unieke werklastkarakteristiek. Bovendien zijn de prestatiebehoeften afhankelijk van de huidige belasting en eventuele QOS-vereisten. Hoewel opslagomgevingen meer opties hebben dan ooit tevoren, waardoor ze beter kunnen worden aangepast, voegen ze tegelijkertijd meer complexiteit toe en maken ze het plannen van opslagprestatiecapaciteit moeilijker. Prestatiecapaciteitsplanning vereist kennis van applicatie-I/O-kenmerken, capaciteits- en prestatiegroeivereisten, schijf- en opslagprestatiekenmerken, gegevensbeschermingsbehoeften en bedrijfsbudget.
Meer opties = meer controle
Moderne opslagcontrollers hebben een overvloed aan opties: nieuwe en samengestelde RAID-typen, premiumfuncties, geavanceerde cache-opties en varianten van hardware-offloading voor elk budget. De geavanceerde ingebouwde processors van tegenwoordig hebben intelligente opslagcontrollers nog capabeler gemaakt, waardoor ze hun mogelijkheden kunnen uitbreiden en kunnen transformeren als er nieuwe technologieën opduiken.
Schijftechnologieën vormen geen uitzondering op de opkomst van nieuwe opties. Serial Attached SCSI (SAS) is ontworpen om zowel SATA als SAS te integreren, zodat beide interfaces kunnen worden gecombineerd om een aangepaste storage-backend te creëren op basis van individuele kosten en prestatiebehoeften. De populariteit van SATA ligt voornamelijk in de uitstekende kosten per capaciteit, maar vanuit het oogpunt van prestaties biedt het de laagste algehele prestaties. SAS biedt aanzienlijk hogere prestaties en verbeterde betrouwbaarheid, maar tegen hogere kosten. Een andere optie zijn Solid State Disk (SSD)-technologieën die beschikbaar zijn in zowel SATA- als SAS-interfaces. SSD's bieden verbazingwekkend hogere willekeurige prestaties dan roterende media, maar tegen een hogere prijs.
Wat de complexiteit nog vergroot, zijn de prestatieresultaten voor verschillende RAID-typen. Optimaliseren voor uw werklast vereist inzicht in uw specifieke I/O-kenmerken en weten hoe u dat kunt omrekenen naar het ideale RAID-type op basis van uw beschikbaarheidsbehoeften.
Als we ons concentreren op RAID 10, kunt u duidelijk zien dat sommige schijftypen beter geschikt zijn voor verschillende toepassingen, waarbij SSD's gemiddeld ongeveer 6.5x meer kosten dan 15K RPM 6Gb SAS-schijven. Toch bieden niet alle applicaties een 6.5x hogere prestatie in de echte wereld.
Elke IT-professional heeft zich waarschijnlijk wel eens de vraag gesteld: "hoeveel roterende schijven zijn er nodig om dezelfde prestaties te leveren als een goed presterende SSD?" Het is een goed denkproces, maar in de echte wereld is het waarschijnlijk dat slechts een deel van de werkelijke opslagcapaciteit op een bepaald moment zal worden gebruikt. Cache-architecturen zijn al tientallen jaren met succes ontworpen op basis van deze aanname. Wat als u uw opslag zou kunnen bouwen met verschillende opslagmedia met verschillende kosten- en prestatiekenmerken?
Het wordt te moeilijk
Opslagleveranciers erkennen dat met de prevalentie van niet-uniforme media-architecturen, die gelaagdheid het beste van alle werelden biedt. Opslaglagen is een eenvoudig concept; plaats de meest gebruikte gegevens op de snelst beschikbare media, terwijl koude gegevens op langzamere media blijven staan. Tiering verschilt van caching doordat de capaciteit van alle deelnemende logische schijven kan worden gebruikt voor opslag van gebruikersgegevens. Hoewel dit geen nieuw concept is, maakt het traditioneel geen deel uit van de opslagintelligentie, maar de ontwrichtende technologie van SSD heeft nieuwe kansen gecreëerd.
Laten we eens kijken naar een voorbeeld van hoe opslaglagen kunnen helpen in een databaseomgeving. De ACME-corporatie ontwerpt een nieuwe SQL-server en op basis van hun ervaringen uit het verleden weten ze de volgende informatie.
- 4 Terabyte aan opslagruimte
- 3% is hot (~ 125 GB) en wordt 65% van de tijd gebruikt.
- 6% wordt 250% van de tijd met tussenpozen gebruikt (~25 GB).
- De som-rest bestaat uit koude gegevens die 10% van de tijd worden gebruikt.
- De database is toegankelijk in formaten van 8KB, met een lees-schrijfverhouding van ongeveer 2:1.
- Er zijn acht slots beschikbaar voor schijven.
Een ideale kostengevoelige oplossing die ons naar 4 TB brengt, zou zijn om een logisch apparaat te creëren dat de vereiste prestatieoplossing biedt voor elke gegevenslaag, zowel wat betreft I/O's per seconde als reactietijden.
Laten we eens kijken naar de homogene schijfalternatieven.
Hieronder vindt u een samenvattende vergelijking van de drie opslaginfrastructuuropties. Het is duidelijk dat de gelaagde optie niet alleen lagere kosten per databasetransactie biedt, maar ook meer dan zes keer meer IOP's-capaciteit produceert dan een oplossing met alleen SATA, en meer dan drie keer de pure SAS-oplossing, met meer capaciteit dan de andere voorstellen.
Veel oplossingen kunnen worden gebouwd op basis van prestatie-, kosten-, capaciteits- of vastgoedbeperkingen. Dit is slechts één voorbeeld dat duidelijk de kostenvoordelen van een gelaagde oplossing benadrukt. Dit kan natuurlijk handmatig worden gedaan, ervan uitgaande dat: u al precies weet welke bestanden intensief zullen worden gebruikt; de mogelijkheid hebben om ze fysiek te scheiden op verschillende media; en de hot data is niet tijdelijk of dynamisch.
Voors en tegens van Storage Tiering
Storage tiering biedt het beste van alle werelden. Door gebruik te maken van meerdere soorten media, kunnen kosten en prestaties worden geoptimaliseerd en kan er op eerder serverruimte worden bespaard. Overweeg dit: om hetzelfde aantal database-IOP's te bereiken als mogelijk in het tiering-voorbeeld, zijn meer dan vijftig SATA-schijven nodig, waardoor de vereisten voor stroom en rackruimte aanzienlijk toenemen. Intelligente tiering kan zorgen voor een dynamische omgeving waarin veelgebruikte gegevens continu en automatisch op de snelste media worden geplaatst. Er kunnen zelfs mogelijkheden bestaan waarbij de meest kritieke gegevens op volumes met hoge beschikbaarheid kunnen worden geplaatst, of gegevens die toegankelijk zijn voor geografisch ver verwijderde locaties, kunnen worden gekopieerd naar lokale opslagfaciliteiten.
Ondanks de voordelen van tiering, zijn er enkele nadelen waarmee rekening moet worden gehouden. Hoewel de taak van het identificeren en correct opslaan van de hot data automatisch wordt uitgevoerd, moet het bouwen van een goed opslagsubsysteem dat voldoet aan uw huidige en groeiende eisen nog steeds op maat worden ontworpen door een opslagprofessional. Een ander potentieel nadeel is dat onder een storage tiering-model, hoewel het logische volume eruit zou zien als een enkele schijf, het volume verdeeld kan zijn over meerdere fysieke schijfgroepen. Door hardwarematige RAID-bescherming te gebruiken, kan de kans op gegevensverlies worden verkleind.
We bevinden ons in het tijdperk van een perfecte storm van technologie: drastisch toenemende behoeften aan opslagcapaciteit, meer schijfopties dan ooit tevoren, hogere prestatie-eisen door de stijgende populariteit van digitale zakelijke transacties, toenemende verwerkingsdichtheid en de behoefte aan betere bescherming van onze meest waardevol bezit, gegevens. Tiering stelt u in staat om te profiteren van de lage SATA-opslagkosten, de veiligheid en betrouwbaarheid van enterprise SAS en de hoge prestaties van SSD's, allemaal in één bundel.
Kimberly Robinson werkt als performance engineer bij de Engenio Storage Division van LSI Corporation . Ze houdt zich al meer dan tien jaar bezig met het optimaliseren van opslagoplossingen voor grote OEM's.
Amazon