O Verde da Spectra Logic com unidades Archive SMR (anteriormente Verde DPE e agora incorporado à linha de produtos Verde existente) é uma plataforma secundária de armazenamento de arquivos que oferece capacidades de solução que variam de 48 TB até impressionantes 7.1 PB de armazenamento bruto. Aproveitando o existente espectro verde Hardware familiar combinado com Discos Shingled Magnetic Recording (SMR), o Verde oferece armazenamento de alta capacidade acessível (a partir de US$ 0.075/GB) para empresas, armazenamento em massa, arquivamento, dados não estruturados, arquivos grandes, leituras aleatórias, exclusões em massa e arquivos que precisarão de alterações pouco frequentes. As unidades principais Verde estão disponíveis em fatores de forma 2U ou 4U, com prateleiras de expansão 4U oferecidas para atingir as faixas de capacidade PB+ que poucas outras plataformas oferecem nessa faixa de preço.
O Verde da Spectra Logic com unidades Archive SMR (anteriormente Verde DPE e agora incorporado à linha de produtos Verde existente) é uma plataforma secundária de armazenamento de arquivos que oferece capacidades de solução que variam de 48 TB até impressionantes 7.1 PB de armazenamento bruto. Aproveitando o existente espectro verde Hardware familiar combinado com Discos Shingled Magnetic Recording (SMR), o Verde oferece armazenamento de alta capacidade acessível (a partir de US$ 0.075/GB) para empresas, armazenamento em massa, arquivamento, dados não estruturados, arquivos grandes, leituras aleatórias, exclusões em massa e arquivos que precisarão de alterações pouco frequentes. As unidades principais Verde estão disponíveis em fatores de forma 2U ou 4U, com prateleiras de expansão 4U oferecidas para atingir as faixas de capacidade PB+ que poucas outras plataformas oferecem nessa faixa de preço.
A Spectra fez mais do que simplesmente colocar algumas unidades Seagate Archive no Verde e chamá-lo de opção de armazenamento de arquivo. Por um lado, o Verde usa exclusivamente RAID Z3. Embora qualquer variedade de RAID possa ajudar os usuários a aumentar suas chances de proteção de dados, o RAID Z3 deve perder dados apenas uma vez em mais de dois milhões de anos para as unidades usadas no Verde. A Spectra não parou por aí. Uma única faixa (20 unidades mais 3 para paridade) seria capaz de recuperar todos os dados perdidos até e incluindo 3 falhas de unidade completa em uma faixa. Para que os dados sejam realmente perdidos, teria que haver 4 falhas de unidade em uma janela bastante curta, o que é estatisticamente improvável - a ponto de "quase nunca" poder ser usado confortavelmente.
A faixa 20-mais-3 por si só soa como se pudesse fazer um bom trabalho protegendo os dados. Mas quando são feitas alegações sobre a proteção de dados essencialmente para sempre, a empresa que as faz precisa continuar levando as coisas para o próximo nível para cumprir sua palavra. Spectra também usa 2 Sobressalentes Globais em cada faixa. O Verde monitora continuamente as falhas da unidade. Quando detecta um, ele começa a reconstruir imediatamente para um Global Spare. Depois que a reconstrução é concluída no sobressalente, um administrador é notificado sobre a unidade defeituosa. A velocidade de reconstrução é cotada em aproximadamente 30 MB/s ou 70 horas. Para ajudar a reduzir o tempo de reconstrução, um processo de reconstrução inteligente é usado onde apenas os dados reais são reconstruídos em vez de toda a unidade. A reconstrução é configurada de forma que não afete negativamente o desempenho, pois a movimentação de dados externos terá prioridade sobre a reconstrução dos dados. As utilizações do ZFS não apenas habilitam os benefícios do RAID Z3, mas também habilitam as somas de verificação do ZFS. Essas somas de verificação monitoram continuamente a corrupção de dados. A combinação de ZFS Checksums com paridade permitirá que o Verde se autorrecupere de uma maneira única que outras soluções RAID não são capazes de fazer.
Embora essa quantidade de proteção de dados limite seu apelo geral a alguns casos de uso, um caso de uso que é particularmente interessante (e logo se tornará um problema para empresas de quase todos os setores) é o armazenamento de vídeo em massa. A vigilância costumava ser relegada a instituições como o setor financeiro, aeroportos e algumas indústrias. Agora as câmeras estão se tornando onipresentes com uma pequena, mas crescente parcela de pessoas que possuem sistemas de vigilância em suas casas. As câmeras também não estão sendo usadas apenas para fins de segurança. As lojas de varejo podem monitorar as interações dos clientes com displays e produtos para saber onde colocar os itens para obter a melhor chance de venda. Embora haja insights a serem obtidos com esses vídeos, também haverá toneladas de filmagens geradas. E derivar valor dessa filmagem pode não ser tão fácil de determinar. Esta filmagem precisa ser armazenada para revisão em uma data posterior, especialmente em setores regulamentados (como aplicação da lei), que podem precisar arquivar imagens de vídeo por muitos meses ou mais. Nesses casos, a filmagem é menos etérea e precisa ser mantida em uma biblioteca que cresce a cada dia.
Para obter dados de vigilância por vídeo suficientes para testar o sistema com esse caso de uso em mente, fizemos uma parceria com a Milestone Systems. A Milestone é líder global em software de gerenciamento de vídeo IP de plataforma aberta com mais de 100,000 clientes em todo o mundo. Milestone é o padrão de fato quando se trata de software de vigilância por vídeo de nível empresarial e oferece uma variedade de produtos, desde software até NVRs pré-carregados. Usamos uma combinação de Milestone XProtect e centenas de câmeras simuladas para enfatizar o Spectra Verde e os HDDs Seagate Archive subjacentes nesta análise.
Especificações Spectra Verde
- Do Fator: Nó Mestre 2U | Nó Mestre 4U | Nó de Expansão 4U
- Capacidade: 96TB | 200 TB | Até 800 TB em incrementos de 192 TB
- Capacidade Máxima do Sistema: 96TB | 7.1PB Raw (1 Master, 9 expansões)
- Conectividade: 10 Gig Base T óptica | 2x10GbE óptico (40GbE opcional)
- Recursos HA:
- Sistema de refrigeração redundante e hot-pluggable
- Fontes de alimentação redundantes, cada uma com seu próprio conector de alimentação CA e um LED para indicar o status
- Unidades hot-swap/sobressalentes
- Unidades redundantes Data On Module (DOM) para o sistema operacional, gerenciador de volume lógico e sistema de arquivos, servidores NFS, CIFS e SNMP e a interface da web Verde
- Protocolos de acesso
- CIFS-SMB2
- NFS – NFS v3 – kit de hardware opcional para maior desempenho
- Monitoramento de rede e suporte de configuração
- DHCP
- SNMP
- SMTP
- NTP
- Potência (W): 350 ativa, 210 ociosa | 1,280 ativos, 1,000 ociosos | 775 ativos, 640 ociosos
- Desempenho: Até 1GB/s
- Dimensões (LxAxP): 17.2 x 7 x 27.5 | 17.5 x 7 x 40 | 17.2 x 3.5 x 27.5 polegadas
- Garantia: 1 anos
Design e Construção
O Spectra Verde com unidades de arquivo é construído no mesmo chassi de hardware que o resto da linha Spectra Verde, que oferece muito do mesmo conjunto de recursos e interface, mas aproveita HDDs tradicionais de 7,200 RPM. Para posicionar o Verde como uma oferta de alta capacidade e baixo custo para as necessidades de armazenamento de arquivos, a Spectra usa os HDDs Seagate Archive, que usam a tecnologia SMR e uma velocidade de eixo mais lenta de 5,900 RPM. Essas unidades têm um preço mais baixo do que os modelos de 7,200 RPM, mas são mais voltadas para um cenário de “escrever poucos, ler muitos” encontrado em casos de uso de arquivamento.
Análise de Carga de Trabalho Sintética Corporativa
Nosso processo de benchmark NAS corporativo pré-condiciona cada dispositivo em estado estacionário com a mesma carga de trabalho com a qual o dispositivo será testado sob uma carga pesada de 16 threads, com uma fila pendente de 16 por thread. O dispositivo é então testado em intervalos definidos em vários perfis de profundidade de encadeamento/fila para mostrar o desempenho sob uso leve e pesado. Como os testes CIFS atingem seus níveis de desempenho nominal muito rapidamente, apenas representamos graficamente as seções principais de cada teste.
Testes de pré-condicionamento e estado estacionário primário:
- Rendimento (Agregado de IOPS de Leitura+Gravação)
Nossa Enterprise Synthetic Workload Analysis inclui quatro perfis baseados em tarefas do mundo real. Esses perfis foram desenvolvidos para facilitar a comparação com nossos benchmarks anteriores, bem como valores amplamente publicados, como velocidade máxima de leitura e gravação de 4K, bem como taxa de transferência e largura de banda sequencial de 8K e 128K, que é comumente medida na empresa.
- 4K
- 100% de leitura ou 100% de gravação
- 100% 4K
- 8K (Sequencial)
- 100% de leitura ou 100% de gravação
- 100% 8K
- 128K (Sequencial)
- 100% de leitura ou 100% de gravação
- 100% 128K
Embora o caso de uso principal como destino de backup seja uma carga de trabalho sequencial, dependendo do número de sistemas que atingem o destino em um determinado ponto, esses vários fluxos podem parecer uma carga de trabalho aleatória para o armazenamento subjacente. Portanto, embora a largura de banda sequencial de 128K seja a principal métrica a ser observada no teste sintético, as métricas aleatórias de 4K e sequenciais de 8K podem ser úteis a serem consideradas. Isso é especialmente verdadeiro no caso em que o Verde pode ser usado principalmente para algo como vigilância, mas também pode ser usado por uma empresa para outras aplicações, mesmo que não tenha sido projetado especificamente para lidar com elas de maneira ideal.
Para taxa de transferência de 4K, o Verde nos deu desempenho de leitura de 279 IOPS e 1,012 IOPS de gravação.
Olhando para a taxa de transferência de 8% de leitura/gravação de 100K, o Verde nos deu um desempenho de 41,847 IOPS de leitura e 26,411 IOPS de gravação.
Mudando para nosso grande bloco de 128K, vimos velocidades de gravação sustentadas de 260.3 MB/s e velocidades de leitura de 1.07 GB/s.
Embora os benchmarks sintéticos sejam comuns em nossas análises, eles nem sempre mostram a imagem mais clara de como o dispositivo funcionará no mundo real. E em várias de nossas análises, executamos benchmarks de análise de carga de trabalho de aplicativos. Em vez disso, pegamos um caso de uso simulado real para testar o desempenho do Spectra Verde.
O ambiente incluiu o carro-chefe da Milestone, XProtect Corporate 2016, com 440 câmeras virtuais.
O XProtect Corporate é um poderoso software de gerenciamento de vídeo IP (VMS) projetado para implantações em grande escala e de alta segurança. Sua interface de gerenciamento unificado permite a administração eficiente do sistema, incluindo todas as câmeras e dispositivos de segurança, independentemente do tamanho do sistema ou se ele está distribuído em vários locais. Para sistemas que exigem consciência situacional suprema e resposta precisa a incidentes, o XProtect Corporate pode incluir o Milestone XProtect Smart Wall. Os recursos do XProtect Corporate incluem funções avançadas de preparação de vídeo e recursos de criptografia que ajudam as organizações a reduzir os custos de armazenamento de vídeo, garantindo a integridade das evidências de vídeo e a conformidade com os regulamentos federais e do setor.
A arquitetura de armazenamento multicamadas foi desenvolvida com base no recurso de arquivamento do XProtect. Cada servidor de gravação foi configurado para gravar todas as 110 câmeras continuamente no banco de dados ao vivo conectado diretamente. Nosso armazenamento local consistia em dois Toshiba PX04 NVMe SSDs dentro de um servidor Supermicro, aproveitando as CPUs Intel Broadwell E5-2699 v4 com 384 GB de RAM. No início de cada hora, os servidores de gravação foram programados para transferir qualquer vídeo com mais de 2 horas no Live Database para a matriz Verde para armazenamento permanente no Archive Database. É importante para a integridade a longo prazo do sistema XProtect e do array Verde que esses eventos de arquivo (onde o vídeo é lido do banco de dados ao vivo e gravado no banco de dados de arquivo) sejam discretos (como visto na figura abaixo). Se os eventos de arquivamento demorarem muito para serem concluídos, o sistema XProtect corre o risco de estourar o Live Database e descartar quadros de vídeo ou gravar sobre vídeo antes que seu período de retenção expire. Além disso, o sistema Verde requer períodos de atividade de disco ociosa, em que os HDDs SMR podem se recuperar de cargas de trabalho pesadas de gravação.
O software e a topologia VM do sistema incluíam uma VM hospedando o XProtect Corporate Management Server, o Management Client para administração de todo o sistema e o XProtect Smart Client usado para visualizar vídeo ao vivo e gravado. Havia quatro VMs de alto desempenho, cada uma suportando um XProtect Recording Server conectado e gravando 110 fluxos de câmeras virtualizadas. Os fluxos da câmera eram de aproximadamente 5 Mbps cada. Isso cria uma ingestão total do sistema de mais de 2 Gbps.
Com 440 câmeras funcionando, tiramos uma amostra de 25 horas para ver o desempenho de gravação no Verde. As câmeras atingiram um pico de cerca de 630 MB/s. Pode-se ver quando as câmeras foram desligadas durante o teste, pois o desempenho caiu para 0.
Analisando em uma única hora, podemos ver o desempenho de gravação permanecendo razoavelmente estável, ao norte de 600 MB/s.
Novamente, dando um passo adiante para cinco minutos, podemos ver que o desempenho de gravação saltou entre 400 MB/s e cerca de 900 MB/s, com uma média um pouco acima de 600 MB/s.
Conclusão
A Família Spectra Verde é um NAS 2U ou 4U projetado especificamente para arquivamento e armazenamento de grandes volumes de dados. O Verde com unidades de arquivo aproveita a tecnologia SMR HDD usando os HDDs de arquivo de 8 TB da Seagate. A empresa aproveitou a tecnologia SMR e a integrou à sua própria tecnologia de arquivo para liberar todo o potencial do SMR. O que é interessante é que a Spectra viu o caso de uso perfeito para SMR e adotou esse caso de uso em sua tecnologia correspondente para lidar com as pegadas crescentes desse tipo de dados sem alterar a forma como o armazenamento é consumido na empresa.
Como tal, o Verde tem um conjunto restrito de casos de uso e é importante ver que nossos testes refletem esses casos de uso. Executar nossa gama normal de benchmarks de aplicativos não faz sentido neste caso. Por exemplo, se testássemos este NAS com vários locatários e cargas de trabalho variadas, obviamente ele não funcionaria tão bem. O Spectra Verde foi projetado especificamente para pegar grandes quantidades de dados e gravá-los em um meio onde permanecerá por muito tempo com pouco ou nenhum acesso. Isso coloca o Verde mais no negócio de substituição de fita do que em um NAS de armazenamento primário completo.
Para isso, fizemos parceria com a Milestone para fazer a maior parte dos testes, mostrando o Verde em seu ambiente nativo. Aproveitando o Milestone para orquestrar 440 câmeras virtuais, criamos um ambiente semelhante ao que um cassino de médio porte ou talvez um município pode usar. Ampliamos o servidor do gravador com uma grande área de ocupação de RAM e armazenamento NVMe, para garantir que fornecemos ao Verde a mangueira de incêndio mais larga possível para ingestão. O resultado final é que o sistema consumiu alegremente os eventos de gravação à medida que o servidor de gravação foi preenchido, ingerindo os dados a cerca de 600 MB/s. Na verdade, o Verde provavelmente poderia lidar com mais, acabamos de superar outros recursos em nosso ambiente de teste.
A Spectra Logic fez algo bem legal aqui com o Verde. Eles projetaram em torno de uma nova tecnologia de HDD especificamente arquitetada para favorecer gravações sequenciais quase constantes que não são alteradas muito ao longo do tempo, muito semelhantes ao perfil da fita. No caso de uso de vigilância que projetamos, a execução é perfeita, o Verde faz exatamente o que deveria. Combine essa execução com a disponibilidade de RAID Z3 e os benefícios de preço por TB dos HDDs, e o Verde é uma solução de primeira classe para esta e outras cargas de trabalho semelhantes.
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