Spectra Logic 的 Verde 儲存平台（原 Verde DPE，現已併入現有 Verde 產品線）採用歸檔 SMR 硬碟，是一款輔助文件儲存平台，提供從 48TB 到驚人的 7.1PB 原始儲存容量的解決方案。 Verde 利用現有的Spectra Verde系列硬件，結合疊瓦式磁記錄 (SMR) 硬碟，為企業級應用、大容量存儲、歸檔、非結構化數據、大文件、隨機讀取、批量刪除以及不經常更改的文件提供經濟實惠（低至 0.075 美元/GB）的高容量存儲方案。 Verde 儲存頭提供 2U 和 4U 兩種規格，並提供 4U 擴充架，以實現其他同價位平台鮮有的 PB 級以上容量。
Spectra 所做的不僅僅是將一些 Seagate Archive 驅動器放入 Verde 並將其稱為 Archive 存儲選項。 一方面，Verde 專門使用 RAID Z3。 雖然任何種類的 RAID 都可以幫助用戶增加數據保護的機會，但對於 Verde 中使用的驅動器，RAID Z3 在超過 20 萬年內應該只會丟失一次數據。 光譜並沒有就此止步。 單個條帶（3 個驅動器加上 3 個用於奇偶校驗）將能夠恢復任何丟失的數據，最多並包括一個條帶中的 4 個完整驅動器故障。 要真正丟失數據，必須在相當短的時間內出現 XNUMX 個驅動器故障，這在統計上是不太可能的——以至於“幾乎從不”可以輕鬆使用。
20+3 條帶本身聽起來好像可以很好地保護數據。 但是，當聲稱基本上永遠保護數據時，製造它們的公司必須不斷將事情提升到一個新的水平，以言出必行。 Spectra 還在每個條帶中使用 2 個全局備用。 Verde 持續監控驅動器故障。 當它檢測到一個時，它會立即開始重建為全局備用。 在備用驅動器上完成重建後，管理員會收到壞驅動器的通知。 重建速度大約為 30MB/s 或 70 小時。 為了幫助減少重建時間，使用了智能重建過程，其中僅重建實際數據而不是整個驅動器。 重建的設置不會對性能產生不利影響，因為外部數據移動將優先於重建數據。 ZFS 的使用不僅可以實現 RAID Z3 的優勢，還可以實現 ZFS 校驗和。 這些校驗和持續監控數據是否損壞。 ZFS 校驗和與奇偶校驗的結合將使 Verde 能夠以其他 RAID 解決方案無法做到的獨特方式進行自我修復。
雖然這種數據保護量限制了它對少數用例的整體吸引力，但一個特別有趣的用例（並且很快將成為幾乎所有行業的公司的一個問題）是大容量視頻存儲。 過去，監控僅限於金融部門、機場和一些製造業等機構。 現在，攝像頭變得無處不在，一小部分人在家中安裝了監控系統，但這一比例在不斷增加。 這些攝像頭也不僅僅用於安全目的。 零售店可以監控客戶與陳列和產品的互動，以了解將商品放在哪里以獲得最佳銷售機會。 雖然可以從這些視頻中獲得見解，但也會生成大量鏡頭。 從這段鏡頭中獲得價值可能並不那麼容易確定。 需要存儲這些素材以供日後查看，尤其是在受監管的行業（如執法部門），這些行業可能需要將視頻素材存檔數月或更長時間。 在這些情況下，素材就不那麼空靈了，需要保存在一個每天都在增長的庫中。
為了獲得足夠的視頻監控數據以針對此用例對系統進行壓力測試，我們與 Milestone Systems 合作。 Milestone 是開放平台 IP 視頻管理軟件的全球領導者，在全球擁有超過 100,000 家客戶。 Milestone 是企業級視頻監控軟件的事實標準，提供從軟件到預裝 NVR 的各種產品。 在本次審查中，我們結合使用了 Milestone XProtect 和數百個模擬攝像機來強調 Spectra Verde 和底層希捷存檔硬盤。
Spectra Verde 規格
- 來自因素：2U 主節點 | 4U主節點 | 4U擴展節點
- 容量：96TB | 200TB | 高達 800TB，增量為 192TB
- 最大系統容量：96TB | 7.1PB Raw（1 Master，9 擴展）
- 連接性：10 Gig Base T 光纖 | 2x10GbE 光纖（40GbE 可選）
- 醫管局特點：
- 冗餘、可熱插拔的冷卻系統
- 冗餘電源，每個都有自己的交流電源連接器和一個 LED 來指示狀態
- 熱插拔/備用驅動器
- 用於操作系統、邏輯捲管理器和文件系統、NFS、CIFS 和 SNMP 服務器以及 Verde Web 界面的冗餘模塊上數據 (DOM) 驅動器
- 訪問協議
- CIFS-SMB2
- NFS – NFS v3 – 用於提高性能的可選硬件套件
- 網絡監控和配置支持
- 的DHCP
- SNMP
- SMTP
- NTP
- 功率 (W)：350 活躍，210 空閒 | 1,280 個活躍，1,000 個空閒 | 775 活躍，640 空閒
- 性能：高達 1GB/秒
- 尺寸（寬 x 高 x 深）：17.2 x 7 x 27.5 | 17.5 x 7 x 40 | 17.2 x 3.5 x 27.5 英寸
- 保固：1年
設計和建造
帶有存檔驅動器的 Spectra Verde 與 Spectra Verde 系列的其他產品建立在相同的硬件機箱上，它提供許多相同的功能集和界面，但利用傳統的 7,200RPM HDD。 為了將 Verde 定位為滿足檔案存儲需求的高容量和低成本產品，Spectra 使用了 Seagate Archive HDD，它使用 SMR 技術和較慢的 5,900RPM 主軸速度。 這些驅動器的價格低於 7,200RPM 型號，但更適合歸檔用例中的“少寫多讀”場景。
企業綜合工作負載分析
我們的企業 NAS 基準測試流程將每台設備預先設置為穩定狀態，工作負載與設備將在 16 個線程的重負載下進行測試，每個線程有 16 個未完成隊列。 然後在多個線程/隊列深度配置文件中以設定的時間間隔測試設備，以顯示輕度和重度使用情況下的性能。 由於 CIFS 測試很快達到其額定性能水平，我們只繪製出每個測試的主要部分。
預處理和初級穩態測試：
- 吞吐量（讀+寫 IOPS 聚合）
我們的企業綜合工作負載分析包括四個基於實際任務的配置文件。 開發這些配置文件是為了更輕鬆地與我們過去的基準測試以及廣泛發布的值（例如最大 4K 讀寫速度以及連續 8K 和 128K 吞吐量和帶寬）進行比較，這在企業中很常見。
- 4K
- 100% 讀取或 100% 寫入
- 100% 4K
- 8K（連續）
- 100% 讀取或 100% 寫入
- 100% 8K
- 128K（連續）
- 100% 讀取或 100% 寫入
- 100% 128K
雖然作為備份目標的主要用例是順序工作負載，但取決於在給定點達到目標的系統數量，這些多個流對於底層存儲來說可能看起來像是隨機工作負載。 因此，雖然 128K 連續帶寬是綜合測試中需要注意的主要指標，但考慮 4K 隨機和 8K 連續指標可能會有所幫助。 在 Verde 可能主要用於監視之類的東西，但也可以被企業用於其他應用程序的情況下尤其如此，即使不是專門為以理想方式解決這些問題而設計的。
對於 4K 吞吐量，Verde 為我們提供了 279 IOPS 的讀取性能和 1,012 IOPS 的寫入性能。
查看 8K 100% 讀/寫吞吐量，Verde 為我們提供了 41,847 IOPS 讀取和 26,411 IOPS 寫入性能。
切換到我們的大塊 128K，我們看到了 260.3MB/s 的持續寫入速度和 1.07GB/s 的讀取速度。
雖然綜合基準測試在我們的評測中很常見，但它們並不總能清楚地描繪出設備在現實世界中的表現。 在我們的一些評論中，我們運行應用程序工作負載分析基準。 取而代之的是，我們採用了一個實際的模擬用例來測試 Spectra Verde 的性能。
環境包括具有 2016 個虛擬攝像頭的旗艦 Milestone 產品 XProtect Corporate 440。
XProtect Corporate 是一款功能強大的 IP 視頻管理軟件 (VMS)，專為大規模和高安全性部署而設計。 其統一管理界面可實現系統的高效管理，包括所有攝像頭和安全設備，無論系統大小或是否分佈在多個站點。 對於要求最高態勢感知和對事件做出精確響應的系統，XProtect Corporate 可以包括 Milestone XProtect Smart Wall。 XProtect Corporate 功能包括高級視頻整理功能和加密功能，可幫助組織降低視頻存儲成本，同時確保視頻證據的完整性並遵守行業和聯邦法規。
多層存儲架構建立在 XProtect 的歸檔功能之上。 每個記錄服務器都配置為將所有 110 台攝像機連續記錄到直接連接的實時數據庫中。 我們的本地存儲由 Supermicro 服務器內的兩個 Toshiba PX04 NVMe SSD 組成，利用具有 5GB RAM 的 Intel Broadwell E2699-4 v384 CPU。 在每個小時的頂部，記錄服務器計劃將實時數據庫中超過 2 小時的任何視頻傳輸到 Verde 陣列，以便永久存儲在存檔數據庫中。 這些存檔事件（視頻從實時數據庫讀取並寫入存檔數據庫）是離散的（如下圖所示）對於 XProtect 系統和 Verde 陣列的長期健康非常重要。 如果存檔事件需要很長時間才能完成，則 XProtect 系統可能會在保留期到期之前溢出實時數據庫並丟失視頻幀或錄製視頻。 此外，Verde 系統需要一段時間的空閒磁盤活動，SMR HDD 可以從繁重的寫入工作負載中恢復過來。
該系統的軟件和 VM 拓撲包括一台託管 XProtect Corporate 管理服務器的 VM、用於管理整個系統的管理客戶端以及用於查看實時和錄製視頻的 XProtect 智能客戶端。 有四個高性能 VM，每個都支持連接到並記錄 110 個虛擬攝像機流的 XProtect 記錄服務器。 每個攝像機流大約為 5Mbps。 這會創建超過 2Gbps 的總系統攝取量。
在運行 440 個攝像頭的情況下，我們採集了 25 小時的樣本，以查看 Verde 上的寫入性能。 攝像機的峰值約為 630MB/s。 當性能下降到 0 時，可以看到相機在測試期間何時關閉。
深入研究一個小時，我們可以看到寫入性能保持相當穩定，剛好超過 600MB/s。
同樣，將這一步驟進一步延長到五分鐘，我們可以看到寫入性能在 400MB/s 和大約 900MB/s 之間反彈，平均略高於 600MB/s。
結語
Spectra Verde 系列是專為歸檔和大數據存儲而設計的 2U 或 4U NAS。 帶有存檔驅動器的 Verde 利用希捷 8TB 存檔硬盤驅動器的 SMR 硬盤驅動器技術。 該公司利用 SMR 技術並將其與自己的存檔技術相結合，以釋放 SMR 的全部潛力。 有趣的是，Spectra 看到了 SMR 的完美用例，並將此用例採用到其匹配技術中，以在不改變企業存儲消耗方式的情況下處理這種數據類型不斷增加的足跡。
因此，Verde 有一組狹窄的用例，重要的是要看到我們的測試反映了這些用例。 在這種情況下，運行我們正常範圍的應用程序基準測試沒有意義。 例如，如果我們用多租戶和不同的工作負載測試這個 NAS，它顯然不會表現得那麼好。 Spectra Verde 專為獲取大量數據並將其寫入介質而設計，這些數據將在介質中保存很長時間而幾乎沒有訪問權限。 這使 Verde 更像是磁帶更換業務，而不是成熟的主存儲 NAS。
為此，我們與 Milestone 合作進行了大部分測試，在其原生環境中展示了 Verde。 利用 Milestone 來協調 440 個虛擬攝像機，我們創建了一個類似於中型賭場或市政當局可能使用的環境。 我們用大 RAM 佔用空間和 NVMe 存儲增強了記錄器服務器，以確保我們為 Verde 提供盡可能寬的消防水帶以攝取。 最重要的是，當記錄服務器填滿時，系統愉快地消耗了寫入事件，以大約 600MB/s 的速度插入數據。 事實上，Verde 可能可以處理更多，我們剛剛在我們的測試環境中超過了其他資源。
Spectra Logic 在這裡用 Verde 做了一些非常巧妙的事情。 他們圍繞一種新的 HDD 技術進行了設計，該技術專門設計用於支持近乎恆定的順序寫入，這種寫入不會隨時間發生太大變化，與磁帶的配置文件非常相似。 在我們設計的監控用例中，執行是完美的，Verde 完全按照它應該做的去做。 將此執行與 RAID Z3 可用性和 HDD 的每 TB 定價優勢相結合，Verde 是此類工作負載和類似工作負載的頂級解決方案。
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