Наш очередной обзор принципов построения и рыночного позиционирования современных дисковых массивов статьей посвящен системам старшего класса (high-end). Напомним, что первые две статьи цикла, в которых рассматривались системы начального уровня и среднего класса, опубликованы в «Бестселлерах IT-рынка» № 1 и 2 за текущий год*.

Классический high-end — от монолитности к модульности

В соответствии со своим названием системы хранения класса high-end должны обеспечивать максимальные показатели производительности, масштабируемости и доступности данных, а также поддержку серверов с разными операционными системами, что позволяет использовать их для обслуживания критических для бизнеса приложений и консолидации хранения в корпоративном дата-центре. Первой такой системой стал выпущенный в начале 1990-х дисковый массив EMC Symmetrix, первоначально разработанный для работы с мэйнфреймами, но в последующих поколениях реализовавший поддержку серверов с открытой архитектурой. EMC Symmetrix помимо различных функций защиты от локальных сбоев массива (например, механизм RAID и зеркалирование дисков) реализовал технологию SRDF для репликации данных между массивами, установленными на разных площадках, что обеспечивает доступность данных даже при крупной аварии на основном дата-центре и позволяет построить катастрофоустойчивую конфигурацию серверов и систем хранения. Это положило начало созданию распределенных СХД.

Отличительными характеристиками систем high-end стали высокая масштабируемость дискового массива (некоторые модели текущих поколений поддерживают более 2 тыс. накопителей), максимальная производительность ввода/вывода за счет использования внутреннего сверхскоростного коммутатора или матрицы, использование нескольких десятков контроллеров и дублирование основных компонентов (за счет чего обеспечивается отсутствие «точки единичного отказа», т.е. гарантируется, что система продолжит работу в случае отказа одного компонента), поддержка широкого спектра серверных платформ, включая мэйнфреймы и другие «закрытые» архитектуры (например, IBM AS/400, HP AlphaServer и HP NonStop), и большое число портов для подключения серверов. В СХД старшего класса в качестве основных накопителей применяются самые надежные и быстрые диски класса Enterprise (сначала это были винчестеры SCSI, затем их сменили диски Fibre Channel (FC), а теперь их постепенно вытесняют винчестеры SAS и твердотельные накопители SSD). С середины прошлого десятилетия системы high-end стали поддерживать и относительно дешевые SATA-диски большой емкости, что позволило организовать внутри массива два уровня хранения с разными уровнями оперативности доступа к данным, надежности и стоимости хранения — оперативные данные хранятся на дисках Enterprise, а архивные — на накопителях SATA (в некоторых массивах на дисках Enterprise реализуется еще один уровень хранения — самые востребованные оперативные данные записываются на дисках со скоростью вращения 15 тыс. оборотов/мин, а остальные оперативные данные — на дисках со скоростью 10 тыс. оборотов/мин). Наиболее известные модели high-end с основными характеристиками приведены в таблице.

Успехи первого поколения EMC Symmetrix заставили и других вендоров выпустить свои системы хранения класса high-end, и в 1999 г. на рынок вышли IBM Shark (нынешний IBM DS8000) и Hitachi Lightning, который HP по OEM-соглашению с Hitachi поставляла как XP (сейчас текущее поколение дисковых массивов Hitachi называется VSP, а его OEM-версия — HP P95000). За основу управляющих модулей Shark разработчики взяли Unix-серверы IBM на базе процессоров POWER, а Hitachi в своих массивах использовала свой опыт разработки IBM-совестимых мэйнфреймов.

Все три перечисленные выше семейства high-end-СХД имели монолитную архитектуру — они состояли из одного или нескольких специальных шкафов, внутри которых устанавливались контроллеры массива и дисковые полки. Основное применение классических массивов уровня high-end — это системы хранения для катастрофоустойчивого комплекса мэйнфреймов или Unix-серверов старшего класса, на которых развернуто критическо-важное для бизнеса компании приложение (например, ERP-система крупного предприятия, АБС банка или биллинговая система сотового оператора), даже относительно короткий простой которого может привести к весьма ощутимым убыткам.

Стоимость high-end-систем даже в минимальной конфигурации (из одного шкафа с несколькими десятками дисков) составляет несколько сот тысяч долларов, а цена их максимальной конфигурации может приближаться к десяти миллионам долларов. Разумеется, такие цены ограничивали круг потенциальных покупателей подобных систем крупными заказчиками, для бизнеса которых жизненно важно обеспечить круглосуточную работу основных ИТ-систем.

Еще одной особенностью первого поколения систем уровня high-end было широкое использование в массиве специальных заказных микросхем (ASIC), которые существенно увеличивали затраты на разработку и производство массива, и, как следствие, его стоимость.

С начала прошлого десятилетия в СХД высшего уровня постоянно совершенствуются возможности виртуализации. В 2004 г. компания Hitachi реализовала в своих системах USP (предшественниках современных моделей VSP) возможность подключения к массиву внешних дисков, которые с помощью виртуализации объединяются в логические тома массива. Эта функция продвигалась как возможность расширить, причем за относительно небольшие деньги, дисковое пространство массива и, используя внешние диски для хранения второстепенных данных, с помощью одного массива реализовать многоуровневое хранение, а также продлить жизненный цикл устаревших дисковых массивов. Тем не менее на практике виртуализацию внешних дисков чаще всего применяют для миграции данных со старого массива на новый при обновлении платформы СХД, а для реализации многоуровневого хранения более эффективным оказалась установка внутри массива SATA-дисков. Примерно с 2007 г. производители high-end-систем с помощью виртуализации внедрили функцию динамического выделения дискового пространства массива (thin provisioning), благодаря которой приложениям можно «с запасом» выделять емкость из логического тома и постепенно, по мере исчерпания емкости, добавлять в него физические диски. Thin provisioning позволяет сократить первоначальные затраты на покупку массива — заказчик приобретает именно столько дисков, сколько ему требуется сегодня, и затем прозрачно для приложений устанавливает в массив дополнительные диски. Последняя новинка виртуализации хранения — это автоматическое перемещение данных между уровнями хранения, которое в последнем поколении EMC Symmetrix VMAX выполняется с помощью технологии FAST.

Особенностью этой системы хранения EMC является модульная конфигурация и использование в аппаратной платформе стандартных компонентов, включая серверные процессоры Intel Xeon и диски SATA. Hitachi также применила модульность в системе VSP (и соответственно HP P9500), которая вышла год спустя после VMAX. Хотя в основе этого массива японской корпорации по-прежнему лежит специализированный коммутатор на базе ASIC, она первой из производителей систем high-end полностью отказалась от использования дисков и межсоединений на базе интерфейса Fibre Channel, заменив его на интерефейс SAS, а также стала поддерживать в массиве VSP 2,5-дюймовые накопители. Поскольку диски SAS существенно дешевле накопителей Fibre Channel (FC), их применение позволило снизить стоимость массива, а интерфейс SAS значительно упростил интеграцию в массив дисков большой емкости с SATA-интерфейсом. Кроме того, компания EMC выпустила рассчитанные на средний бизнес и филиалы крупных корпораций специальные конфигурации Symmetrix VMAXe и VMAX SE, в которых снижена верхняя планка масштабирования емкости и отсутствует поддержка мэйнфреймов. Другие вендоры пока не последовали этому примеру, но, думается, что тенденция будет подхвачена, тем более что у предшественника Hitachi VSP была аналогичная «сокращенная» версия USP VM.

Новые задачи и новые игроки

За последние два года список игроков на рынке СХД класса high-end расширился. Корпорация Fujitsu Technology Solutions, предшественница которой Fujitsu-Siemens являлась реселлером EMC, вывела на европейский рынок свои собственные дисковые массивы Eternus, в том числе, системы high-end Eternus DX8000. Однако, хотя представители Fujitsu уже сообщали об успешном начале продаж моделей Eternus DX начального уровня, в открытых источниках пока не было никакой информации о выполненных в России проектах, где бы использовались старшие модели этой серии.

Список продвигаемых high-end-систем расширился и за счет трех чисто модульных дисковых массивов, а именно NetApp FAS6200, HP 3PAR P10000 и IBM XIV. Хотя эти системы не соответствуют некоторым критериям, которым должны отвечать классические high-end-СХД, тем не менее по возможностям масштабирования емкости они сравнимы с СХД старшего класса (за исключением той же системы XIV, которая не поддерживает более 180 накопителей).

Дело в том, что в системах HP 3PAR P10000 и IBM XIV, как и в NetApp FAS6200, изначально были заложены мощные функции виртуализации дискового пространства, которые особенно актуальны в связи с массовым внедрением серверной виртуализации и облачных технологий (например, функция thin provisioning поддерживалась уже в первом поколении 3PAR, задолго до того, как эту функцию внедрила Hitachi, а разработчики IBM XIV вообще отказались от классического RAID, который, как они утверждают, стал не нужен благодаря мощным функциям виртуализации их дискового массива). Массовое внедрение серверной виртуализации требует максимальной динамичности выделения емкости при развертывании новых виртуальных машин и его быстрого освобождения после удаления виртуальной машины.

Если учитывать прогнозы аналитиков, обещающих бурное развитие облачных вычислений уже в ближайшие годы, то становится понятно, почему HP и IBM изменили свои приоритеты в секторе high-end.

Сектор high-end — самый консервативный сектор рынка СХД, но, как мы видим, за последние два года в нем появились новые массивы и игроки. Учитывая активные усилия Dell по завоеванию рынка СХД, можно предположить, что этот вендор попытается добавить в свою линейку дисковых массивов и систему старшего класса, например, расширив масштабируемость и функциональность модульных массивов Compellent до уровня систем high-end.

*Предыдущие статьи см. «Дисковые массивы стали умнее», «Бестселлеры IT-рынка», 2011, № 1, с. 64 и «Емкость, масштабируемость и функциональность» «Бестселлеры IT-рынка», 2011, № 2, с. 61.

Лев Левин, обозреватель PCWeek/RE, внештатный эксперт «Бестселлеров IT-рынка»

Полная электронная версия этой статьи доступна только для подписчиков. Для получения полной электронной версии статьи сейчас Вы можете оформить запрос.