Технологии управления массивами данных в СХД QNAP для бизнес-пользователей

Введение 

Компания QNAP, начав с продукции для домашнего применения и малых офисов, постепенно расширила свой модельный ряд, и теперь предлагает системы хранения данных корпоративного уровня, гибко масштабируемые с помощью полок расширения, позволяющих подключить до 144 жестких дисков и работать в 10-гигабитных сетях, подключаясь по 4-м каналам с возможностью объединения портов. Естественно, что задачи, для которых проектируются столь ёмкие системы хранения данных, требуют иного подхода к созданию и распределению дискового пространства, ведь например такая простая задача, как объединение дисков из головного устройства и полки расширения в один RAID-массив, до сих пор доступна не на всех готовых NAS-ах SMB-класса.

QNAP TC-EC1679U-RP

Сегодня мы расскажем про системный сервис «Менеджер хранения» для управления дисковым пространством, интегрированный в микропрограмму QTS 4.0 для сетевых хранилищ бизнес-уровня от QNAP, на примере модели TC-EC1679U-RP. Эта система хранения данных рассчитана на работу в компаниях с развитой сетевой инфраструктурой и быстрым ростом объема информации. СХД данной серии x79 могут использоваться для создания файловых сетей с подключением по iSCSI (IP-SAN) и в качестве NAS для поддержания общедоступных корпоративных файловых ресурсов. Созданная на базе четырехъядерного процессора Intel Xeon E3-1225 и оперативной ECC-памяти, эта модель имеет 16 собственных дисковых отсеков и поддерживает подключение до 8 полок расширения с интерфейсом SAS, позволяя задействовать в сумме до 144 дисков. Отметим, что в число 16 внутренних дисков головного устройства могут входить два SSD-диска, используемых исключительно под кэширование данных.

Система хранения QNAP TS-EC1679U-RP  

Только представьте себе, вы можете использовать комплексное решение из NAS с дисковыми полками и одновременно избавиться от FС-SAN файловой сети в пользу единой среды передачи данных - 10-гигабитной Ethernet по медному или оптоволоконному проводу. Раньше вам пришлось бы покупать NAS для сетевого распределения информации и отдельные DAS, например, для серверной инфраструктуры. Теперь можете заменить SAS и FC подключения на iSCSI и сэкономить на покупке такого оборудования, как SAN-коммутаторы и FibreChannel хост-контроллеры. Заманчиво, не так ли?

Архитектура менеджера хранения СХД 

На обычном жестком диске в компьютере хранение данных организовано просто: вы записываете файл на диск - и он просто занимает свое место на файловой системе. Нет ничего проще, чем записать файл на диск. В случае же с многодисковыми и масштабируемыми сетевыми накопителями QNAP, архитектура хранения информации напоминает слоеный пирог.

Архитектура хранения данных на СХД QNAP

Все файлы и папки хранятся в корневых каталогах общего доступа (на схеме Shared Folder 1, 2 и 3) на дисковых томах (по сути, логических дисках - на схеме Volume 1 и 2), которые образованы на базе пулов хранения (Storage Pool), состоящих из RAID-групп винчестеров, одной или нескольких (до 128). В топовых хранилищах QNAP имеется поддержка глобального диска горячей подмены (см. Hot Spare на схеме), который заменяет собой любой вышедший из строя диск в устройстве.

В Менеджере хранения вы можете создавать, редактировать и удалять пулы хранения, дисковые тома данных и корневые каталоги на них, при этом разграничивая права доступа для разных рабочих групп. К примеру, создавая одни корневые папки для бэкапа серверов, другие - для обмена данными или отдельных приложений, можно быть уверенным, что в случае если злоумышленник получил доступ к одной папке, он не сможет пройти в другую, а обычные пользователи никогда не получат доступ к папкам для бэкапов серверов.


Настройка томов

Настройка томов

По сути, логический том напоминает раздел обычного жесткого диска, и у каждого тома могла бы быть своя файловая система, будь в том необходимость. Обычно острой нужды в поддержке нескольких томов нет - большинство NAS-ов начального уровня спокойно обходятся только одним. Но в корпоративных системах хранения несколько логических томов могут потребоваться из-за более разветвленной структуры распределения емкости. В Менеджере хранения QNAP вы можете изменять объем каждого тома отдельно, если добавляете жесткие диски в систему. То есть, при увеличении физического объема всей системы хранения путем добавления жестких дисков, вы можете увеличить объем именно тех томов, которые в этом нуждаются. Также для каждого тома можно включить функцию «Thin Provisioning», что позволит выделять потребителям ровно столько места, сколько им нужно, не разбрасываясь свободным пространством, которое не используется по назначению.

Наконец, фундаментом для дисковых томов и блочных LUN служат пулы хранения. Отметим, что в один пул хранения могут одновременно входить RAID-группы из разных физических устройств, т.е. головного NAS и подключенных полок. К примеру, пул может состоять из двух массивов RAID 5 по три диска в самом NAS (RAID Group 1 и 2 на схеме), а также еще одного RAID 5 из трех дисков в одной из подключенных полок (RAID Group 3 в примере). Кстати, вы вполне можете объединять в один пул массивы разного уровня (например, RAID 6 и RAID 10) и с разным количеством жестких дисков. Правда, система рекомендует всегда использовать в одном пуле массивы одного уровня для более быстрой работы. Разумеется, в Менеджере хранения QNAP предусмотрена возможность расширения пула новыми RAID-группами, как и добавления в них дисков с поддержкой повышения уровня массива.

Настройка томов

Вообще, кроме как для объединения дисков из головного устройства и полок расширения, пул может пригодиться для тех случаев, когда у вас имеются диски разного объема. Хранилища QNAP не поддерживает проприетарные технологии эффективного использования места в RAID-массивах при установке дисков разного объема, поэтому если у вас четыре диска имеют объем 3 Тб, а еще четыре других - 1 Тб, лучше будет сделать два RAID-массива типа 5 или 6 из одинаковых дисков и объединить их в пул. В случае добавления в NAS еще восьми дисков разного объема, вы можете часть из них включить в существующие RAID-группы, а часть (например, объемом 2 Тб) - в новую RAID-группу, которая затем войдет в существующий или образует новый пул.

Использование пулов на базе RAID-групп формально усложняет управление системой хранения данных, хотя и позволяет распоряжаться дисковым пространством более гибко. Пользователь может расширить емкость и повысить тип RAID-группы, заменив по отдельности имеющиеся винчестеры и просто добавив к ней новые, в том числе резервный диск (spare drive), увеличить пул новыми группами, а также включить опцию bitmap для более быстрого восстановления массива в случае сбоя. Впрочем, кажущаяся сложность настройки нивелируется мастером создания тома, который позволяет быстро и по шагам создать логический диск.


Настройка SSD кэширования

Одной из основных тенденций 2013 года в секторе корпоративных СХД, стала поддержка кеширования на SSD-дисках. Установив в систему пару SSD, можно значительно повысить скорость доступа к наиболее востребованным данным. Для этого в используемом нами устройстве QNAP предназначаются слоты 3 и 4, при этом объем кэша будет равен сумме емкостей установленных SSD-накопителей. В Менеджере хранения включение SSD-кэширования осуществляется на уровне дискового тома. Также в меню настройки вы можете посмотреть статистику использования SSD-кэша - уровень его заполненности, частоту запросов и попаданий, чтобы со временем настроить использование там, где он действительно нужен.

Управление системой хранения

Хочется отдельно сказать, что в Менеджере хранения QNAP доступен максимально понятный и наглядный обзор всей системы в виде диаграмм, показывающих количество и статус каждого тома, пула и отдельного диска. При просмотре отдельных компонентов системы, т.е. головного устройства и полок, можно получить исчерпывающую информацию об их состоянии и установленных дисков. Также здесь вы сможете настроить запуск тестов S.M.A.R.T. для винчестеров по расписанию, что рекомендуется делать хотя бы раз в месяц для того, чтобы заранее определить возможную неисправность.

Подключение дисковых полок

Топовые сетевые хранилища QNAP уровня SMB масштабируются при помощи дисковых полок, или как их еще называют - модулей расширения. Это позволяет использовать одновременно два интерфейса: SATA для внутренних жестких дисков и SAS для подключения полок расширения. В рассматриваемой нами модели TC-EC1679U-RP в качестве последнего интерфейса можно установить 2-портовый адаптер HBA SAS 6 Gbps, приобретаемый отдельно. Эти адаптеры не имеют встроенных процессоров для расчёта XOR, так что даже на подключаемых полках RAID-массивы будут программными. Сами полки расширения QNAP имеют максимально простую конструкцию - одна плата с чипом SAS-множителя, вентиляторы охлаждения и два блока питания. На данный момент есть два варианта по емкости - на 12 или 16 дисков. Ломаться в полке просто нечему, но если вдруг одна из них отключается, модуль управления QNAP тут же блокирует операции ввода-вывода, чтобы предотвратить повреждение данных. При последующем включении полки, система сможет восстановиться в нормальное состояние, оставив данные нетронутыми.

Управление полками расширения

Каждая дисковая полка имеет по два широких порта SAS SFF8088 (один IN и второй OUT) для каскадного подключения к одному головному NAS, обеспечивая скорость для одного соединения с хостом до 24 Гбит/с (один порт включает в себя четыре канала, каждый из которых дает 6 Гбит/c в режиме дуплекса). Этой скорости более чем достаточно даже для прямой передачи данных с дисков в сеть 10G.

Заключение

Менеджер хранения в операционной системе QTS для топовых хранилищ QNAP предоставляет возможность гибко настраивать распределение и резервирование дискового пространства размерами в сотни терабайт. Концепция, примененная разработчиками, значительно отличается от простого создания томов, к которым мы привыкли, работая с NAS-ами для малого бизнеса и SOHO. Сегодня можно говорить, что технологически QNAP стоит на одном уровне с брендами А-класса, такими как IBM, HP, Dell и предлагает более выгодные с финансовой точки зрения продукты. Одно из главных преимуществ конкурентов, которое получила QNAP - это масштабирование своих NAS каскадным подключением дисковых полок. Вполне возможно, что компания QNAP за счет более низких цен будет отбирать часть рынка у более крупных игроков - это покажет время.

В качестве развития системы управления данными, мы видим поддержку резервирования между различными NAS-ами в том числе разных классов для балансировки нагрузки, создание конфигураций N+1 для работы в средах с повышенными требованиями к отказоустойчивости и объединение NAS-ов в кластеры с общей системой управления для создания систем хранения с практически неограниченным объемом. По крайней мере, шаги в этом направлении многими производителями СХД уже делаются.


Михаил Дегтярёв (aka LIKE OFF)
     30/03.2014



Похожие статьи:

Обзор Synology RS4021xs+. Недорогой NAS, в котором есть всё!

Перед нами типичный бизнес-NAS класса Mainstream: с двумя 10-гигабитными сетевыми портами, отказоустойчивым блоком питания и 8-ядерным процессором Intel Xeon D-1541. Это решение для большинства крупных и мелких организаций, на к...

Обзор Lenovo ThinkAgile VX3320 - гиперконвергентное решение для упрощённого развёртывания vSAN в масштабах предприятия

Гиперконвергентные системы стремительно набирают популярность и уже становятся стандартом для построения платформ виртуализации в корпоративной среде. Компания Lenovo выпустила специальную серию серверов для установки и запуска VMware vSAN с...

Обзор QNAP TS-h1886XU-RP: знакомимся с операционной системой QuTS hero на основе ZFS

Теперь у заказчиков появилась возможность использовать ZFS в СХД начального уровня: теперь у вас есть возможность совместить дедупликацию и SAN-подключение через FC, настроить кеширование Cloud-хранилища на локальном диске и син...

Обзор Synology FlashStation FS6400 - тестируем скорость в 1С и знакомимся с брендированными SSD Synology

Новый флагман корпоративного сегмента от Synology, модель на двух процессорах Xeon Silver с 24 отсеками для SSD и встроенной виртуализацией. Мы протестируем, как на ней работает 1С Предприятие, и познакомимся с новыми брендированными SSD от Syn...

Обзор и тест Huawei Dorado 5000 V6 - All Flash СХД для крупных предприятий

Huawei становится законодателем технологий в мире СХД для крупных заказчиков. Рассматриваемая система пронизана собственными разработками компании, призванными сократить общее время доступа и сделать СХД предсказуемой и отказоус...