Czym jest macierz dyskowa i dlaczego warto mieć ją firmie?

Czym jest macierz dyskowa i dlaczego warto mieć ją firmie?

Wstęp

W Signati od prawie 10 lat wdrażamy rozwiązania IT, w szczególności oparte o macierze dyskowe.
Podczas rozmów z naszymi potencjalnymi klientami zauważamy jednak, że ten temat nie jest wszystkim jednakowo jasny i stąd pomysł na ten wpis, aby przybliżyć nieco rozwiązanie.

Czym jest macierz dyskowa?

Macierz dyskowa (ang: disk array lub potocznie storage) jest to urządzenie wyposażone w kilkanaście bądź kilkadziesiąt dysków twardych i/lub dysków typu SSD połączonych razem.
Dzięki temu, że dyski połączone są razem, macierz zapewnia duże bezpieczeństwo danych i ogromne prędkości zapisu oraz odczytu, zazwyczaj niemożliwe do osiągnięcia na kilku dyskach w serwerach.


Funkcjonalności

Macierze to nie tylko sprzęt ale przede wszystkim dedykowane oprogramowanie, które pozwala na zarządzanie zasobami, ich podziałem, kopiami bezpieczeństwa, klonowaniem i replikacją.

W zależności od typu urządzenia i producenta poszczególne modele mają różne nazwy i oznaczenia. Najpopularniejsze technologie to:

  • Snapshoty / kopie migawkowe – funkcja, która pozwala zrobić szybką kopię określonych danych. Np. można ustawić harmonogram zadań, który codziennie o północy wykona kopię wybranych danych. W razie awarii / utraty lub nadpisania danych można więc łatwo “cofnąć się w czasie” i przywrócić to co potrzeba z kopii.
  • Klonowanie – technologia, która pozwala zastosować w macierzy tradycyjne dyski talerzowe oraz dyski SSD razem. W takiej konfiguracji dyski SSD stanowią cache dla dysków tradycyjnych przyspieszając pracę całości.
  • Deduplikacja, kompresja, kompakcja – funkcja, która pozwala skompresować lub usunąć duplikaty plików, a właściwie poszczególnych bloków. Z punktu widzenia użytkownika nic się nie zmienia, nadal mamy te same pliki i foldery, ale od strony macierzy udaje nam się odzyskać dodatkową przestrzeń.
  • Replikacja – funkcjonalność, która pozwala na synchronizację między dwoma urządzeniami. Np. jedno może być w siedzibie firmy w Warszawie, a drugie w jej oddziale w Krakowie. Replikacja pozwala mieć identyczne zasoby na obu urządzeniach, oraz chroni nas na wypadek awarii / niedostępności jednej z lokalizacji.
  • Thin Provisioning – funkcja, ta pozwala nam pokazać większe zasoby systemom operacyjnym niż fizycznie są na macierzy. Lepiej zilustruje to przykład:
    • Przykład 1 – bez Thin Provisioning: mamy przestrzeń 10 GB, każdemu z dziesięciu użytkowników przydzielamy “na sztywno” po 1 GB. Pomimo, iż nie każdy z użytkowników wykorzystuje swoją przestrzeń w pełni (np. sumarycznie jest połowa wolnej przestrzeni na macierzy) to w momencie gdybyśmy potrzebowali dać jedenastej osobie kolejny gigabajt, nie da się tego zrobić, gdyż cała przestrzeń jest już przydzielona innym osobom.
    • Przykład 2 – z Thin Provisioning: mamy przestrzeń 10 GB, każdemu użytkownikami przydzielamy po 1 GB wirtualnej przestrzeni. Możemy nawet przydzielić stu osobom po 1 GB, pomimo, iż nie mamy tyle przestrzeni fizycznej. Ważne abyśmy kontrolowali ile sumarycznie zajmują dane.
  • Redundancja / High Availiability – to pojęcie określa zazwyczaj, że macierz ma zdublowane elementy, takie jak: dwa kontrolery (płyty główne), podwójne zasilacze, podwójne ścieżki, podwójne lub zagregowane porty. Wpływa to więc ściśle na bezpieczeństwo – przy awarii dowolnego elementu macierzy mamy pewność, że urządzenie będzie nadal działać.
  • SSD Cache / Tiering – technologia, która pozwala zastosować w macierzy tradycyjne dyski talerzowe oraz dyski SSD razem. W takiej konfiguracji dyski SSD stanowią cache dla dysków tradycyjnych przyspieszając pracę całości.

Prędkość i pojemność macierzy

Prędkość samej macierzy dyskowej zależy przede wszystkim od ilości i prędkości zastosowanych dysków oraz od rodzaju kontrolerów (szybkość procesorów, pamięć RAM, pojemność cache).

Macierze wyposażone są zazwyczaj w jednej lub więcej rodzajów dysków:

  • dyski SATA (duża pojemność, najmniejszy koszt)
  • dyski NL-SAS, dyski SATA z interfejsem SAS (duża pojemność, niski koszt)
  • dyski SAS, bardzo szybkie dyski, średni koszt
  • dyski SSD (Flash) – najszybsze dyski, najwyższy koszt w przeliczeniu per GB

Dyski mogą być montowane w obudowie macierzy, lub w dodatkowych półkach dyskowych. Zazwyczaj producenci umożliwiają podłączenie po kilka półek, więc w razie potrzeby rozbudowy przestrzeni, wystarczy dokupić dodatkowe półki i dyski. W serwerze mielibyśmy już z tym problem.

Bezpieczeństwo danych, backup

Czy mając macierz możesz już spać spokojnie? Nie zawsze. Pomimo, iż macierz sama w sobie może wykonywać kopie i snapshoty warto mimo wszystko pomyśleć o dodatkowym backupie, który będzie poza firmą – na wypadek np. pożaru, zalania czy kradzieży.
Inną sprawą jest bezpieczeństwo samego zasilania. Macierz zamknięta w bezpiecznej szafie RACK, koniecznie powinna być podpięta do zasilacza UPS typu on-line, aby na wypadek przepięć, spadków napięć czy krótkich przerw w dostawie energii elektrycznej podtrzymać pracę urządzenia bez zbędnych przerw.

Popularne typy połączeń:

  • 1 Gbit Ethernet – najpopularniejszy typ połączenia, nadal często używany, lecz mający mocno ograniczoną prędkość. Obecnie następcą jest:
  • 10 Gbit BaseT – połączenie 10 Gigabitowe po kablu miedzianym (RJ-45)
  • 10 Gbit iSCSI SFP+ – połączenie iSCSI po światłowodzie (kabel LC)
  • 16 Gbit FC SFP+ – połączenie Fibre Channel po światłowodziee (kabel LC)
  • 40 Gbit Ethernet – nowy protokół, z uwagi na koszty rzadko jeszcze używany

fot.kabel LAN – kat.5 dla 1 Gbit, lub kat 6 dla połączeń 10 Gbit


Switch 1 Gbit Ethernet z dodatkowymi portami 10 Gbit /fot. NetGear

Jakie switche?

Do połączenia macierzy z większą ilością serwerów zamiast podłączenia bezpośredniego należy użyć odpowiednich przełączników.
Posiadając standardowy serwer mamy w nim porty 1 Gbit Ethernet. Chcąc uzyskać większą prędkość połączenia możemy zastosować np. 10 iSCSI lub 16 Gbit Fibre Channel. Aby uzyskać taką prędkość musimy wyposażyć serwer w karty HBA odpowiednio FC/iSCSI

Karty HBA do serwerów z portami 10 Gbit /fot. Brocade

Po stronie macierzy musimy oczywiście mieć również takie porty oraz kabel, w tym wypadku światłowodowy LC-LC do spięcia serwera z kartą i macierzą.

fot. kabel światłowodowy LC-LC – do połączeń między kartami HBA a wkładkami SFP+

Przykład switcha klasy DataCenter firmy Huawei.

Switch Huawei, 48 portów 10 Gbit + 4 porty 40 Gbit  /fot. Huawei

Wsparcie i gwarancja

Macierz jako urządzenia o strategicznym znaczeniu zazwyczaj sprzedawane są z 3-letnią lub dłuższą gwarancją, świadczoną w miejscu instalacji sprzętu.
Wyróżniamy wsparcie Next Business Day (NBD), czyli na następny dzień roboczy, lub wyższy poziom wsparcia, np. support 4-godzinny.
Często kupując macierz możemy od razu wykupić gwarancję na dłuższy okres, np. 4 lub 5 lat.

Co po zakończeniu gwarancji?

O ile producent jeszcze wspiera dany model możemy dokupić przedłużenie wsparcia.
Jeśli już nie wspiera, pozostaje kwestia migracji do nowszego modelu, lub zakup cześci, takich jak dyski, kontrolery, pamięci, kable, zasilacze.

Wdrożenie

Sam zakup macierzy to jedno, warto jednak aby odpowiednio podłączyć macierz, zaktualizować jej firmware do najnowszej wersji, poustawiać prawa dostępu, harmonogram wykonywania kopii i automatycznych powiadomień mailowych na wypadek awarii, któregokolwiek z podzespołów.

Szkolenia i warsztaty

Aby obecni i przyszli administratorzy mogli w pełni skorzystać z zakupionych rozwiązań warto rozważyć skorzystanie z szkoleń w zakresie najlepszych praktyk instalacji i administracji urządzeniami.

Czy warto kupić?

Na pewno warto o tym pomyśleć. Jako firma oferujemy program niezobowiązującego wypożyczenia macierzy na okres próbny. Na własnej infrastrukturze najłatwiej przekonać się w jaki sposób macierz przyspieszy procesy w firmie i przyczni się do ich bezpieczeństwa.

Przykładowe zastosowanie macierzy dyskowych

  • Serwer plików
  • Wirtualizacja
  • Bazy danych
  • Monitoring CCTV
  • Backup
  • Chmura prywatna i hybrydowa
  • Klastry obliczneniowe

Linki i dodatkowe mateiały

  1. Konfigurator NetApp
  2. Blog o macierzach NetApp
  3. Macierze Huawei

 

Wyślij do znajomych