NetApp AFF A250: Novi NVMe All-Flash sustav za pohranu podataka

Time je kompletirao svoju NVMe ponudu, koja se sada proteže od ulaznog modela A250, preko uređaja srednje klase A400, sve do moćnog A800. Pored ovog, velika novost je da će verzija ONTAP-a koja uz njega dolazi, pored podrške za SAN i NAS protokole, nadalje imati i podršku za S3 protokol (object storage) čime NetApp i dalje zadržava vodstvo u UNIFIED storage rješenjima.

A250 - Hadrver

Novi uređaj A250 dolazi u  šasiji visine 2U, u kojoj se nalaze dva kontrolera i dva redundantna napajanja. Na prednjoj strani uređaja predviđen je prostor za ugradnju do 24 interna NVMe SSD diska. Ovaj uređaj podržava proširenje jednom dodatnom eksternom NS224 NVMe ladicom. Također, moguće je proširenje jednom DS224C ili DS2246 SAS ladicom, ali samo u svrhu prebacivanja već postojećih ladica (migracija), tj. nije moguće kupiti dodatne DS224C ladice pri nabavci A250 uređaja. Zaključno, moguće je uređaj proširiti jednom NVMe ili SAS ladicom.

Kontroleri na A250, kao i uobičajeno, rade u Active/Active režimu. To znači da kontroleri rade neovisno, svaki opslužujući svoja radna opterećenja. U slučaju pada jednog kontrolera, drugi kontroler pored svojih, preuzima i poslove kontrolera koji je van funkcije (preuzimanje se događa u intervalu od min. 2 do max. 15 sekundi). Ovaj proces se odvija transparentno, u smislu da aplikacije ne prestaju sa radom tokom failover operacije.

U slučaju iznenadnog prekida napajanja, svi neupisani podaci biti će kopirani u internu flash memoriju kontrolera, pa će samim tim podaci biti sačuvani i u slučaju dužeg otkaza (baterijom podržana NVRAM memorija).

AFF A250 baziran je na 2x64-bit 12-core Skylake-D procesore i ima 128GB RAM memorije.

Scale-out

Pored proširenja dodatnom ladicom, A250 se može proširivati dodatnim NetApp FAS/AFF sustavima (scale-out) do maksimalno 24 node-ova u NAS i do 12 node-ova u SAN okruženju. Node-ovi koji se dodaju u scale-out cluster mogu biti različitih performansi, kao i različite generacije. Za provjeru liste kompatibilnosti potrebno je pogledati NetApp-ov Hardware Universe portal na adresi: https://hwu.netapp.com ili provjeriti s lokalnim dobavljačem.

NVMe

NetApp A250 je end-to-end NVMesustav, što znači da koristi  NVMe protokol za pristup SSD diskovima na storage sustavu i NVMe over Fabrics transportni protokol za povezivanje sa hostovima. Ovaj novi protokol je specifično dizajniran za flash i SSD-ove budućih generacija, koji je značajno jednostavniji i optimiziran kako bi mogao isporučiti maksimalni throughput i najbrže vrijeme odziva. NVMe podržava izvršavanje desetine tisuća paralelnih instrukcija, može efikasno koristiti, ne samo SSD diskove, već i multi-core procesore i gigabajte memorije, uspješno parsirati i upravljati podacima. Korištenjem NVMe standarda, moguće je isporučiti 60% više performansi, kao i smanjiti kašnjenja/latencije za do 50%.

Povezivost

Po pitanju povezivosti, na raspolaganju su 2 mezzanine slota po kontroleru, u koje mogu biti smješteni slijedeći tipovi adaptera/kartica:

• 4-portna 32Gbps FC i 4-portna 10/25Gbps Ethernet (RoCEv2) za povezivanje prema hostovima  
• 2-portna 100Gbps Ethernet (RoCEv2) za spajanje dodatne NVMe ladice (samo slot 1) ili 4-portna 12Gb SAS za dodatnu DS224C ili DS2246 ladicu.

Također, na svakom kontroleru se nalaze još i po dva 10Gbps BASE-T porta za povezivanje na hostove, kao i 2x 25GbE porta za HA i Cluster Interconnect vezu (za scale-out potrebe).

Na slici ispod prikazan je jedan od dva A250 kontrolera unutar šasije.

AFF A250 pored internih diskova, podržava i do 24 NVMe SSD diska ili 24 SAS SSD diska, u dodatnoj ladici. Za trenutno podržane kapacitete pogledajte NetApp-ov Hardware Universe portal na adresi: https://hwu.netapp.com ili provjerite sa lokalnim dobavljačem.

Softverske funkcionalnosti koje dolaze u osnovnom paketu (Core Bundle)

iSCSI/FC/CIFS/NFS/S3 – uređaj dolazi sa svim licenciranim protokolima, kao i potrebnim fizičkim priključcima za povezivanje sa serverima/klijentima. Novost je podrška za S3 protokol.

Snapshot – Patentirana NetApp funkcionalnost kreiranja velikog broja slika podataka u SAN i NAS okruženju. NetApp Snapshot se kreira u roku od nekoliko sekundi, neovisno od veličine seta podataka, jer ne prepisuje/kopira podatke pri kreiranju Snapshot-a. Iz tog razloga se na sustavu mogu nalaziti tisuće Snapshot-ova, bez utjecaja na performanse sustava.

SnapRestore – predstavlja funkcionalnost kojom se oporavak podataka iz Snapshot-a obavlja gotovo trenutno, bez kopiranja podataka, kako u NAS tako i SAN okruženju. Od verzije ONTAP 9.8 uključena je u osnovni paket softverskih funkcionalnosti.

Inline zero deduplikacija – Inline uklanjanje all-zero blokova, prije nego se isti pohrane na diskovima.

Inline/postprocess kompresija – kompresija podataka na nivou grupe blokova podataka koja omogućuje značajne uštede prostora. Inline kompresija se obavlja prije nego se podaci pohrane na diskove. Podaci koji zahtijevaju više resursa se naknadno komprimiraju, korištenjem postprocess kompresije.

Inline/postprocess deduplikacija – Deduplikacija na nivou agregata čija je jedinica 4KB blok, neovisno od toga da li se podaci pohranjuju kao SAN ili NAS. Inline deduplikacija se obavlja prije nego se podaci pohrane na diskove. Podaci koji zahtijevaju više resursa se naknadno dedupliciraju, korištenjem postprocess deduplikacije, također na nivou bloka.

Inline data compaction – Ova funkcionalnost se svodi na to da se više logičkih blokova, manjih od 4KB, pakiraju u jedan 4KB fizički blok na diskovima. Ovaj proces se odvija prije nego se podaci pohrane na diskove. Osim na All Flash sustavima, ova funkcionalnost je omogućena i na FAS sustavima, čime se dramatično povećava efektivni prostor.

Kako se proces odvija kada su uključene sve tri funkcionalnosti: deduplikacija, kompresija i kompakcija:

1. Prvo što se događa, kako podaci dolaze na upis, je detekcija blokova koji u sebi sadrže sve nule. Ovi blokovi se ne pohranjuju na diskovima, već se umjesto njih bilježe samo meta-podaci.
2. Nakon ovoga se pokreće inline deduplication proces. Ova funkcionalnost je prvi put primijenjena u verziji 8.3.2, ali se provjera radila samo na podacima koji su se zatekli u memoriji. Sa trenutno aktualnom verzijom 9, ova funkcionalnost se odnosi, kako na podatke u memoriji, tako i na podatke koji su nedavno upisivani na diskove. Osim ovog procesa, NetApp ima i mogućnost postprocess deduplikacije, u kojoj se svi podaci koji već nisu deduplicirani inline procesom (prije zapisivanja na diskove) provjeravaju i dedupliciraju naknadno. Deduplikacija se odvija na nivou kompletnog sustava što znači da se svi podaci koji se nalaze na storage sustavu promatraju kao jedan set koji treba deduplicirati.
3. Slijedeći korak je inline compression. Ovaj proces je vrlo efikasan u određivanju toga da li se blok može komprimirati za više od 50%. Ovo se provjerava iz razloga što se ne žele trošiti CPU resursi na podatke čijom kompresijom se više gubi nego dobiva. Osim ovog procesa, NetApp ima i mogućnost postprocess kompresije, koja može izvršiti kompresiju i nakon što se podaci upišu na diskove.
4. Po završetku svih navedenih procesa, a prije nego se podaci upišu na diskove, odvija se proces pod imenom data compaction (funkcionalnost predstavljena u verziji 9 ONTAP OS-a). Svi podaci koji su prethodno prošli kroz proces kompresije ili nisu još prošli provjeru, kandidati su za data compaction. Tako se mali, nekomprimirani blokovi podataka (manji od 4KB), ali i podaci koji su imali stupanj kompresije veći od 75%, prije upisa na fizičke blokove, logički stavljaju u 4KB fizički blok koji se, kao takav, upisuje na diskove. Po pravilu, što su dokumenti manji i kompresija veća, inline compaction ima veći sinergijski efekt.

NetApp All Flash garantirana efikasnost 3:1

Na svim ONTAP baziranim AllFlash uređajima, NetApp garantira upis pohranjenih podataka na storage sustavu u odnosu 3:1. Ovo u praksi znači da garantira pohranu 3 puta veće količine podataka od nominalnog iskoristivog kapaciteta (usable capacity). Uvjeti pod kojima je garancija važeća su virtualizirano okruženje, te da podaci nisu prethodno komprimirani ili kriptirani. Procedura za ovu ostvarenje ove garancije se sastoji od toga da korisnik elektronski potpiše da njegovo okruženje ispunjava tražene uvjete.

Ukratko, postoje tri uvjeta za ispunjenje garancije:

• Korisnikovo okruženje je virtualizirano
• Pohranjeni podaci prethodno nisu komprimirani
• Pohranjeni podaci nisu kriptirani

Efikasna zaštita podataka

NetApp Volume Encryption – softverski bazirana tehnologija za kriptiranje podataka u mirovanju, na nivou volumena. Ključ za enkripciju je dostupan jedino storage sustavu i osigurava da se podaci ne mogu pročitati, ako se diskovi izvade iz storage sustava. I podaci i meta-podaci se kriptiraju. Korištenjem ugrađenog Onboard Key Manager-a omogućuje se čuvanje ključeva na samom sustavu, a postoji i mogućnost korištenja vanjskog Key Manager-a. NVE se može koristiti na bilo kojem tipu agregata (HDD, SDD, hibridni) i može se koristiti zajedno sa NSE diskovima, kao drugi nivo enkripcije. NVE licenca je besplatna i dolazi uz „Encryption“ softverski Bundle.

RAID-DP – RAID-DP je NetApp podrazumijevani RAID tip (RAID-Double Parity). On zahtjeva dva parity diska po RAID grupi i štiti podatke u slučaju istovremenog ispada do dva diska. Za RAID-DP, preporučena veličina RAID grupe je od 12 do 20 HDD-a, odnosno od 20 do 28 SSD-a, čime se smanjuje i cijena zbog manjeg broja parity diskova. RAID-DP također omogućuje on-line širenje RAID grupa.

RAID-TEC – ova patentirana NetApp tehnologija predstavlja nastavak priče koju je NetApp davno predstavio – RAID-DP (no-penalty RAID 6). Novost vezana za RAID-TEC je da se ovom tehnologijom omogućava istovremeni ispad bilo koja 3 diska u okviru RAID grupe. Uzimajući za primjer RAID grupu sastavljenu od 24 diska, 21 disk služi za pohranu podataka dok se sa preostala 3 diska postiže zaštita podataka. Odnos podataka i paritetnih diskova u ovom slučaju je 21:3, odnosno 7:1.

Ovaj mehanizam ima primjenu pri korištenju diskova velikih kapaciteta (većih od 6TB), kako rotirajućih tako i SSD diskova. Kod diskova velikih kapaciteta, vrijeme oporavka traje vrlo dugo, pa je neophodna dodatna zaštita seta podataka. NetApp je prvi storage proizvođač koji je certificirao SSD diskove veličine 15,3TB.

Thin Provisioning – funkcionalnost kojom se serverima/klijentima prezentira značajno veći logički kapacitet od fizički zauzetog kapaciteta na samom storage sustavu.

FlexVol – logički volumeni nad kojima se izvršavaju sve ostale funkcionalnosti: Snapshot, deduplikacija, kompresija, kompakcija, thin provisioning, SnapMirror, SnapVault, itd. FlexVol logički volumeni se mogu dinamički proširivati, ali i smanjivati bez prekida u radu aplikacija.

FlexGroup – U velikim okruženjima, jedan namespace može zahtijevati petabajte prostora, puno više od maksimalnog kapaciteta FlexVol volumena - 100TB. FlexGroup je volumen koji podržava do 400 milijardi datoteka, sa 200 volumena - članova, koji surađuju kako bi dinamički balansirali opterećenje i dodjelu prostora podjednako, preko svih članova. Nema dodatnog upravljanja ili nadgledanja FlexGoup-a. On se jednostavno kreira i podijeli sa korisnicima. ONTAP radi sve ostalo.

FlexCache – tehnologija koja omogućuje keširanje NAS podataka kroz više lokacija sa „file locking“ mehanizmima. FlexCache može keširati čitanja, pisanja, kao i meta-podatke. FlexCache volumeni na udaljenim lokacijama čuvaju samo aktivno čitane podatke, pa zauzimaju manje prostora nego originalni volumen.

Storage QoS – ova funkcionalnost se koristi kako bi garantirali da performanse kritičnih radnih opterećenja neće biti degradirane od strane drugih radnih opterećenja, koja se natječu za iste resurse. Moguće je podesiti QoS Max i QoS Min za svaki workload. QoS Max ili Qos ceiling je maksimalni throughput koji će neko radno opterećenje „zauzeti“, kako bi se ograničio njegov utjecaj na sistemske resurse. QoS Min ili QoS floor se podešava na kritičnim radnim opterećenjima, čime se osigurava da će ono dobiti minimalne neophodne vrijednosti throughput-a, bez obzira na zahtjeve drugih radnih opterećenja. Moguće je podesiti i QoS Max i QoS Min na istom radnom opterećenju. Adaptivni QoS će automatski povećati/smanjiti QoS vrednost sa povećanjem/smanjenjem veličine radnog opterećenja, zadržavajući odnos IOPS / TBs (GBs).

                                                             

System Manager – OnCommand System Manager je grafičko sučelje koje omogućuje upravljanje NetApp storage sustavima i objektima (diskovima, volumenima, agregatima) i izvršavanje općih zadataka vezanih za storage sustave iz web browser-a. Cluster administratori mogu koristiti System Manager za administraciju čitavog clustera i njegovih resursa.

Unified Manager – Active IQ Unified Manager je grafičko sučelje koje pruža opsežne monitoring i upravljačke mogućnosti nad više NetApp ONTAP sustava (clustera), kako bi omogućio upravljanje raspoloživošću, kapacitetima, zaštitom i performansama. Unified Manager se može instalirati na Linux i Windows serverima, ili kao virtualni appliance na VMware hostu.

Virtual Storage Console, VASA Provider and Storage Replication Adapter – Mogućnosti VSC-a, VASA Providera i SRA za VMware vSphere product suite, ostvarene kroz jedan virtualni appliance. Ovaj skup alata omogućuje plug-in-ove za vCenter Server koji omogućuju end-to-end lifecycle management za virtualne strojeve u okruženjima koja koriste NetApp storage sustave.

ActiveIQ – NetApp Active IQ je web bazirani servis koji omogućuje prediktivnu analitiku i proaktivnu podršku, kako bi pružio optimizirane operacije. Active IQ radi sa AutoSupport-om i prezentira informacije koje omogućuju laku analizu u svrhu modeliranja i optimiziranja storage infrastrukture.

Disaster Recovery rješenje - MetroCluster IP

MetroCluster-IP  funkcionalnost ostvaruje se kombiniranjem 2-nodnih sustava na 2 udaljene lokacije, čime se ostvaruje kontinuitet poslovanja, čak i u slučaju kompletnog otkaza jedne od lokacija (site-a). Sinkrona replikacija podataka ostvaruje se sinkronom replikacijom (SyncMirror), kako bi pružila kontinuiranu dostupnost podataka na oba site-a, maksimalno udaljena do 700km. Implementacijom MetroCluster-a se održava kontinuitet poslovanja kritičnih aplikacija i radnih opterećenja u slučaju katastrofe na jednoj lokaciji. Ovim se ostvaruje jednostavan i transparentan oporavak od katastrofe - bez gubitka podataka, sa jednostavnom konfiguracijom koja ne zahtijeva naknadne izmjene na udaljenoj lokaciji.

MetroCluster-IP arhitektura podržava 4-nodne konfiguracije, može koristiti postojeće Cluster Interconnect switch-eve i ima opseg do 700km udaljenosti.

MetroCluster-IP može raditi u Active/Active režimu u kojem obje lokacije poslužuju svoje klijente i međusobno repliciraju podatke na drugu lokaciju, ili može raditi u Active/Passive režimu u kojem samo jedna lokacija poslužuje korisnike, a podaci se repliciraju na drugu (DR) lokaciju.

Metrocluster-IP sadrži Mediator softversko rješenje koje dolazi u formi virtualnog appliance-a, instalira se na trećoj lokaciji i služi za automatizaciju switchover-a u slučaju pada jednog od datacentara. Ovim se izbjegava takozvani Split Brain scenarij.

MetroCluster-IP softver se ne licencira i sastavni dio je svakog ONTAP sustava.

 

Dodatne softverske funkcionalnosti (DP Bundle)

FlexClone – Snapshot kopija produkcijskih podataka, po kojoj se može pisati. Ponaša se kao neovisna kopija, odnosno klon. Kod stvaranja klona nema kopiranja podataka, već se dodatno upisuju samo promjene u odnosnu na snapshot i to na nivou bloka od 4KB. Primjer su potrebe desetine developera kojima treba kopija baze podataka za testiranje. FlexClone funkcionalnost omogućuje da svi developeri koriste iste blokove baze podataka, dok se zapisuju samo izmjene koje svaki od njih pojedinačno napravi. Ovim se drastično smanjuje potrošnja prostora na diskovima, jer nema kopiranja podataka.

SnapMirror – NetApp softver koji se oslanja na Snapshot tehnologiju i koristi se za replikaciju unutar istog sustava ili na drugi sustav (lokaciju). SnapMirror radi na nivou FlexVol volumena, i moguće je birati između sinkrone i asinkrone replikacije. Sinkrona replikacija može biti podešena kao  strict – neće poslati potvrdu hostu ukoliko podatak nije upisan na obje lokacije (nije uspjela replikacija!) i relaxed – dozvoliti će upis podatka samo na prvu lokaciju i kasnije automatski izvršiti sinkronizaciju sa sekundarnom lokacijom, kada se ponovo uspostavi veza i replikacija između lokacija.

SnapMirror Cloud – tehnologija koja omogućuje da se ONTAP Snaphot-i prebace direktno u objektni storage, koji se može nalaziti on-premises ili u cloud-u. Prebacivanje je potpuno sigurno i efikasno, te omogućuje integriranu mobilnost podataka, kao i zaštitu na nivou cijelog Data Fabric-a.

SnapMirror Business Continuity – SM-BC je rešenje koje proširuje SnapMirror, na način da omogućuje automatski failover za business-critical aplikacije, bez bilo kakve manualne intervencije.

SnapVault – funkcionalnost koja se koristi se za backup podataka sa jednog na drugi storage sustav tj. sa bržih na sporije diskove (SSD na SATA/SAS), ili za prijenos backupiranih podataka sa primarne ili više lokacija na sekundarnu lokaciju. SnapVault se može podesiti u određenim vremenskim intervalima, pa omogućuje slanje konzistentnih backupa na sekundarnu lokaciju.

SnapCenter – Alat koji pruža centraliziranu kontrolu i pregled, te pruža korisnicima mogućnost da upravljaju application-specific backupima, restore-ovima i klonovima. Korištenjem SnapCentra, administratori baza, storage-a i virtualizacijskih platformi koriste jedinstven alat za upravljanje operacijama backupa, restore-a i kloniranja, za raznovrsne aplikacije, baze i virtualne strojeve.

 

Opcionalne softverske funkcionalnosti (izvan paketa)

SnapLock – Compliance rješenje visokih performansi za organizacije koje koriste Write Once - Read Many (WORM) storage, kako bi osigurali da kritične datoteke ostanu u neizmijenjenoj formi, iz npr. regulatornih razloga. Ista licenca omogućuje korištenje SnapLock-a u strožijem Compliance mode-u, koji zadovoljava eksterne formalne (državne) zahtjeve, kao i blaži Enterprise mode, za interne regulative. SnapLock koristi tamper-proof Compliance-Clock kako bi utvrdio period zadržavanja WORM datoteka. SnapLock licence sada dolaze uz „Security and Compliance“ softverski Bundle.

Multi-tenant key management – jefunkcionalnost koja pruža mogućnost da svaki tenant ili svaka Storage Virtual Machine (SVM) na storage-u upravljaju svojim ključevima, kroz svoj zaseban vlastiti menadžer ključeva. Ova licenca dolazi uz „Security and Compliance“ softverski Bundle

FabricPool – Rješenje za hibridni storage koje koristi All Flash agregate kao performance tier i objektni storage kao capacity tier. FabricPool će „vruće“ podatke čuvati na All Flash-u, dok će neaktivne, „hladne“ podatke izmjestiti na objektni storage, koji se može nalaziti ili u cloud-u ili on-premises (NetApp StorageGRID). Neaktivni podaci mogu zauzimati i do 80% cjelokupnog storage prostora, što čini FabricPool izuzetno efikasnim rešenjem, koje znatno smanjuje troškove storage-a, bez utjecaja na performanse, efikasnosti ili zaštite. On nadgleda korisničke aktivnosti nad svakim blokom podataka i označava ih kao „vruće“ ili „hladne“. Meta-podaci uvijek ostaju na SSD-ovima, dok se „hladni“ podaci pakiraju u 4MB objekte i šalju na objektni storage. Cijeli proces je potpuno transparentan za korisnike i aplikacije.

FabricPool zahtijeva dodatnu cluster-wide licencu, koja se plaća po TB za korištenje uz non-NetApp objektne sustave, i sada dolazi uz „Hybrid Cloud“ softverski Bundle. Za korištenje uz NetApp objektni storage, nije potrebna FabricPool licenca.

 

Hardverska enkripcija podataka

NetApp Storage Encryption (NSE) – je podrška za posebne samo-kriptirajuće diskove, koji kriptiraju podatke u trenutku upisa na disk. Podaci ne mogu biti pročitani bez enkripcijskog ključa koji se nalazi na disku. Enkripcijskom ključu se, s druge strane, može prići jedino kroz autentificirani node. Samo-kriptirajući diskovi se moraju naručiti pri kupovini samog uređaja, i ne mogu se miješati sa ne-kriptirajućim diskovima na istom sistemu.