NetApp FAS500f: Prvi NVMe All-Flash FAS sistem za skladištenje podataka

FAS500f je namenjen balansiranom odnosu kapaciteta i performansi. Ovi sistemi su dizajnirani za Tier 2 aplikacije, nestruktuirane podatke, home direktorijume i korisničke podatke, kao i volumene za zaštitu podataka. Novina u odnosu na dosadašnje modele iz serije FAS uređaja je da FAS500f, za razliku od drugih, neće imati podršku za rotirajuće diskove. Ovo predstavlja zaokret u odnosu na performanse FAS uređaja koje će NetApp ubuduće proizvoditi. Dodatno, ovo je prvi uredjaj iz FAS serije koji koristi NVMe end-to-end arhitekturu.

Novost koja dolazi sa verzijom ONTAP 9.8 je i podrška za S3 protokol čime NetApp nastavlja sa liderstvom na polju UNIFIED FAS storage sistema.

Osnovne hardverske karakteristike

U internoj šasiji visine 2U nalaze se dva kontrolera i dva redundantna napajanja. Na prednjoj strani predviđena su 24 specifična interna NVMe SSD diska pojedinačnog kapaciteta od 15.3TB. Ovaj uređaj podržava proširenje jednom dodatnom eksternom NS224 NVMe policom sa dodatnih 12 ili 24 NVMe diska kapaciteta 15.3TB.

Kontroleri na FAS500f rade u Active/Active režimu. Ovo znači da kontroleri rade nezavisno, svaki opslužujući svoja radna opterećenja. U slučaju pada jednog kontrolera, drugi kontroler pored svojih, preuzima i poslove kontrolera koji je van funkcije (u roku od 2 do maksimalnih 15 sekundi) do momenta zamene. Ovaj proces odvija se transparentno, u smislu da aplikacije ne prestaju sa radom tokom failover operacije.

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

FAS500f poseduje 2x64-bit 12-core Skylake-D procesora i 128GB memorije.

Uređaj se može proširivati kako dodatnom policom sa diskovima (scale-up), tako i drugim FAS ili AFF sistemima (scale-out) do maksimalno 24 nodova u NAS, tj. 12 nodova u SAN okruženju. Nodovi koji se dodaju u scale-out cluster mogu biti različitih performansi, kao i različite generacije. Za proveru liste kompatibilnosti pogledati NetApp-ov Hardware Universe portal na adresi: https://hwu.netapp.com ili proveriti sa lokalnim dobavljačem.

NetApp FAS500f je end-to-end NVMesistem, što znači da koristi kako NVMe protokol za pristup SSD diskovima na storage sistemu, tako i NVMe over Fabrics transportni protokol za konekcije sa hostovima. Ovaj novi protokol je specifično dizajniran za flash i SSD-ove sledećih generacija, koji je značajno jednostavniji i optimizovan da isporuči maksimalni throughput i najbrže vreme odziva. NVMe podržava desetine hiljada paralelnih izvršavanja komandi, može efikasno koristiti ne samo SSD diskove, već i multi-core procesore i gigabajte memorije, i uspešno parsirati i upravljati podacima. Korišćenjem NVMe standarda, moguće je isporučiti 60% više performansi, kao i smanjiti kašnjenja do 50%.

Po pitanju konektivnosti, na raspolaganju su 2 mezzanine slota po kontroleru, u koje mogu ići sledeće kartice:

• 4-portna 32Gbps FC i 4-portna 10/25Gbps Ethernet (RoCEv2) za host konektivnosti
• 2-portna 100Gbps Ethernet (RoCEv2) za dodanu NVMe policu (samo slot 1)
• Dodatno, na svakom kontroleru se nalaze još i po 2 10Gbps BASE-T porta za host konektivnost, kao i 2x 25GbE porta za HA i Cluster Interconnect vezu.

Na slici ispod prikazan je jedan od dva FAS500f kontrolera unutar šasije.

 

FAS500f pored internih diskova, podržava i dodatnu policu, koja može doći sa 12 ili 24 15.3TB NVMe SSD diska.

Softverske funkcionalnosti koje dolaze u osnovnom paketu (Core Bundle)

iSCSI/FC/CIFS/NFS/S3 – uređaj dolazi sa svim licenciranim protokolima, kao i potrebnim fizičkim portovima 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, nezavisno od veličine seta podataka, jer ne prepisuje/kopira podatke pri kreiranju Snapshot-a. Iz tog razloga se na sistemu mogu nalaziti hiljade Snapshot-ova, bez uticaja na performanse.

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 u osnovni paket softverskih funkcionalnosti.

Inline zero deduplikacija – Inline uklanjanje all-zero blokova, pre nego se isti uskladište na diskovima.

Inline/postprocess kompresija – kompresija podataka na nivou grupe blokova koja omogućava značajne uštede prostora. Inline kompresija se obavlja pre nego se podaci uskladište na diskove. Podaci koji zahtevaju više resursa se naknadno komprimuju, korišćenjem postprocess kompresije.

Inline/postprocess deduplikacija – Deduplikacija na nivou agregata čija je jedinica 4KB blok, nezavisno od toga da li se podaci skladište kao SAN ili NAS. Inline deduplikacija se obavlja pre nego se podaci uskladište na diskove. Podaci koji zahtevaju više resursa se naknadno dedupliciraju, korišćenjem postprocess deduplikacije, takođe na nivou bloka.

NetApp AllFlash garantovana efikasnost 3:1

Na svim ONTAP baziranim All Flash uređajima, NetApp garantuje upis uskladištenih podataka na sistemu u odnosu 3:1. Ovo praktično znači da garantuje skladištenje 3 puta veće količine podataka od količine navedene kao usable capacity. Uslovi pod kojima garancija važi su virtualizovano okruženje i da podaci nisu prethodno kompaktirani ili enkriptovani. Procedura za ovu garanciju se sastoji od toga da korisnik elektronski potpiše da njegovo okruženje ispunjava uslove.

Ukratko, postoje tri uslova za ispunjenje garancije:

• okruženje korisnika je virtualizovano
• uskladišteni podaci prethodno nisu komprimovani
• uskladišteni podaci nisu enkriptovani.

Inline data compaction –Ova funkcionalnost se svodi na to da više logičkih blokova manjih od 4KB budu upakovani u jedan 4KB fizički blok na diskovima. Ovaj proces se odvija pre nego se podaci uskladište na diskovima. Pored dramatičnog povećanja efektivnog prostora na All Flash sistemima, ova funkcionalnost je omogućena i na FAS sistemima.

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

1. Prvo što se dešava, kako podaci dolaze na upis, je detekcija blokova koji u sebi sadrže sve nule. Ovi blokovi se ne skladište na diskovima, već se umesto njih beleže samo meta-podaci.
2. Nakon ovoga se radi inline deduplication proces. Ova funkcionalnost je prvi put primenjena u verziji 8.3.2 ali je provera vršena samo na podacima koji su se zadesili u memoriji. Sa trenutno aktuelnom verzijom 9, ova funkcionalnost se odnosi kako na podatke u memoriji, tako i na podatke koji su nedavno upisivani na diskove. Sem ovog procesa, NetApp ima i mogućnost postprocess deduplikacije, u kojoj se svi podaci koji već nisu deduplicirani inline procesom (pre zapisivanja na diskove) proveravaju i dedupliciraju naknadno. Deduplikacija se odvija na nivou kompletnog sistema sto znači da se svi podaci koji se nalaze na storage sistemu posmatraju kao jedan set koji treba deduplicirati.
3. Sledeći korak je inline compression. Ovaj proces je veoma efikasan u određivanju toga da li se blok može komprimovati za više od 50%. Ovo se proverava iz razloga što se ne žele trošiti CPU ciklusi na podatke čijom kompresijom se više gubi nego dobija. Sem ovog procesa, NetApp ima i mogućnost postprocess kompresije, koja može izvršiti kompresiju i pošto se podaci upišu na diskove.
4. Po završetku svih navedenih procesa, a pre 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 proveru, kandidati su za data compaction. Tako se mali, nekomprimovani blokovi podataka (manji od 4KB) ali i podaci koji su imali stepen kompresije veći od 75%, pre 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 efekat.

Efikasna zaštita podataka

NetApp Volume Encryption – softverski bazirana tehnologija za enkriptovanje podataka u mirovanju, na nivou volumena. Ključ za enkripciju je dostupan jedino storage sistemu i osigurava da se podaci ne mogu pročitati ako se diskovi izvade iz samog sistema. I podaci i meta-podaci se enkriptuju. Mogućnost korišćenja ugrađenog Onboard Key Manager-a omogućava čuvanje ključeva na samom sistemu, a postoji i mogućnost korišćenja spoljnog Key Manager-a. NVE se može koristiti na bilo kom tipu agregata (HDD, SDD, hibrid), 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 podrazumevani RAID tip (RAID-Double Parity). On zahteva dva parity diska po RAID grupi i štiti podatke u slučaju istovremenog pada do dva diska. Za RAID-DP, preporučena veličina RAID grupe je od 12 do 20 HDD-a i od 20 do 28 SSD-a, čime se smanjuje i cena zbog manjeg broja parity diskova. RAID-DP takođe dozvoljava on-line širenje RAID grupa.

RAID-TEC – ova patentirana NetApp tehnologija samo predstavlja nastavak priče koju je NetApp davno predstavio – RAID-DP (no penalty RAID 6). Novina vezana za RAID-TEC je da se ovom tehnologijom omogućava istovremeni otkaz bilo koja 3 diska u okviru RAID grupe. Uzimajući za primer RAID grupu sastavljenu od 24 diska, čak 21 disk služi za skladištenje 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 primenu pri korišćenju diskova velikih kapaciteta (većih od 6TB), kako rotirajućih tako i SSD diskova. Kod diskova velikih kapaciteta, vreme oporavka traje veoma dugo, pa je neophodna dodatna zaštita seta podataka. NetApp je prvi storage proizvođač koji je sertifikovao SSD diskove veličine 15,3TB.

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

FlexVol – logički kontejneri 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 kompanijama, jedan namespace može zahtevati petabajte prostora, daleko prevazilazeći čak i FlexVol kapacitet od 100TB. FlexGroup je volume koji podržava do 400 milijardi fajlova, sa 200 volumena članova, koji sarađuju kako bi dinamički balansirali opterećenje i dodelu prostora podjednako, preko svih članova. Nema dodatnog upravljanja ili nadgledanja FlexGoup-a. Ona se jednostavno kreira i podeli sa korisnicima. ONTAP radi sve ostalo.

FlexVol – logički kontejneri 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 kompanijama, jedan namespace može zahtevati petabajte prostora, daleko prevazilazeći čak i FlexVol kapacitet od 100TB. FlexGroup je volume koji podržava do 400 milijardi fajlova, sa 200 volumena članova, koji sarađuju kako bi dinamički balansirali opterećenje i dodelu prostora podjednako, preko svih članova. Nema dodatnog upravljanja ili nadgledanja FlexGoup-a. Ona se jednostavno kreira i podeli 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 metapodatke. 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 garantovali da performanse kritičnih radnih opterećenja neće biti degradirane od strane drugih radnih opterećenja, koja se takmiče za iste resurse. Moguće je podesiti QoS Max i QoS Min za svaki workload. QoS Max ili Qos ceiling je maksimalni throughput koji određeno radno opterećenje može da „zauzme“, kako bi se ograničio njegov uticaj na sistemske resurse. QoS Min ili QoS floor se podešava na kritičnim radnim opterećenjima, čime se osigurava da će ono dobiti minimalne neophodne vrednosti throughput-a bez obzira na zahteve 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 grafički interfejs koji omogućava upravljanje NetApp storage sistemima i objektima (diskovima, volumenima, agregatima) i izvršavanje opštih zadataka vezanih za storage sisteme iz web browser-a. Klaster administratori mogu koristiti System Manager za administraciju čitavog klastera i njegovih resursa.

Unified Manager – Active IQ Unified Manager je grafički produkt koji pruža opsežne monitoring i upravljačke mogućnosti nad više NetApp ONTAP sistema (klastera), kako bi omogućio upravljanje raspoloživošću, kapacitetima, zaštitom i performasama. 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 Provajdera i SRA za VMware vSphere product suite, pružene kroz jedan virtualni appliance. Ovaj skup alata omogućuje plug-in-ove za vCenter Server koji pružaju end-to-end lifecycle management za virtualne mašine u okruženjima koja koriste NetApp storage sisteme.

ActiveIQ – NetApp Active IQ je web bazirani servis koji omogućuje prediktivnu analitiku i proaktivnu podršku, kako bi pružio optimizovane operacije. Actove IQ radi sa AutoSupport-om i prezentuje informacije koje omogućavaju laku analizu u svrhu modelovanja i optimizovanja storage infrastrukture.

Disaster Recovery resenje - MetroCluster IP

MetroCluster funkcionalnost ostvaruje se kombinovanjem 2-nodnih sistema na 2 udaljene lokacije čime se ostvaruje kontinuitet poslovanja čak i u slučaju kompletnog otkaza jednog od sajtova. Sinhrona replikacija podataka ostvaruje se sinhronom replikacijom (SyncMirror), kako bi pružila kontinualnu dostupnost podataka na oba sajta, 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 transparentnan oporavak od katastrofe - bez gubitka podataka, sa prostom konfiguracijom koja ne zahteva naknadne izmene na udaljenoj lokaciji.

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

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

Metrocluster-IP poseduje Mediator softversko rešenje koje dolazi u formi virtualnog appliance-a, instalira se na trećoj lokaciji i služi da automatizuje switchover u slučaju pada nekod od datacentara. Ovim se izbegava takozvani Split Brain scenario.

MetroCluster-IP softver se ne licencira i deo je svakog ONTAP sistema.

 

Dodatne softverske funkcionalnosti (DP Bundle)

FlexClone – Snapshot kopija produkcionih podataka nad kojom se može vršiti upis. Ponaša se kao nezavisna kopija iako nema kopiranja podataka već se dodatno upisuju samo promene i to na nivou bloka od 4KB. Primer: postoje desetine developera kojima treba kopija baze podataka za testiranje. FlexClone funkcionalnost omogućava da svi developeri koriste iste blokove baze podataka, dok se samo izmene koje svaki od njih pojedinačno napravi, zapisuju. 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 sistema, ili ne drugi sistem (lokaciju). SnapMirror radi na nivou FlexVol volumena, i moguće je birati između sinhrone i asinhrone replikacije. Sinhrona replikacija takođe može biti podešena kao  strict – neće poslati potvrdu hostu ukoliko podatak nije upisan na obe lokacije (nije uspela replikacija); i relaxed – dozvoliće upis podatka samo na prvu lokaciju i kasnije automatski izvršiti sinhronizaciju sa sekundarnom lokacijom, kada se ponovo uspostavi replikacija između lokacija.

SnapMirror Cloud – tehnologija koja pruža mogućnost 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, i pruža integrisanu mobilnost podataka, kao i zaštitu na nivou celog 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 maualne intervencije.

SnapVault – NetApp softver koji se koristi za bekap podataka sa jednog na drugi storage sistem tj. sa bržih na sporije diskove (SSD na SATA/SAS), ili za prenos bekapovanih podataka sa primarne ili više lokacija na sekundarnu lokaciju. SnapVault se može podesiti u određenim vremenskim intervalima pa omogućava slanje konzistentnih bekapa na sekundarnu lokaciju.

SnapCenter – Alat koji pruža centralizovanu kontrolu i pregled, i pruža korisnicima mogućnost da upravljaju application-specific bekapima, restorovima i klonovima. Korišćenjem SnapCentra, administratori baza, storage-a i virtualizacionih platformi koriste jedinstven alat za upravljanje operacijama bekapa, restora i kloniranja, za raznovrsne aplikacije, baze i virtualne mašine.

Opcione softverske funkcionalnosti (izvan paketa)

SnapLock – Compliance rešenje visokih performansi za organizacije koje koriste write once read many (WORM) storage, kako bi zadržali kritične fajlove u neizmenjenoj formi iz regulatornih razloga. Ista licenca omogućava korišćenje SnapLock-a u strožijem Compliance modu, koji zadovoljava eksterne (državne) zahteve, kao i blaži Enterprise mod, za interne regulative. SnapLock koristi tamper-proof Compliance-Clock kako bi utvrdio period zadržavanja WORM fajlova. SnapLock licence sada dolaze uz „Security and Compliance“ softverski Bundle.

Multi-tenant key management – funkcionalnost koja pruža mogućnost da svaki tenant ili svaka Storage Virtualna Mašina na storage-u upravljaju svojim ključevima, kroz svoj svoj zaseban menadžer ključeva. Ova licenca dolazi uz Security and Compliance“ softverski Bundle

FabricPool – Rešenje 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 izmestiti na objektni storage, koji se može nalaziti ili u cloud-u ili on-premises (NetApp StorageGRID). Neaktivni podaci mogu zauzimati i do 80% celokupnog storage prostora, što čini FabricPool izuzetno efikasnim rešenjem, koje znatno smanjuje troškove storage-a, bez uticaja ne performanse, efikasnosti ili zaštite. On nadgleda korisničke aktivnosti nad svakim blokom podataka i označava ih kao „vruće“ ili „hladne“. Metapodaci uvek ostaju na SSD-ovima, dok se „hladni“ podaci pakuju u 4MB objekte i šalju na objektni storage. Ceo proces je potpuno transparentan za korsinike i aplikacije.

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

 

 

Hardverska enkripcija podataka

NetApp Storage Encryption (NSE) – je podrška za posebne samo-enkriptujuće diskove koji enkriptuju podatke dok se upisuju na disk. Podaci ne mogu biti pročitani bez enkripcionog ključa koji se nalazi na disku. Enkripcionom ključu se, s druge strane, može prići jedino kroz autentifikovani node. Samo-enkriptujući diskovi se moraju naručiti pri kupovini samog uređaja, i ne mogu se mešati sa ne enkriptujućim diskovima na istom sistemu.

 

Za više informacija obratite se ALEF NetApp timu: ana.bondzic@alef.com