NetApp ONTAP 9 & All Flash FAS (AFF)

Bratimir Timotijević

Account Manager

bratimir.timotijevic@alef.com

NetApp ONTAP operativni sIstem je najrasprostranjeniji storage operativni sistem na svetu. Najnovija verzija pod brojem 9 ponovo donosi revolucionarne novine.

Flash & HDD Optimized – od verzije ONTAP 8, storage industrija se značajno promenila. ONTAP 9 predstavlja optimizovan OS prilagođen kako hibridnim storage sistemima (kombinacija rotirajućih HDD diskova i novih SSD diskova) tako i sistemima sa isključivo SSD diskovima. ONTAP 9 uz mnogo novih patenata donosi i optimizovan kod, prilagođen All Flash FAS sistemima. (skraćeno AFF).

U nastavku teksta ćemo pobrojati neke od novina u verziji 9.

RAID - TEC

Ova patentirana NetApp tehnologija samo predstavlja nastavak priče koju je NetApp davno predstavio – RAID DP. Novina vezana za RAID-TEC je da se omogućava istovremeni otkaz 3 diska u okviru RAID grupe. Uzimajući za primer RAID grupu sastavljenu od 24 diska, čak 21 disk služi za skladištenje podataka, dok sa preostala 3 diska omogućava sigurnost od istovremenog otkaza čak 3 diska! Odnos podataka i paritetnih diskova u ovom slucaju je 21:3.

Ovaj mehanizam će imati sve veću primenu sa pojavom diskova većih od 10TB, kako rotirajućih tako i SSD diskova. NetApp je prvi storage proizvodjač koji je sertifikovao SSD diskove od 15,3TB.

RAID - TEC

 

ADP – Advanced Drive Partitioning

12 disks

Adaptive Drive Partition je novina uvedena od verzije 8.3.2 i optimizovana u najnovijoj verziji 9. Ona ima za cilj da poveća efektivni RAW kapacitet na diskovima za gotovo 20%.

Advanced Drive Partitioning je funkcionalnost omogućena na FAS25xx/AFF8xxx serijama koja dramatično povećava raspoloživi prostor na konfiguracijama sa 12 ili više diskova.

O čemu se zapravo radi?

Više ne postoji potreba za obaveznim fizičkim agregatom sastavljenim od minimum tri diska koji se vezuju za svaki od kontrolera u HA konfiguraciji, već se sami diskovi particionišu na dva dela: manji, namenjen sistemskom delu i značajno veći, namenjen skladištenju korisničkih podataka.  

Kao što se vidi na slici, FAS25xx/AFF8xxx konfiguracija sa 12 internih diskova sada ima agregat za podatke od čak 9 diskova, uz maksimalnu RAID DP zaštitu podataka i zadržanim kontinualnim radom čak i u slučaju otkaza jednog od kontrolera. (noda)

Iako je u ovoj konfiguraciji jedan od kontrolera pasivan, (stand-by), to ne predstavlja problem jer je mogućnost agregata još uvek ispod mogućnosti procesuiranja jednog od dva kontrolera na sistemu.

Na sistemima FAS25xx serije u koje je moguće interno uskladištiti 24 diska, ADP omogućava ekstremnu iskorišćenost prostora uz podatak da je na njemu, u slučaju Active/Passive konfiguracije, moguće kreirati agregat od čak 21 data diska za skadištenje podataka (uz dva namenjena za RAID DP paritet i jednim hot spare diskom). Grafički prikaz dat je na slici.

Agregat sa podacima

Još jedan benefit vezan za ADP je situacija u kojoj se radi proširenje kapaciteta sistema. Nova polica sa diskovima može se alocirati kontroleru koji je do tada bio “pasivan” i na taj način izbalansirati opterećenje storage procesora.

Na slici ispod prikazano je logičko ADP particionisanje prostora u Active/Active konfiguraciji:

ADP particionisanje

Inline adaptive compression

NetApp je bio prvi proizvodjač koji je omogućio inline kompresiju na produkcionim, Tier 1 podacima. Nakon toga, uvodi kompresiju podataka kao post proces, a zatim i kao inline varijantu, tj. proces koji se odvija pre nego se podaci uskladište na diskovima. Inline adaptive compaction je sledeća novina u verziji 9. Ova funkcionalnost se svodi na to da logički blokovi manji od 4KB budu upakovani u jedan 4KB fizički blok na diskovima. Pored dramatičnog povećanja efektivnog prostora na All Flash sistemima, ova funkcionalnost će biti omogućena i na rotirajućim diskovima. NetApp na All Flash FAS sistemima, uz adekvatnu i optimalnu konfiguraciju sistema, garantuje 4:1 uštedu prostora, što prevedeno znači da će na fizičkom prostoru veličine 15TB biti uskladišteno 60TB produkcionih podataka.

Data

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

  • Prvo što se dešava kako podaci dolaze na upis je detekcija blokova koji u sebi sadrže nule. Ovi blokovi se uopšte ne skladište na diskovima, već se umesto njih upisuju samo meta podaci.
  • Sledeći korak je inline adaptive compressionOvaj proces je veoma efikasan u određivanju toga da li je blok kompresibilan više od 50%. Ovo se proverava iz razloga sto se ne žele trošiti CPU ciklusi na podatke koji se ne mogu kompresovati.
  • Nakon ovoga se dešava 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 verzijom 9, ova funkcionalnost se odnosi kako na podatke u memoriji, tako i na podatke koji su nedavno upisivani na diskove. U paraleli sa ovim procesom, odvija se post proces deduplikacije u kojem se svi podaci koji nisu već deduplicirani pre zapisivanja na diskove, proveravaju i dedupliciraju naknadno.
  • Po završetku svih ovih procesa, a pre nego se podaci upišu na diskove, odvija se proces pod imenom data compaction (funkcionalnost predstavljena u verziji 9). Svi podaci koji su prethodno prošli kroz proces kompresije ili nisu jos prošli proveru, kandidati su za data compaction. Tako se mali, nekomprimovani dokumenti (manji od 4KB) ali i podaci koji su imali stepen kompresije veći od 75% , pre upisa na fizičke blokove, logički stavljaju u 4KB fizičke blokove na disk. Pravilo je da što su dokumenti manji i kompresija veća, inline compaction ima veći efekat.

Controller Failover/Failback

NetApp je oduvek imao mehanizam u kome je u slučaju otkaza jednog od kontrolera, drugi kontroler automatski, pored svojih, preuzimao i opsluživao aplikacije koje su do tada bile vezane za kontroler koji je otkazao. Kompletno preuzimanje aplikacija od strane drugog aktivnog kontrolera dešavalo se u periodu od 30, do maksimalnih 120 sekundi.

U verziji 9, ovaj process je ubrzan do te mere da se ova procedura dešava u roku od 2 do maksimalnih 15 sekundi. 

ONTAP Select

Ova verzija ONTAP 9 NetApp OS-a predstavlja NetApp software defined storage rešenje. Postoji u single i 4-node verziji, instalirano na gotovo BILO KOM fizičkom serveru kao virtualna mašina. Radi na sledeći način: interni diskovi servera se virtualizuju u logički pool koji od tog nivoa ONTAP 9 prepoznaje kao da je u pitanju bilo koji NetApp FAS sistem. Ukoliko se želi visoka dostupnost, postoji 4-nodna verzija koja omogućava potpuni kontinuitet u radu, čak i u slučaju otkaza fizičkog servera, jer se kompletni podaci replikuju korišćenjem NetApp SyncMirror tehnologije (uključujući i podatke koji se nalaze u NVRAM memoriji, tj. podatke koji čekaju na upis na diskove)

Implementiran kao virtualna mašina, ONTAP Select omogućava implementaciju na standardnim x86 serverskim platformama, takozvanim commodity serverima.