Системы хранения данных приобрели в современной ИТ-инфраструктуре ключевое значение. Эффективные решения в этой области должны обеспечивать целостность данных, их высокую готовность, высокое быстродействие и эффективность управления. Сегодня одна из основных проблем ИТ-отрасли — проблема огромного роста объемов данных. Ее решение обязательно должно отвечать требованиям надежности — ведь даже один час простоя (или потеря 1 Кбайт конфиденциальных данных) может обернуться банкротством компании. Кроме того, необходимо, чтобы хранилища данных были масштабируемыми и могли работать в гетерогенных сетях с серверами разных фирм-производителей.

Корпорация IBM (http://www.ibm.com), реагируя на требования быстро развивающегося рынка, создала линейку систем хранения данных IBM TotalStorage. Слово Total здесь использовано вовсе не случайно. Дело в том, что возможности системы перекрывают все потребности заказчиков любого уровня, начиная с маленьких компаний и рабочих групп и заканчивая огромными концернами. О некоторых устройствах TotalStorage и пойдет речь ниже.

Устройства для средних и малых предприятий

Все продукты линейки IBM TotalStorage — это системы хранения с высокой масштабируемостью, надежностью и гибкостью. Масштабируемость дискового пространства у некоторых устройств достигает нескольких порядков, а надежность позволяет бесперебойно использовать их 24 часа в сутки 7 дней в неделю. Типичный представитель этого семейства — новая дисковая стойка IBM TotalStorage FAStT Storage Server. Аббревиатура FAStT расшифровывается как Fibre Array Storage Technology. Дело в том, что архитектура внутренней шины в этой системе — не SCSI, а более скоростная технология Fibre Channel (оптоволокно). Скорость передачи данных по оптоволоконной шине достигает 2 Гбит/с. Использование технологии Fibre Channel в FAStT позволяет с помощью коммутаторов и концентраторов подключать к одному устройству хранения несколько серверов или кластеров. Такая возможность позволяет обходиться меньшим числом дисковых стоек, упрощает управление и резервное копирование данных.

Устройство FAStT 200 — младший член семейства FAStT. Это хранилище, предназначенное для небольших фирм или рабочих групп предприятия. Как правило, оно используется вместе с кластером из двух серверов в комплектации до 30 жестких дисков с интерфейсом Fibre Channel. Устройство представлено двумя моделями: FAStT Storage Server с одним RAID-адаптером и FAStT High Availability (HA) Storage Server с двумя RAID-адаптерами — в последнем случае обеспечивается большая доступность данных.

RAID-адаптеры, используемые в FAStT Storage Server, поддерживают уровни RAID 0, 1, 3, 5 и 10. Устройство содержит отсеки для десяти дисковых накопителей с интерфейсом Fibre Channel (можно устанавливать диски емкостью 18 Гбайт со скоростью вращения пластин 15 000 об./мин; а также емкостью 18, 36 и 72 Гбайт со скоростью вращения 10 000 об./мин). Предусмотрено подключение до пяти блоков расширения EXP 500 по 10 дисков в каждом, что дает в максимальной конфигурации до 60 дисков (емкостью более 4,2 Тбайт). Все накопители образуют единое дисковое пространство (дисковый пул), который можно разбить на 16 логических разделов для распределения их между серверами.

Устройство FAStT 500 высотой 4U представляет собой систему хранения уровня корпорации. FAStT 500 отличается от FAStT 200 большей производительностью и масштабируемостью. В отличие от моноблочного FAStT 200 эта более мощная модель состоит из двух частей — блока управления и собственно дискового массива. Блок управления содержит два RAID-контроллера и процессор AMD с тактовой частотой 300 МГц. Каждый контроллер подключен к мини-концентратору для подключения к двум FC-петлям, к которым, в свою очередь, подключаются диски. Должным образом сконфигурированная система даст вдвое большую производительность по сравнению с FAStT 200, так как полоса пропускания канала к дискам повышается здесь вдвое. Кроме того, по сравнению с FAStT 200 размер кэш-памяти увеличен со 128 до 256 Мбайт на один контроллер, что также повышает производительность. FAStT 500 в максимальной конфигурации с 22 блоками расширения EXP 500 представляет собой дисковую стойку из 220 дисков (емкость более 15 Тбайт) и поддерживает до 32 разделов.

Устройство FAStT 700 Storage Server — самая старшая модель семейства. В ней реализованы такие важные функции, как зеркалирование данных (Remote Copy) и мгновенное создание снимка раздела или тома (FlashCopy). Это обеспечивает более гибкое использование данных и гарантирует их сохранность. Даже в случае катастрофы в здании, где расположено устройство, на другом, удаленном сервере всегда сохраняется необходимая информация. В последней версии IBM FAStT Storage Manager v8.2 (специальное программное обеспечение, поставляемое с FAStT) эти функции становятся доступны и младшим моделям семейства. Заметим, что функция FlashCopy реализована и в FAStT 500, и в FAStT 200, а в FAStT 500 помимо этого поддерживается еще и Remote Copy.

Устройства для крупных предприятий

Одна из самых мощных дисковых систем хранения масштаба корпорации в ассортименте IBM — это продукт Enterprise Storage Server (ESS), имеющий кодовое название Shark. Этот high-end сервер дисковых систем хранения предназначен для корпоративных приложений, требующих огромного дискового пространства. Исторически ESS представляет собой развитие дисковых подсистем IBM Versatile Storage Server (VSS), в которых впервые была применена архитектура Seascape. Ранее IBM выпускала знаменитые дисковые системы RAMAC, широко распространенные в мире мэйнфреймов. Но Shark даже на фоне своих прямых предшественников и конкурентов выглядит очень впечатляюще. Дисковое пространство масштабируется от 420 Гбайт до 22 Тбайт, адаптивная кэш-память наращивается до 32 Гбайт — это позволяет получить в реальном режиме работы до 80% попаданий в кэш (cash hit). Шестнадцать слотов для хост-адаптеров позволяют обеспечить до 32 подключений SCSI или ESCON или до шестнадцати подключений Fibre Channel/FICON. Благодаря использованию SSA-архитектуры внутренняя пропускная способность устройства составляет около 800 Мбайт/с. Высокая надежность обеспечивается полным дублированием всех компонентов и поступающих данных. Shark поддерживает такие функции, как FlashCopy (моментальное копирование раздела), Peer to Peer Remote Copy (синхронное зеркальное копирование), Concurrent Copy (копирование раздела или тома S/390), Extended Remote Copy (асинхронное копирование для S/390). Естественно, использовать устройства хранения, подобные ESS, для одного сервера в большинстве случаев неразумно, поэтому такие устройства обычно подключаются к сети хранения данных (SAN, Storage Area Network). Нужно отметить, что семейство продуктов FAStT также относится к категории SAN-ready, т. е. позволяет работать с SAN.

Обновление Shark

В середине июля IBM анонсировала корпоративный сервер хранения данных Shark нового поколения, отличающийся удвоенной производительностью. Новые модели 800 и 800 Turbo реализуют новейшие технологии, включая микросхемы на меди и каналы со скоростью передачи данных 2 Гбит/с. Они обеспечивают повышенную пропускную способность и производительность сетей хранения данных SAN по сравнению с серверами конкурентов в аналогичной конфигурации. Новые серверы также отличаются сниженной общей стоимостью владения (TCO). Это достигается, в частности, благодаря функциям самоуправления, разработанным в рамках проекта eLiza и обеспечивающим возможность полной настройки в реальном времени «на ходу».

Новый ESS все также реализован в виде кластера на базе двух RISС-машин, в каждой из которых установлен симметричный мультипроцессор (SMP) — шестипроцессорный модуль, поддерживающий режим Turbo. Объем адаптивного кэша увеличен здесь до 64 Гбайт, а размер энергонезависимой памяти (NVS) составляет 2 Гбайт. Увеличена внутренняя пропускная способность и для подключения серверов по Fiber Channel/FICON, используются новые, двухгигабитные адаптеры. Все это дает модели 800 вдвое большую производительность по сравнению с предыдущей моделью Shark, F20, а в режиме Turbo производительность модели 800 оказывается в два с половиной раза выше, чем у F20. Для более гибкой защиты данных в новом Shark наряду с технологией RAID 5 поддерживается также RAID 10 с зеркальным копированием и чередованием томов, что очень важно для приложений, чувствительных к производительности, скажем, для оперативной обработки транзакций. Накопители для ESS поставляются интегрированными блоками по восемь дисков в каждом (эти блоки называются eight-packs). Данная модель поддерживает диски емкостью 18, 36 и 73 Гбайт со скоростью вращения диска 10 000 об./мин, а также емкостью 18 и 36 Гбайт со скоростью вращения 15 000 об./мин.

В числе технологий, разработанных в рамках проекта eLiza (все они использованы при создании данной модели), следует назвать упреждающий анализ неисправностей и упреждающее воссоздание массивов RAID, которые позволяют контролировать «здоровье» системы и обнаруживать потенциальные проблемы или системные ошибки еще до их возникновения. В модели 800 также реализовано интеллектуальное управление кэшем и приоритетами ввода-вывода, что позволяет оптимизировать производительность системы в зависимости от требований к уровню обслуживания.

Модель 800 соответствует требованиям к производительности, предъявляемым рынками ресурсоемких вычислений, таких, как биологическое моделирование и цифровое мультимедиа. Сервер, оснащенный хост-адаптерами FICON 2 Гбит/с, позволяет заказчикам строить сети хранения данных более высокой производительности, большей протяженности, с усовершенствованными возможностями совместного доступа — при снижении стоимости вычислительной инфраструктуры. Более высокопроизводительные адаптеры FICON также совместимы с имеющимися решениями для SAN пропускной способностью 1 Гбит/с, которые IBM начала выпускать в прошлом году. Появление адаптеров FICON 2 Гбит/с на сервере хранения данных IBM Shark 800 позволит заказчикам подключать мэйнфреймы непосредственно к тем же открытым SAN, с которыми работают серверы UNIX и Windows.

Предусмотрен очень широкий выбор вариантов дисковой памяти для модели 800, включая новейшие жесткие диски с частотой вращения 15 000 об./мин и емкостью 18,2 или 36,4 Гбайт. Более быстрые жесткие диски способны увеличить пропускную способность произвольной выборки и произвольного чтения данных на 80%, что обеспечивает значительное сокращение времени отклика и позволяет справляться с более сложными рабочими нагрузками.

Идея построения такой сети хранения была впервые реализована в 1998 году на основе технологии Fibre Channel. Из-за высокой стоимости инфраструктуры Fibre Channel практически тогда же возникла мысль построить аналогичные сети на более дешевой технологии Ethernet. Компания NuSpeed предложила тогда протокол iSCSI. Идея заключалась в упаковке блоков данных и SCSI-команд в стандартные IP-пакеты и пересылке этих пакетов по Ethernet-сети. Концепция получила развитие, и сейчас протокол iSCSI — это самостоятельная спецификация. Компания IBM вместе с Cisco (впоследствии купившей NuSpeed) первой создала устройство на основе этого протокола — IBM TotalStorage IP Storage 200i (рис. 3). Это устройство позволяет отказаться от дисков большого объема на серверах и у пользователей. Дело в том, что после установки клиентского программного обеспечения операционная система распознает IP Storage 200i как собственные диски (DAS) — за это отвечает драйвер, который пересылает SCSI-команды и данные по IP-сети. Установка такого устройства на предприятии существенно упрощает резервное копирование и позволяет снизить объем дискового пространства. Если посчитать, сколько дискового пространства у пользователей и серверов не используется, а потом пересчитать деньги, вложенные в «лишние» жесткие диски, учесть к тому же зарплату персонала, занимающегося резервным копированием и администрированием данных, то получится весьма крупная сумма, которую было бы неплохо сэкономить. IP 200i управляется по сети одним человеком и позволяет динамически выделять дисковое пространство клиентам, т. е. емкость дисков будет точно соответствовать потребностям. Устройство масштабируется от 109 Гбайт до 3,52 Тбайт в RAID-массиве. RAID-адаптер, такой же как и в FAStT, также поддерживает технологии RAID 0, 1, 3, 5, 10 и обеспечивает защиту данных на аппаратном уровне.

Устройства, подключаемые к сети

Семейство TotalStorage также включает устройства NAS (Network Attached Storage), призванные заменить файловые серверы. Обычно считается, что NAS — это устройство хранения, непосредственно подключаемое к сети и исполняющее роль файлового сервера. Однако в отличие от обычных файловых серверов в NAS-устройствах используется улучшенная внутренняя архитектура, специализированная операционная система на базе Windows 2000 и набор программных средств управления устройством — все это оптимизировано для файлового сервиса. Поддержка распространенных протоколов (CIFS, NFS, HTTP, FTP, NetWare и AppleTalk) означает, что любые клиенты — как конечные пользователи, так и серверы — могут легко получать информацию с других платформ. Все NAS-устройства поставляются в коробочном варианте — это означает, что устройство сразу готово к работе и все, что требуется от заказчика, — это распаковать его и подключить к сети. Специальное программное обеспечение Persistent Storage Manager, поставляемое с устройствами NAS 200 и NAS 300, позволяет создавать до 250 копий данных по технологии TrueImage. Это не полные копии, а лишь снимки данных, позволяющие осуществлять восстановление случайно удаленных данных, тестирование приложений (не на реальных данных, а на копии). Кроме того, эта возможность экономит дисковое пространство. Существует четыре устройства семейства NAS — NAS 100, NAS 200, NAS 300 и NAS 300G.

NAS 100, младшая модель, имеет размер 1U и может поставляться как отдельно стоящее или монтируемое в стойку устройство. Предустановленная во всех моделях IBM NAS операционная система Windows Powered OS обеспечивает высокую производительность системы. Аппаратно за производительность отвечают один процессор Pentium III (с тактовой частотой 1,26 ГГц на шине 133 МГц), память ECC SDRAM объемом 512 Мбайт и четыре жестких диска ATA IDE емкостью 120 Гбайт и скоростью вращения 7200 об./мин. Следует заметить, что в отличие от старших членов семейства NAS 100 не снабжен адаптером Remote Supervisor.

Программное обеспечение, установленное наряду с операционной системой, позволяет системному администратору управлять системой удаленно по сети и реализует RAID-массив для защиты данных — программно поддерживается RAID уровней 0, 1, 5. То, что различные уровни RAID реализуются программно, несколько снижает производительность системы, поэтому в случаях, когда требуется более производительное решение, следует использовать старшие модели NAS.

NAS 200 предназначается для небольших предприятий (или предприятий, обрабатывающих небольшие объемы данных) и рабочих групп. Устройство позволяет наращивать дисковое пространство от 109 Гбайт до 1,69 Тбайт в конфигурации Tower и до 3,52 Тбайт в стоечном исполнении. Для увеличения производительности можно добавить второй процессор Intel Pentium III с тактовой частотой 1,13 ГГц и увеличить оперативную память до 3 Гбайт. Поддерживаются SCSI-диски емкостью 36 и 72 Гбайт, уровни RAID 0, 1, 0+1, 5, 0+5. Здесь RAID-массив реализуется аппаратно, поэтому его производительность значительно выше, чем в NAS 100.

Инструментарий управления у NAS 200, как и у всех устройств хранения IBM, подключаемых к сети, предусматривает удаленное администрирование по сети.

Одно соединение может обслуживать ограниченное число пользователей, поэтому в NAS 200 для устранения узких мест в передаче данных используется до восьми Ethernet-соединений.

NAS 300 — старшая модель семейства, дисковое пространство которой масштабируется до 6,61 Тбайт. Двухпроцессорный управляющий модуль и применение FC-дисков дают большую производительность по сравнению с NAS 200. Использовать NAS 300 целесообразно там, где нужна более высокопроизводительная или вместительная система и возможностей NAS 200 уже не хватает.

В устройстве NAS 300 Gateway (300G, на базе NAS 300) роль дисков играет сеть хранения данных (SAN). Фактически это мост, связывающий локальную сеть с сетью хранения данных. Использование NAS 300 Gateway обеспечивает доступ к сети хранения данных из любой точки планеты с помощью глобальной сети WAN (Wide Area Network). Таким образом, филиалы, разбросанные по свету, получают доступ к данным головного офиса, минуя серверы приложений.

Ленточные накопители

Несмотря на удешевление дискового пространства, ленточные накопители до настоящего времени все равно остаются более привлекательными по цене в расчете на хранимый мегабайт. Такая ситуация сохранится и в ближайшем будущем, поэтому отрасль ленточных накопителей по-прежнему развивается. Увеличиваются объемы данных, записываемые на одну ленту, скорость записи, улучшаются и другие основные параметры.

Консорциум компаний IBM, Hewlett-Packard и Seagate Technology разработал открытый стандарт записи на ленту — Linear Tape Open (LTO). Существует два варианта этой технологии — Ultrium (однокатушечный картридж) и Acсelis (двухкатушечный картридж). Разработчики IBM выбрали Ultrium. Этот стандарт обеспечивает высокую скорость записи и надежность хранения. Уже первое поколение устройств на базе стандарта обеспечивает высокую скорость записи и доступа (до 108 Гбайт/ч) на один лентопротяжный механизм (драйв) и возможность чтения во время записи, RWW (Read While Write). Тестовое чтение данных сразу после записи (read after write verification) служит для проверки данных в режиме реального времени и позволяет динамически перезаписывать сбойные блоки. Высокая плотность многоканальной серпантинной записи и серводорожки, использующиеся для очень точного позиционирования головки, позволяют получить 384 дорожки данных на ленте шириной чуть более 1 см. Микросхема памяти емкостью 4 Кбайт на каждом картридже хранит информацию о состоянии картриджа. Информация с этого кристалла используется лентопротяжным устройством при записи на картридж. Если в дальнейшем лента будет использоваться в другой библиотеке, то библиотека будет обладать всей необходимой информацией о носителе. В результате даже если испорчено 12,5% ленты (вообще-то представить такое повреждение достаточно сложно, учитывая, что картридж рассчитан на 228 лет), стример продолжает работать. Емкость картриджа 100 Гбайт без сжатия, или 200 Гбайт со сжатием, скорость записи 15 Мбайт/с, скорость поиска 6 м/с — такие параметры выглядят очень привлекательно на фоне других современных технологических достижений.

Линейку ленточных устройств IBM Ultrium открывает 3580 Ultrium Tape Drive — устройство, рассчитанное всего лишь на один картридж. Оно предназначено для небольших рабочих групп или для резервного копирования одного сервера. 3580 Ultrium следует использовать, если объемы резервируемых данных не превосходят 100 Гбайт. Конечно, устройство можно использовать для резервирования и большего количества данных, но при этом администратору придется заменять картриджи вручную.

В 3580 Ultrium предусмотрено подключение по протоколам Ultra2/Wide SCSI LVD и Ultra/Wide SCSI HVD. Для удобства на передней панели устройства размещены жидкокристаллический дисплей и индикаторы для вывода информации о питании, неисправностях, защите записи, использовании ленты, чистке лентопротяжного механизма.

IBM Ultrium Tape Autoloader — устройство, рассчитанное на 7 лент (700 Гбайт несжатых данных, 1400 Гбайт при двукратной компрессии). Система предназначена для небольших предприятий и рабочих групп. Как и у 3580, на передней панели у Tape Autoloader размещен жидкокристаллический дисплей и индикаторы для вывода информации о важнейших параметрах состояния. Предусмотрена состыковка двух устройств боковыми сторонами и установка в стойку.

Еще одно решение, предлагаемое IBM, — небольшая ленточная библиотека 3583 Ultrium Tape Library. В максимальной конфигурации она включает шесть лентопротяжных устройств и 72 картриджа (т. е. 7 Тбайт без сжатия или 14 Тбайт с компрессией 2/1). Комплект для монтажа позволяет устанавливать библиотеку в стандартную 19-дюймовую стойку. Возможна установка резервного блока питания для обеспечения более высокой степени надежности. IBM Ultrium Tape Library — решение для предприятий, желающих получить надежную, масштабируемую ленточную систему за умеренную цену, которая решит проблемы резервного копирования, повысит надежность системы хранения и даст возможность дальнейшего роста.

Завершает линейку ленточных устройств IBM Ultrium библиотека уровня предприятия IBM 3584 UltraScalable Tape Library, позволяющая масштабировать емкость хранения до 496 Тбайт. В максимальной конфигурации библиотека состоит из 6 фреймов. По желанию заказчика в библиотеку могут быть добавлены фреймы, предназначенные для DLT-картриджей. Эта библиотека позволяет построить очень надежную систему резервного копирования, в которой не будет единой точки отказа. В мире уже сейчас есть библиотеки этой серии, работающие в максимальной конфигурации.

При выборе конкретного решения для заказчика важно не только прочитать о технических характеристиках тех или иных устройств, но и увидеть системы “живьем”. Еще более полезной представляется возможность протестировать конкретное решение. Такую возможность в России предоставляет компания "Гетнет ЛС" (http://www.hetnet.ru). Она входит в глобальную сеть демонстрационных центров IBM и является единственным в России партнером IBM со статусом TotalStorage Solution Centre. В центре "Гетнет" представлены все вышеописанные решения, а также другие серверы, библиотеки и системы хранения от компании IBM.

Михаил Воробьев — специалист по системам хранения IBM компании «Гетнет». С ним можно связаться по e-mail: MVorobyev@hetnet.ru.