Rambler's Top100
Статьи ИКС № 01-02 2016
Евгения ВОЛЫНКИНА  15 марта 2016

СХД времен подешевевшего флеша

Ожидать от рынка СХД серьезных подвижек, особенно в последние, кризисные годы, было бы опрометчиво. Но небыстрые технологические изменения, подкрепляемые снижением цен на недавние инновации, постепенно накапливаются...

Евгения ВОЛЫНКИНА

На ситуацию на рынке СХД уже не первый год влияет падение цен на твердотельные SSD-диски. Два года назад был пройден психологический барьер – $1 за 1 Гбайт емкости. Сегодня стоимость опустилась ниже $0,5. Конечно, рост курса доллара по отношению к рублю заметно снизил приятный для российских заказчиков эффект удешевления SSD-носителей, но в любом случае разница в ценах с высокоскоростными шпиндельными дисками стала непринципиальной. Например, компания Huawei утверждает, что для ее СХД-оборудования стоимость 1 Гбайт хранения на флеш-накопителях уже сравнялась со стоимостью хранения на SAS-дисках со скоростью вращения 15 тыс. об./мин. Следующим ориентиром будут диски 10 тыс. об./мин.

Этот процесс снижения цен, как отмечает Евгений Лёвин (DEPO Computers), дал толчок к активному развитию гибридных систем хранения, которые благодаря технологии тиринга (tiering), предполагающей многоуровневое хранение с автоматической миграцией данных между разными уровнями системы хранения, значительно повышают доступность, сохранность данных и эффективность управления ими. В результате рынок СХД стал разнообразнее – в дополнение к ленточным и классическим дисковым системам хранения появились гибридные системы и системы, полностью построенные на флеш-накопителях (массивы all-flash).

Удешевление флеш-памяти привело к существенному увеличению использования SSD-дисков как в системах среднего и старшего уровня, так и в хранилищах начального уровня. «Причем SSD-диски теперь применяются и в качестве самого быстрого уровня хранения, и в качестве расширителя основной кэш-памяти дискового массива»,– добавляет Александр Яковлев  (Fujitsu). Он также указывает на размывание границы между СХД, в которых используются только твердотельные флеш-диски all-flash-array (AFA), и гибридными СХД, укомплектованными SSD-накопителями. Общая производительность и время отклика этих систем практически сравнялись, а наличие богатого функционала и более приемлемая цена гибридных хранилищ все чаще становятся важным аргументом для заказчиков на этапе принятия решения.

Флеш-новации и их особенности

Благодаря снижению цены существенно меняется сфера применения AFA. Если раньше заказчики были готовы переводить на системы хранения класса all-flash только наиболее чувствительные к производительности бизнес-приложения, то теперь, как отмечает Владислав Логвиненко  (НР), наблюдается рост интереса к полной консолидации данных предприятия на твердотельных накопителях. «Стартовый комплект AFA можно купить менее чем за $25 тыс., а по программе try and buy, которая проводится Hewlett Packard Enterprise в России, стоимость новой модели HPE StoreServ 8200 c восемью накопителями SSD доступна даже предприятиям малого и среднего бизнеса», – сообщает он.

В ближайшее время следует ожидать даже ускорения снижения цен на флеш-массивы, поскольку, как указывает Денис Серов  (EMC Россия и СНГ), на корпоративный рынок выходят накопители на 3D-NAND памяти, обладающие рекордно низкой ценой за 1 Гбайт хранения. В некоторых случаях эти накопители позволят отказаться от гибридного подхода к хранению, избавив систему от необходимости постоянно «перетасовывать» данные между разными типами дисков, и обеспечить всем операциям ввода-вывода равновысокие уровни обслуживания. Михаил Ор­лен­ко (Dell) связывает дальнейшее удешевление флеш-памяти с появлением новых типов памяти с много­уровневыми ячейками хранения, такими как TLC NAND (TLC – triple level cell), которые позволяют значительно увеличить емкость флеш-накопителей и одновременно снизить их стоимость. Сама компания Dell в середине 2015 г. объявила о доступности TLC-флеш-накопителей для массивов линейки Dell Storage SC (несколько ее заказчиков в России это оборудование у себя уже установили).

Перспективность данного типа памяти признают и другие производители СХД, так что в ближайшее время стоит ожидать массового появления на рынке систем хранения с TLC-накопителями. Правда, и у них есть свои недостатки. Так, Николай Рысев  («Тринити») обращает внимание на то, что технология много­уровневых ячеек слишком ненадежна для систем хранения, в которых постоянно происходит перезапись данных, поэтому конфигурации СХД все чаще стали смещаться в сторону гибридных решений с несколькими уровнями хранения (например, SLC SSD – MLC SSD – SAS – NL-SAS) и автоматическим перемещением блоков данных между ними, что позволяет уменьшить общую стоимость при сохранении высокого уровня производительности, так как «горячие» данные, как правило, составляют небольшую часть общего объема.

Кроме снижения надежности хранения в SSD-накопителях с многоуровневыми ячейками также уменьшается скорость доступа к данным. Но производители СХД уже разработали методы компенсации этих недостатков. Например, компания Hitachi Data Systems предлагает использовать контроллер флеш-модуля FMD со встроенным восьмиядерным процессором, который распараллеливает операции ввода-вывода на множество флеш-чипов, увеличивая производительность доступа к данным. Кроме того, контроллер предотвращает износ ячейки за счет интеллектуального перераспределения адресов записи информации. Это же касается надежности хранения: FMD-модуль Hitachi предусматривает регулярные проверки целостности данных. Таким образом, за счет логики контроллера FMD-модуля флеш-накопители с многоуровневыми ячейками могут по безопасности хранения данных и производительности доступа к ним превосходить SSD-диски с одно­уровневыми ячейками.

Ну и по-прежнему в СХД для снижения стоимости хранения применяются такие традиционные программные технологии, как дедупликация и компрессия данных. По словам Д. Серова, в ряде случаев, в том числе во флеш-массиве EMC XtremIO, за счет дедупликации и компрессии физическое потребление емкости сокращено в несколько раз без падения производительности и уменьшения допустимого количества циклов перезаписи. Правда, Алексей Силин (Hitachi Data Systems) предупреждает о том, что этот подход следует применять с осторожностью, поскольку сжатие и дедупликация – очень ресурсоемкие решения с точки зрения потребления вычислительной мощности контроллеров и кэш-памяти и при их использовании производительность дисковой системы неизбежно будет «проседать». Поэтому применять сжатие и дедупликацию стоит только там, где высокая повторяемость данных занимает слишком много емкости СХД, например, в средах виртуализации, VDI-конфигурациях и пользовательских файлообменниках на предприятии.

All-flash против гибридных СХД

Прогресс в области all-flash-массивов связан, конечно, не только со снижением цен на них. Одновременно идет и наращивание их функциональных возможностей. Н. Рысев указывает на то, что all-flash-массивы сейчас технологически движутся в сторону специализированных интеллектуальных флеш-модулей на быстрой шине, что дает возможность повысить ресурс ячеек и заметно понизить задержки (крайне низкие задержки в сочетании с огромными значениями производительности IOPS как раз и являются основным преимуществом этих систем). Сергей Касаев (IBM Россия и СНГ) отмечает усиление программной составляющей all-flash массивов. Если два-три года назад это были просто очень быстрые, компактные СХД, которые умели только быстро «отдавать и принимать» данные, то за последний год у них появился тот функционал, который всегда ценился в СХД корпоративного класса (репликация данных, создание снимков данных и т. д.). В. Логвиненко добавляет к списку корпоративных достоинств AFA-систем масштабируемость, сравнимую или превосходящую показатели традиционных дисковых массивов; возможность интеграции AFA и традиционных систем хранения без использования дополнительного оборудования, которое нивелирует преимущества all-flash и снижает надежность ИТ-инфраструктуры; устойчивость SSD-дисков к естественному износу накопителей; наличие контроллеров, обеспечивающих эффективное динамическое выделение памяти (thin provisioning) и поддерживающих различные сценарии репликации и дедупликации данных в режиме онлайн без снижения произ­водительности; поддержку блочного, файлового и объектного доступа; простую интеграцию с существующей ИТ-инфра­струк­турой и ключевыми биз­­нес-при­ло­же­ни­ями с поддержкой защиты данных, высокопроизводительного резервного копирования и восстановления. Кроме того, all-flash-массивы позволяют устанавливать гарантированные уровни обслуживания для разных приложений, автоматизи­ровать рутинные операции выделения дискового пространства и другие функции, традиционно отнимающие время системного администратора, поддерживают возможность модернизации и обновления ПО без остановки работы.

Стоит отметить, что несколько лет назад специализированные AFA-массивы демонстрировали существенно более высокую производительность по сравнению с гибридными хранилищами. Однако последние не собираются сдавать свои позиции. «Как свидетельствуют результаты тестирования, проведенного независимой организацией Storage Per­for­mance Coun­cil, по времени отклика гибридные массивы ETERNUS DX200 и ETERNUS DX600 являются лучшими в своем классе, а богатейшая функциональность и возможности для создания катастрофоустойчивых конфигураций позволяют легко, без дополнительного оборудования и усилий интег­рировать эти системы в ИТ-инфраструктуру заказ­чика», – защищает гибридные СХД  А. Яковлев. «Архитектурно и функционально all-flash-массивы и гибридные СХД движутся сейчас навстречу друг другу: массивы наращивают функционал, гибридные СХД увеличивают производительность. В итоге мы будем иметь универсальную модель с богатым функционалом СХД и производительностью all-flash», – делает вывод Владимир Свинаренко  (Huawei).

Есть еще один вид «гибридных» СХД, в которых гибридность состоит в объединении локальных и облачных ресурсов хранения данных. Технические проблемы с организацией таких систем в принципе решены. Например, облачные уровни хранения можно подключить к СХД VMAX3 и Isilon от ЕМС и Data Fabric компании NetApp. Как объясняет Роман Волков  (NetApp Россия и СНГ), подобные решения обеспечивают все преимущества традиционного локального хранения и одновременно упрощают перемещение данных как в облачное хранилище провайдера, так и из него. Основное достоинство такой «гибридной» СХД – ее масштабируемость. Кроме того, для некоторых видов данных облачное хранение обходится дешевле локального. Западные заказчики уже активно тестируют и внедряют эти системы, тогда как российские, по словам Д. Серова (EMC), ждут, когда накопится статистически надежный отраслевой опыт. Однако ожидание может сильно затянуться, поскольку российские компании и особенно государственные организации предпочитают держать свои данные «в зоне прямой видимости». А вступление в силу закона о хранении персональных данных делает такую схему организации СХД для многих заказчиков невозможной.

Программная начинка

Нынешние СХД давно представляют собой не столько «железо», сколько специальное ПО. Физические характеристики среды хранения, конечно, важны, но функциональные возможности СХД наращиваются именно за счет ПО. Чаще всего корпоративные заказчики используют в своих системах хранения дедупликацию, репликацию между дата-центрами, мгновенные снимки и динамическое управление многоуровневым хранением данных. Причем, как отмечают специалисты компании Oracle, индустрия уже доросла до расширения этой технологии дополнительными возможностями. Например, есть решения, позволяющие создавать не плоские, зависящие от частоты обращения, а многомерные оценки и условия переносимости данных между уровнями, которые учитывают приоритеты бизнеса и/или специфику работы конкретного приложения. Далеко не все приложения, требующие высокой производительности, действительно важны для бизнеса, и следовательно, данные этих приложений совсем не обязательно располагать на самом быстром и дорогом уровне хранения. И напротив, есть приложения, простой или более медленная работа которых могут принести организациям огромные убытки. Подобные приложения требуют большего внимания со стороны СХД, которая должна уметь предоставить им «лучшие условия». Таким образом появляются решения, которые не просто регулируют операции ввода-вывода и задержки доступа к данным, а пытаются «научить» СХД определять, какие условия работы больше подходят тем или иным приложениям, и исходя из этого, обеспечивать настоящее качество сервиса.

Программные функции СХД не ограничиваются манипуляциями с производительностью. Так, Р. Волков отмечает повышение спроса на обеспечение информационной безопасности в жизненном цикле данных и на возможности их шифрования в ходе резервного копирования и восстановления. Кроме того, многие участники рынка говорят о выросшей за последний год популярности катастрофоустойчивых решений для хранения данных, позволяющих производить автоматическое переключение с основного дискового массива на резервный, который может располагаться на удаленной площадке. Использование такого решения дало многим заказчикам возможность собирать полностью автоматические высоконадежные конфигурации даже при использовании двух массивов различных моделей, в том числе начального уровня. В частности, катастрофоустойчивое решение HPE 3PAR Peer Per­sis­tence от НР позволяет конечным пользователям продолжать свою работу даже при выходе из строя одной системы хранения целиком.

В качестве еще одного направления развития ПО для СХД Андрей Вересов  (НР) называет технологии дедупликации данных с СХД «на лету». Например, в новых линейках систем хранения данных HPE 3PAR 8000 и 20000 используются специализированные аппаратные чипы ASIC пятого поколения, которые дедуплицируют данные на лету практически без потери производительности. Кроме того, активно развиваются технологии федеративного хранения данных (peer motion), позволяющие переносить рабочие данные на лету с одного массива на другой без остановки приложений и без использования внешних виртуализаторов.

Определенные изменения в развитии ПО для СХД связаны с появлением all-flash-массивов: при переходе на твердотельные накопители традиционные схемы резервного копирования на ленту (с полным копированием всей информации раз в неделю и ежедневным инкрементальным бэкапом) необходимо было дополнить просто потому, что сегодня данные меняются намного чаще, чем это было в эру традиционных дисковых массивов. Технологии HPE 3PAR StoreServe обеспечивают возможность сделать это наиболее простым способом – прямым копированием консистентных с точки зрения бизнес-приложений «моментальных сним­ков» томов на отдельное устройство HPE StoreOnce с дедупликацией. В зависимости от требований к доступности данных администратор массива может запускать эту процедуру копирования по мере необходимости, не ограничиваясь регламентными процедурами. Скорость, высокая гранулярность восстановления (вплоть до отдельных файлов внутри виртуальных машин) и полное отсутствие ПО резервного копирования в этой схеме позволяют создать эффективное решение для защиты данных, наиболее требовательных к производительности транзакционных систем.

Кроме того, уже не первый год развиваются программно определяемые СХД (Software Defined Storage, SDS), которые дают возможность построить систему хранения на базе недорогих стандартных серверов с дисковыми или любыми другими накопителями. Программно определяемые СХД называют одним из главных трендов развития систем хранения практически все игроки этого рынка. Их достоинства не исчерпываются ценой, хотя это преимущество сложно переоценить в нынешние времена. «Подобные решения позволяют параллельно с наращиванием вычислительных ресурсов для запуска виртуальных машин практически линейно увеличивать производительность и емкость системы хранения», – считает Н. Ры­сев из «Тринити». Александр Буравлев  («Аква­риус») отмечает направленность программных технологий «в сторону улучшения реализации открытых алгоритмов хранения и создания на базе этих алгоритмов различных систем хранения, удобных пользователям». Д. Серов связывает популярность SDS с глобальным сдвигом парадигмы ИТ – переходом от закрытого проприетарного подхода к программно определяемой архитектуре со значительно более коротким циклом разработки.

Однако стремительной победы SDS над традиционными СХД пока не получается. По словам М. Орленко, многие компании и организации сейчас проводят расширенное тестирование разных платформ для SDS, но мало кто из них решается на использование SDS в продуктивном режиме. Стоит также отметить, что производители традиционных «железных» СХД активно сотрудничают со своими конкурентами – разработчиками программных решений для SDS и включают их ПО в свои продукты, прекрасно понимая, что современные СХД невозможны без развитых программных систем управления хранением данных, а именно этим сильны SDS.

Лента навсегда?

Приверженность традициям прослеживается и в ситуации с ленточными накопителями, которые не только остаются востребованными, но и продолжают развиваться. Об их скорой смерти говорили еще пять лет назад, но эти слухи оказались сильно преувеличенными. Как отмечает А. Силин, причины живучести лент просты: ленточные накопители дешевы, их легко хранить и транспортировать, картриджи с копией данных можно хранить во многих местах одновременно. Пока только такие носители информации, как бумага и магнитные ленты, гарантируют возможность прочтения данных через 50 лет, напоминает С. Касаев. «Ленточные накопители ценятся за возможность хранить на них большие объемы данных, за автоматическое, не требующее вмешательства оператора создание резервных копий, малое время простоя и высокий уровень безопасности. До сих пор 80% клиентов в регионе EMEA пользуются лентами, 3% из которых выступают в качестве резервных носителей для облака», – добавляет Р. Волков (NetApp).

Технологии управления скоростью потока данных в ленточных приводах и активное развитие массивов твердотельных накопителей (all-flash) нивелируют былые проблемы перекачки данных с дисков на ленты. Они упрощают и автоматизируют рутинные операции и повышают эффективность использования магнитных лент в качестве средства резервного копирования и хранения архива. Кирилл Вахрамеев (НР) также отмечает, что магнитные диски и магнитные ленты удачно дополняют друг друга, поскольку ленты, во-первых, являются съемным, отчуждаемым носителем, а во-вторых, разрушение лент и дисков вызывается разными воздействиями, следовательно, использование разных типов носителей повышает надежность и катастрофоустойчивость всей системы хранения. Кроме того, отмечает В. Свинаренко, ленточные СХД для сокращения окна резервирования в последнее время все чаще дополняются виртуальными ленточными библиотеками с технологией копирования disk-to-disk. Более того, ленточные технологии продолжают активно развиваться: совсем недавно было объявлено о выпуске накопителей стандарта LTO-7, который почти вдвое превосходит технологию LTO-6 по емкости и скорости, и запланировано развитие этого стандарта до LTO-10, т.е. полноценная жизнь лент расписана на многие годы вперед.

Выбирай, но проверяй

Какие же параметры СХД являются сейчас для заказчиков ключевыми? Для кого-то главный параметр – цена, но в любом случае он не единственный. Часть требований заказчиков, конечно же, определяется их специализацией. «Автоматизированная банковская система в первую очередь требовательна к надежности и производительности; для СХД, обслуживающих облачные сервисы, важны простота управления и легкость наращивания, а для систем хранения, работающих в специализированных автоматизированных ИС заказчиков, значимы такие параметры, как защита инвестиций и срок службы СХД», – считает С. Касаев. «Заказчикам также крайне важно, чтобы СХД могла модернизироваться дополнительными дисками и контроллерами на лету без остановки приложений», – добавляет А. Вересов. Кроме того, для крупных заказчиков всех отраслей ключевыми характеристиками СХД являются высокая производительность и низкое время отклика, причем обязательно в совокупности с богатым функционалом, который должен реализовываться именно самим массивом, а не внешними виртуализаторами. Существенна для них и отказоустойчивость СХД: даже выход из строя контроллера не должен приводить к существенной потере производительности.

Конечно, для заказчика важно грамотно составить список требований к СХД, однако нужно критически относиться к цифрам, фигурирующим в каталогах производителей. Например, М. Орленко  (Dell) предупреждает, что некоторые заказчики выбирают СХД по результатам «синтетических» тестов, показывающих максимальную теоретическую производительность, которая может сильно отличаться от реальной в конкретной рабочей среде. Поэтому добросовестный поставщик всегда порекомендует своим заказчикам протестировать СХД перед покупкой и поможет оценить стоимость дальнейших расширений (апгрейдов) емкости и производительности системы, включая стоимость самого «железа», программного обеспечения для его работы и сервисной поддержки.

Меняем импорт на...

Кстати, в последнее время требования клиентов до определенной степени скорректировались: как отмечает Е. Лёвин (DEPO Computers), если раньше заказчикам при выборе СХД был важен был бренд уровня А, то сегодня они рассматривают решения и российских компаний, среди которых есть и те, чьи продукты и технологии находятся на уровне мировых («Инфо­рион», НПО «Баум», Raidix).

Еще четыре-пять лет назад, наверное, многие специалисты, работающие на рынке СХД, назвали бы ненаучной фантастикой возможность импортозамещения в области технологий систем хранения и программных продуктов для управления ими. Однако теперь, считает С. Касаев из IBM, когда ПО играет ведущую роль, когда существует так много продуктов open source, связанных с хранением данных, эта задача выглядит вполне реалистичной. Конечно, изобретать магнитный диск не стоит и правильнее обратиться к OEM-модели от ведущих производителей в области аппаратных платформ – это позволит сэкономить время и финансовые ресурсы. С точки зрения разработки ПО барьеров для создания российской программно определяемой СХД нет – проблема состоит, скорее, в создании бренда и формировании доверия к этому продукту, но она не относится к технологическим. Что же касается самой компании IBM, то она уже подписала OEM-соглашения с компаниями «КНС Групп» (бренд YADRO) и «Ситоника».

Однако скептиков еще немало. По мнению А. Си­лина (Hitachi Data Systems), во всем, что касается разработки программного обеспечения, перспективы импортозамещения есть, поскольку российские программисты очень конкурентоспособны, но импортозамещение в области технологий – другое дело, и с выходом на рынок систем хранения российские разработчики опоздали: эта ниша прочно занята, да и разработки в этой сфере в нынешних экономических условиях будут слишком затратными. Как считает Н. Рысев, у нас в стране есть компании, которые производят по-настоящему интересные продукты в области хранения данных, однако эти продукты не слишком универсальны и охватывают лишь ряд задач, так что о полном импортозамещении говорить рано. «Рос­сий­ские производители в области СХД последнее время появляются все чаще, но зрелых решений, с действительно собственной разработкой и историей – единицы. Хочется верить, что сложившаяся ситуация даст толчок развитию этого направления, но пока единственный выход – выбор наиболее независимых от политической ситуации поставщиков решений», – добавляет В. Свинаренко (Huawei). На пути стремления государства ограничить импорт, в частности, системных технологий хранения данных и СУБД, стоят, как отмечает Р. Волков, два серьезных препятствия, преодолеть которые будет непросто. Во-первых, разработка подобного оборудования в России потребует миллиардных инвестиций. Во-вторых, даже если удастся наладить его производство, необходимо создать спрос на него на внутреннем рынке. В-третьих, необходимо сформировать технологическую и ресурсную базу, подготовить или привлечь из-за рубежа специалистов в этой области, поскольку наши местные разработчики пока вынуждены играть в «догонялки».

Тем не менее в России есть компании, которые вплотную занялись темой импортозамещения в секторе СХД. Так, компания «Аквариус», по словам А. Буравлева, работает сразу в трех направлениях. Первое предусматривает последовательную локализацию производства хорошо зарекомендовавших себя продуктов иностранных вендоров. Например, в рамках ОЕМ-согла­шения с EMC предлагаются уже пять линеек СХД Aquarius собственного производства, в которых используются технологии EMC. Второе направление – это создание систем хранения на базе специализированных серверных аппаратных платформ и ПО хранения на основе открытых исходных кодов (Aquarius Ceph/GlusterFS). И третье – сoз­дание CХД на основе специализированных серверных платформ Aquarius и российского ПО (недавно в линейку СХД Aquarius Array на базе ПО Raidix была добавлена двухконтроллерная отказоустойчивая система, которую уже тестируют заказчики).

  

Несмотря на удешевление флеш-памяти, повышение ее быстродействия, а также богатые программные возможности, позволяющие решать многие «железные» проблемы, и возможность наращивания емкости хранения за счет облака, принципы выбора СХД остались прежними (цена, технические характеристики, функциональные возможности – в любом порядке в соответствии с приоритетами заказчика), к ним лишь добавилась опция импортозамещения для апологетов этого жанра.  

Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!