Rambler's Top100
Статьи ИКС № 01-02 2017
Мария ИВАНОВА  09 марта 2017

СХД: время поединков

Ситуация на рынке систем хранения данных развивается сугубо эволюционными методами, но в ходе естественного отбора флеш-накопители буквально на глазах обошли традиционные дисковые системы, и не за горами – итог тихого поединка между программными и «железными» СХД.

Худшим за последние пять лет периодом на российском рынке систем хранения аналитики назвали 2015 г. – тогда годовые объемы продаж упали на треть. В 2016 г. общеэкономических предпосылок для полной компенсации этого провала не появилось, но рынок все же начал расти. По данным IDC, во II квартале 2016 г. российские компании потратили на внешние СХД на 23,2% больше, чем годом ранее, а в III квартале темпы роста упали до 3,8%. Однако емкость купленных хранилищ росла в разы быстрее затрат на них (во II квартале 2016 г. – на 60%, в III квартале – на 35,9%), т.е. налицо не только технологическое развитие систем хранения, но и удешевление их производства. Кроме того, по данным той же компании IDC, в начале 2016 г. произошло знаменательное для всей отрасли событие: спрос на гибридные СХД и all-flash-системы превысил спрос на традиционные хранилища с дисковыми накопителями, так что слово «традиционные» в применении к системам хранения должно скоро изменить свое значение.

Из бизнес-класса в эконом

На заре своего появления на рынке SSD-диски казались непомерно дорогими массовому корпоративному клиенту, но цены постепенно снижались, и сейчас некоторые производители уже заявляют о том, что цены хранения 1 Гбайт на SAS-дисках со скоростью вращения 15 тыс. об./мин и на предлагаемых ими флеш-накопителях сравнялись. Виталий Смык из Hitachi Data Systems также обращает внимание на то, что используемые во флеш-системах функции сжатия и дедупликации данных не только повышают их эффективность, но и делают их доступными: раз на флеш-накопителе можно разместить больше данных – значит, можно сэкономить на количестве приобретаемых накопителей.

Правда, помимо ценимого заказчиками малого времени отклика у флеш-накопителей есть и недостатки (например, деградация производительности СХД при длительной нагрузке на запись). Но современные системы уже научились с ними справляться, задействуя ресурсы контроллеров СХД. Например, в носителях Flash Module Drive компании Hitachi Data Systems задача снижения производительности системы без влияния на контроллеры СХД решается с помощью встроенного ASIC-процессора и специализированного ПО, что позволяет создавать all-flash-системы хранения с откликом менее 1 мс и постоянной производительностью более 2 млн IOPS. Что же касается опасений пользователей по поводу низкой надежности флеш-накопителей, то они уже давно не имеют под собой оснований: внедрение целого ряда технологий позволило существенно увеличить количество цик­лов перезаписи ячеек памяти флеш-накопителей до их выхода из строя. Так что по этому показателю традиционные вращающиеся диски теперь сильно уступают SSD-накопителям. Причем технические возможности оборудования производители дополняют собственной гарантией. Скажем, компания Fujitsu считает гарантийным случаем любой выход из строя твердотельного носителя, независимо от количества совершенных им циклов перезаписи.

Три года назад в проектах создания инфраструктуры хранения данных доля решений, сочетающих флеш- и обычные дисковые массивы или построенных полностью на флеш-технологиях, была чуть более 50%, а сегодня она приближается к 80%. Такими наблюдениями поделился Александр Гладкий  (IBS Platformix), уточнив, что системы на обычных дисках выбирают либо в низкобюджетных проектах, либо для выполнения задач резервного копирования и видеонаблюдения, для организации архивов и не сильно нагруженных файловых хранилищ. Во всех остальных случаях выигрыш от применения флеш-накопителей настолько велик, что, по мнению А. Гладкого, отказываться от этой технологии уже неразумно.

ТСО счет любит

Несмотря на заявленное производителями сближение цен на флеш-накопители и вращающиеся диски, средняя разница в стоимости готовых систем, использующих эти технологии хранения, остается довольно заметной. Понятно стремление любого бизнеса сократить начальные затраты на оборудование, но грамотные заказчики все-таки делают выводы о целесообразности покупки на основе общей стоимости владения продуктом. «Безусловно, цена накопителей – не единственный и, возможно, не ключевой показатель для СХД, – считает Сергей Разумовский  из компании «Рэйдикс». – В совокупную стоимость владения системой на базе флеш-накопителей также входят расходы на инфраструктуру (помещение, электричество, охлаждение). Флеш – это решение заведомо более высокой плотности». Например, недавно выпущенный компанией Samsung флеш-модуль емкостью 512 Гбайт имеет размеры 20161,5 мм и весит всего 1 г. Установка таких устройств влечет за собой существенную экономию пространства и снижение энергопотребления. А по цене в расчете на один IOPS SSD-устройства оказываются на порядок дешевле HDD, отмечает С. Разумовский. «Cейчас 1 Пбайт эффективного пространства в решениях All Flash Array (AFA) может размещаться в одной дисковой полке. Например, система NetApp AFF A200 такой емкости имеет корпус высотой всего 2U», – добавляет Роман Ройфман  (NetApp в России и СНГ).

Кроме того, флеш-технология позволяет построить абсолютно новые архитектуры СХД, востребованные при построении ИТ-решений в дата-центрах нового поколения. Гарантированное качество сервиса (QoS), возможность масштабирования и построения распределенной вычислительной архитектуры из независимых узлов (shared-nothing), перенос мгновенных копий в облака, возможность отказа от администрирования СХД, полная автоматизация в сочетании с традиционными для AFA-СХД inline-компрессией, дедупликацией, мгновенными копиями и различными режимами репликации, включая синхронную – все это позволяет получить лучшие, чем у HDD-систем, показатели TCO.

Причем оказывается, что флеш выигрывает у HDD в условиях, когда, по мнению некоторых участников рынка, цены на этот вид памяти искусственно завышены. «Сегодня 70% конечной цены all-flash-массива составляет наценка, в которую входят стоимость разработки, операционные потери, поддержка и гарантия, доход дистрибьютора и реселлера, общие и административные расходы и самая главная ее часть (около 54% цены) – затраты на маркетинг. То есть стоимость флеш-систем заметно снизится, как только рынок станет реально доверять этим технологиям и отпадет необходимость в столь активном маркетинге», – заявляет В. Смык.

Незабываемая оптика

Давняя дискуссия о месте ленточных накопителей в современных СХД теперь рискует трансформироваться, охватив оптические диски, которые уже почти забыты домашними пользователями компьютеров. Компании Panasonic и Sony совместными усилиями разработали новый формат оптического диска с однократной записью – Archival Disk (AD), который имеет тот же формфактор, что и обычный компакт-диск, и работает с той же оптической системой и длиной волны лазера, что и диски Blu-ray. В 2015 г. вышел AD емкостью 300 Гбайт, скоро планируется выпустить диск на 500 Гбайт, на очереди – 1 Тбайт. Именно этот формат и продвигается сейчас на рынке корпоративных СХД.

Сегодня, по словам Германа Гаврилова  (Panasonic Россия), половина хранимых данных – «холодные», т.е. обращаются к ним очень редко, может быть, раз в несколько лет. Примером могут служить «сырые» оцифрованные данные картин, фильмов, инженерная и строительная документация заводов и фабрик, архивные документы. Такие данные экономически нецелесообразно хранить на быстрых носителях, срок жизни у которых составляет несколько лет, а стоимость владения высока.

Современные оптические диски весьма «живучие» – по сравнению с жесткими дисками и магнитными лентами они выдерживают более широкий диапазон температур, не боятся воды, царапин и электромагнитного излучения, в том числе УФ-диапазона. Заявленный срок их службы уже достиг 100 лет. Причем нынешние оптические приводы обратно совместимы со всеми выпущенными ранее DVD- и CD-дисками. Кроме того, СХД на оптике менее энергозатратные, не требуют принудительного охлаждения, что также позволяет существенно экономить, особенно когда рассматривается период хранения в десятки лет. Конечно, для выполнения требований «закона Яровой» столько не надо, но, похоже, наши телеком-операторы получили дополнительный вариант организации хранилища для десятков эксабайт пользовательского трафика на тот случай, если не хватит старых дешевых жестких дисков.

ПО в начале пути

Еще один способ сэкономить в нынешних условиях – переход на программно определяемые СХД (software-defined storage, SDS). Эту глобальную тенденцию считают одной из ключевых практически все игроки рынка, хотя, по их мнению, на российском рынке она еще не проявила себя. Полностью программные решения обходятся дешевле «железных» СХД, допускают использование существующего у заказчика парка оборудования, в том числе устаревшего. Однако, предостерегает А. Гладкий из IBS, такие решения не могут гарантировать требуемые заказчику параметры производительности, да и раздельная поддержка оборудования и ПО является потенциальным источником проблем. Поэтому сегмент SDS развивается в двух направлениях: пол­ностью программные решения, предназначенные для установки на обычные серверы x86, и программно-аппаратные комплексы. Последние обладают предсказуемыми параметрами, в продаже и поддержке подобны классическим СХД, правда, и по стоимости сравнимы с ними или даже превосходят их. Ну а чисто программные SDS, как отмечает Денис Нештун  (АРСИЭНТЕК), задействуются главным образом в маленьких инсталляциях виртуальных инфраструктур или в экспериментах по построению инфраструктуры облаков.

Поскольку аппаратные решения обладают как минимум более высокой производительностью, на нынешнем этапе для критичных данных, полагает Владимир Главчев  (Micro Focus/SUSE в России и СНГ), лучше подойдут программно-аппаратные СХД класса hi-end. Однако для хранения и обработки данных невысокой критичности, которые, кстати, составляют около 65% общего объема хранимой информации, можно и нужно устанавливать программные СХД, опирающиеся на пул ресурсов недорогого «железа». Поэтому в качестве одного из типичных сценариев реализации SDS Александр Буравлев  из компании «Аквариус» называет использование их в системах видеонаблюдения городского уровня или на крупных федеральных объектах, т.е. в таких проектах, где отказ от единого поставщика оборудования, нечувствительность к характеристикам «железа» и широкие возможности масштабирования занимают верхние строчки в списках требований заказчиков.

Наибольший интерес к SDS-системам, по мнению Марата Дасаева (Dell EMC), проявляют сервис-провайдеры. Это объясняется адаптивностью таких систем к имеющейся у клиентов инфраструктуре и их гибкостью в производительности и настройке уровня сервиса. По этим же причинам SDS-решения в комплекте с оборудованием ведущих производителей сейчас активно служат для построения гиперконвергентных систем. Кроме того, одной из заметных сфер применения программно определяемых СХД в последнее время стали внутренние проекты создания удобной инфраструктуры для разработчиков ПО. «Благодаря возможности работы с системой напрямую по объектным протоколам задача администраторов существенно упрощается – не нужно устанавливать middleware, которое превращает традиционную СХД в объектную. За счет интеграции таких систем в облако и их гибкой масштабируемости разработчики получают все преимущества внутрикорпоративного облака. Это наиболее популярный сценарий для стартового использования SDS», – объясняет Артур Пярн  (Huawei).

Выбор конкретного решения, резюмирует А. Гладкий, следует делать, опираясь на понимание задачи и на требования, предъявляемые к параметрам СХД. SDS‑решения лучше подходят для решения горизонтально масштабируемых задач, таких как серверная виртуализация, VDI, Big Data и облачные модели потребления ИТ-ресурсов. А для работы с унаследованными приложениями, классическими СУБД, ERP-сис­­темами и т.п. более пригодны классические системы хранения.

По своим функциональным возможностям SDS не уступают традиционным СХД, отмечает С. Разу­мов­ский. В них поддерживаются все «железные» функции: дедупликация, репликация, «тонкое распределение» (thin provisioning) ресурсов, снэпшоты, резервное копирование, тиринг и др. При этом основными преимуществами SDS становятся гибкость, автоматизация управления, снижение накладных расходов на хранение, а также возможность гибкой поэтапной модернизации. Однако говорить о серьезной конкуренции между SDS и аппаратными СХД пока не приходится. SDS-системы являются наиболее интересным решением для компаний, только начинающих развитие своей ИТ-инфра­структуры или не имеющих громоздкого парка SAN-решений, полагает М. Дасаев. Если заказчик к таковым не относится, то рассматривать SDS в качестве новой платформы он будет только в случае осознанной трансформации ИТ-инфраструктуры или оптимизации ИТ-расходов.

Для компаний очень важны сохранность данных и работоспособность хранилища, а в процессе внедрения SDS немало подводных камней. Когда заказчик пытается строить и масштабировать систему хранения с помощью SDS на commodity hardware, предупреждает Д. Нештун, быстро обнаруживаются различные инфраструктурные «бутылочные горлышки», а также необходимость сопряжения разнородного оборудования с программным обеспечением СХД. Много времени уходит на поиск способов исправления возникающих ошибок, на централизо­ванный мониторинг, на обновления и в целом на управление подобными системами. В особенности это касается open source-решений. При их использовании от технических служб заказчика требуется опыт настоящих разработчиков, которые смогут при необходимости поправить исходный код – иначе можно натолкнуться на проблему, которая еще не решена, и получить неработоспособную или «тормозящую» систему либо, что хуже, – потерять данные. «SDS-ре­ше­ния сейчас делают первые шаги, и возможны абсолютно разные сценарии развития этой технологии. Пока серьезных заказчиков, готовых примерить на себя роль интеграторов, тестировщиков и разработчиков СХД, не так много», – констатирует Р. Ройфман из NetApp.

Тем не менее определенная конкуренция между SDS и традиционными СХД уже началась, и в дальнейшем она будет только усиливаться. «Из-за ограничений SDS по времени отклика и невозможности предоставить гарантированный уровень производительности для конкретного потока, сегодня скорее можно говорить о том, что эти два вида решений дополняют друг друга и используются для разных задач с разными профилями нагрузки на хранилище», – считает Александр Яковлев  (Fujitsu в России и СНГ). Компании пока присматриваются к новой технологии и пробуют ее на не очень критичных для себя приложениях. Есть немало задач хранения, которые по-прежнему решаются только «железным» способом, однако появились и такие, справиться с которыми можно только программно. Например, как отмечает А. Буравлев, есть уже настолько большие массивы данных, что их нельзя создать на традиционных СХД – не хватает масштаба. И производители традиционных аппаратных СХД уже почувствовали угрозу. Практически все они, как обращает внимание В. Главчев, параллельно развивают свои линейки SDS. Этот факт сам по себе однозначно свидетельствует о направлении прогресса в области СХД.

Объединение трендов

Индустрия хранения данных переживает сегодня интересный период: новые физические носители данных (SSD-накопители) и новые принципы организации работы СХД (SDS) одновременно прокладывают себе путь на массовый рынок. Изначально их разработкой занимались совершенно разные специалисты из «параллельных миров», но теперь очевидно, что развитие обеих технологий будет идти с учетом возможностей и потребностей «партнера».

Массированное применение SSD позволило практически полностью отказаться от популярной несколько лет назад идеи автоматического перераспределения данных между различными уровнями хранения внутри одного массива (auto-tiering), отмечает А. Яковлев. Сейчас речь скорее идет либо об одноуровневом хранении на all-flash-массивах с предоставлением гарантированного времени отклика для определенных наборов данных, либо о двух­уровневом хранении с применением флеш-но­си­телей и большого количества относительно медленных и очень емких дисков с низкой стоимостью хранения, предназначенных для хранения других наборов данных с совсем другими требованиями к производительности.

Практически все новые корпоративные СХД класса high-end строятся в настоящее время на концепции all-flash. Создание SDS также, как правило, не обходится без твердотельных накопителей: во флеш-памяти размещаются индексы и кэшируются активно используемые данные. Правда, как отмечает А. Гладкий, на практике встречаются программные хранилища и без SSD, но такие системы имеют слишком низкую производительность и их работу трудно назвать удовлетворительной.

«Драйверами создания SDS изначально были крупнейшие интернет-компании, которые строили свою ИТ-инфраструктуру не так, как все остальные. Их главный принцип – проектирование горизонтально масштабируемых решений на стандартном серверном оборудовании», – напоминает А. Пярн. Но в итоге решение, созданное «для себя», повлияло не только на архитектуру современных СХД, но и на принципы построения всей ИТ-инфраструктуры. С. Разумовский полагает, что с развитием SSD и программно определяемых систем у компаний появилась возможность выбора: на смену консерватизму и покупательской инерции пришел анализ реальных нужд предприятия, подбор аппаратного обеспечения и «умного» управляющего ПО под конкретные задачи. Внедрение SDS на базе флеш-накопителей стимулирует постепенное изменение подходов к администрированию решений. «Мы наблюдаем появление новых программных интерфейсов, отказ от старых уровней записи, которые вносят дополнительные задержки. Например, наши разработчики активно занимаются новыми технологиями, которые со временем позволят ПО взаимодействовать с СХД напрямую через API, в обход файловой системы и драйверов блочных устройств», – добавляет С. Разумовский.

Без оглядки на протекцию

Функциональные возможности любых современных СХД, в том числе «железных», определяются прежде всего программным обеспечением, а ПО – это та сфера, в которой российские айтишники всегда были сильны. И сектор СХД не стал исключением. Хотя работать на этом рынке сложно, поскольку на нем давно обосновались такие крупные иностранные игроки, как EMC, IBM, HP и т.д. Причем проблемы российской экономики, подорожавший доллар и государственная программа импортозамещения не сильно поколебали их позиции. Но российские разработчики все же почувствовали себя увереннее.

Их усилия уже нашли отклик и у некоторых иностранных коллег, которые признают высокий уровень и оригинальность их разработок, и у российских системных интеграторов. Например, «Аквариус», «ДЕПО Компьютерс», Kraftway и др. строят свои системы на основе специализированных серверных платформ и отечественного ПО для организации хранения от «Рэйдикс», а тот же «Аквариус» в области СХД сотрудничает еще с НПО «Баум». Компания АРСИЭНТЕК заявляет о серьезных вложениях в НИОКР для развития универсальных горизонтально масштабируемых вплоть до сотен петабайт СХД «Полибайт» с высокой производительностью и отказоустойчивостью. «Рэйдикс» адаптирует западные программные и аппаратные технологии для российского рынка и создает программно определяемые СХД на базе открытого ПО (в частности, решения на основе Ceph, ZFS или Gluster FS). В 2016 г. российская компания GS Group объявила о начале производства твердотельных дисков в Калининградской области с планируемым объемом выпуска более миллиона накопителей в год.

Кроме того, российские технологии становятся своего рода проводниками для зарубежных аппаратных новинок. Так, благодаря сотрудничеству с «Рэйдикс» компания Panasonic надеется не только расширить свой функционал в сфере многоуровневого хранения, но и выйти на российский рынок с СХД на вышеупомянутых оптических дисках под управлением ПО RAIDIX.

* * *

Осталось только, чтобы эти усилия по достоинству, а не из-под палки госпрограммы импортозамещения оценили рублем российские заказчики. Во всяком случае у самих разработчиков отношение к этой программе довольно реалистичное. Многие из них считают, что самый правильный вариант импортозамещения – это создание продуктов, способных конкурировать с зарубежными и без государственной поддержки, причем не только внутри страны, но и за ее пределами. Главное, чего не хватает российским СХД для массового продвижения на рынке, это достаточного количества «историй успеха» и, соответственно, доверия к российским продуктам. Именно этого мы им и пожелаем в наступившем 2017 г.  

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