Рішення зберігання даних для локальної мережі

Крістоф Ланге

спеціалізується в області систем зберігання даних компанія ЕМС пропонує свою модель початкового рівня SATA CLARiiON АХ100Е тепер і як вирішення iSCSI. Протестоване пристрій AXlOOi оснащено двома контролерами, і при відмові каналу воно автоматично перемикає передачу даних на запасний маршрут.

Систему зберігання SATA iSCSI AX100i виробництва ЕМС можна придбати у вигляді недорогий версії початкового рівня тільки з одним контролером. Ця модель називається AX100SCi і оснащена кешем з вбудованою батареєю підтримки харчування для захисту даних в разі відмови системи.

Підприємствам, які надають великого значення відмовостійкості, рекомендується, навпаки, придбати систему AX100i з двома контролерами. Кожен має власний портом Gigabit Ethernet для комунікації з iSCSI, портом для управління і кеш-пам'яттю об'ємом 512 Мбайт. Щоб контролери встигли переписати дані з кешу на жорсткі диски в разі втрати харчування, система повинна бути забезпечена джерелом безперебійного живлення. Якщо один з двох контролерів відмовить, вміст його кешу переписується на диск, після чого кеш запису деактивується. Вентилятори та блоки живлення системи зберігання даних також реалізовані надлишковим чином.

При висоті 2U корпус AX100i здатний вмістити до 12 жорстких дисків SATA з підтримкою «гарячої» заміни. В даний час обсяг жорстких дисків може складати 160 або 250 Гбайт. При максимальному розширенні ємність системи зберігання досягає 3 Тбайт.

Доступ: прямий або через локальну мережу

Протестована CLARiiON AX100i, яку надав дистриб'ютор ЕМС, компанія ADIVA, разом з джерелом безперебійного живлення Smart-UPS 750 від АРС, була оснащена двома контролерами. Система зберігання даних може підключатися з надлишковим маршрутами безпосередньо до сервера, який в результаті отримує виняткове право доступу. Однак у більшості випадків більш розумним може виявитися включення між сервером і системою AX100i двох комутаторів Gigabit Ethernet. Тоді до системи зберігання зможуть звертатися до восьми серверів, а комутатори локальної мережі забезпечать надмірність підключення. Через один комутатор локальної мережі до AX100SCi можна також підключити до восьми серверів.

Щоб не завантажувати звичайну локальну мережу підприємства і забезпечити максимальну продуктивність мережі зберігання, для передачі даних по iSCSI рекомендується побудувати окрему локальну мережу зберігання. Однак у принципі допустимо пересилати по iSCSI дані в/із системи зберігання по вже наявній мережі Gigabit Ethernet.

В процесі тестування застосовувався комутатор Gigabit Ethernet, до якого підключалися два контролера AX100i і тестовий сервер під управлінням Windows 2003. Сервер був оснащений двома звичайними картами Gigabit Ethernet SK-9821 від SysKonnect. Для того щоб сервер міг взаємодіяти з системою зберігання даних через ці мережеві карти, довелося інсталювати ініціатор Microsoft iSCSI - - для AX100i компанія ЕМС радить скористатися його версія 1.05а. Якщо центральний процесор сервера при роботі в нормальному режимі і без того завантажений додатками, то в цьому випадку рекомендується застосовувати спеціальні адаптери головної шини iSCSI (Host Bus Adapter, HBA). Вони здійснюють упаковку даних SCSI для протоколу TCP і, таким чином, помітно розвантажують процесор. Те ж саме слід зробити, коли дані, передані по iSCSI, необхідно шифрувати. І в цьому випадку має сенс розвантажити процесор за допомогою додаткових спеціалізованих карт. Для AX100i компанія ЕМС радить використовувати продукт від QLogic - адаптер головної шини iSCSI під назвою QLA4010 iSCSI. EMC поставляє AX100i з великою наочною схемою, де докладно описуються всі кроки, необхідні для введення продукту в експлуатацію. У ній також міститься вказівка про те, що надлишкова конфігурації на сервер треба встановити програмне забезпечення PowerPath від ЕМС для передачі даних по декількох маршрутах. Тому для задач тестування була проведена інсталяція PowerPath 4.3.1 під управлінням Windows 2003 Server.

Проблеми з розпізнаванням на комутаторі

Для управління системою AX100i кожен контролер оснащується спеціалізованим портом управління Fast Ethernet. Відразу після конфігурування його IP-адреси адміністратор може звернутися до інструменту управління Navisphere Express через браузер. Однак у випадку нової системи IP-адреса порту управління спочатку невідомий, тому ЕМС поставляє ще й інструмент власної розробки, який автоматично розпізнає наявні в мережі системи AX100i і дає можливість конфігурувати параметри IP.

Утиліту для ініціалізації системи Navisphere Storage (Navisphere Storage System Initialization Utility) адміністратор завантажує на сервер або робочу станцію, що знаходяться в тій же підмережі, що й AX100i. Спочатку цей крок виконати не вдалося. Крім тестового сервера утиліта була встановлена і на робочу станцію під управлінням Windows 2000, однак не змогла знайти підключену до того ж комутатора локальної мережі систему AX100i. Припущення про те, що причина проблеми, можливо, полягає в автоматичному визначенні швидкості роботи мережі та дуплексному режимі роботи що в неї входять, не підтвердилося. Після включення автоматичного режиму роботи на всіх мережевих картах і портах комутатора, а також жорсткого конфігурування на повнодуплексний режим з швидкістю передачі 100 Мбіт/с інструмент від ЕМС так і не розпізнав AX100i. У підсумку проблема була вирішена завантаженням і установкою нової версії утиліти Navisphere Storage System Initialization Utility зі сторінки Web для підтримки AX100i. На поставляється компакт-диску перебувала версія програмного забезпечення 6.16.0.4.63. Після заміни ПЗ на більш пізню версію 6.17.0.1.4 інструмент негайно знайшов систему зберігання. Потім вдалося настроїти IP-адреси портів управління, ім'я користувача і пароль для доступу до інструменту Navisphere Express.

За закінчення ініціалізації AX100i автоматично виробляє перезавантаження системи. При цьому виникла ще одна проблема: після перезавантаження системи зберігання даних контролер зберігання А виявився недоступним. За допомогою браузера Web вдалося відкрити лише інструмент Navisphere Express контролера В. Крім того, негайно з'явилося повідомлення про те, що й інший контролер недоступний. Систему довелося повністю перезавантажити, після чого обидва контролера все-таки виявилися доступними в інтерактивному режимі.

Просте управління через графічний інтерфейс браузера

На наступному етапі знадобилося забезпечити необхідними IP-адресами обидва порту Gigabit Ethernet iSCSI системи AX100i. Потім створили масив RAID з відповідними томами (див. Малюнок 1). Система AX100i підтримує масиви RAID 1/0 і RAID 5. З чотирьох інстальованих у тестованої системі жорстких дисків об'ємом по 250 Гбайт три були об'єднані в масив RAID 5, а четвертий передбачалося використовувати як «гарячого» резерву. Однак при цьому з'ясувалося, що перші чотири слота системи AX100i не підходять для дисків «Гарячого» резерву. Тому четвертий диск довелося витягти і встановити в слот 12, після чого його вдалося настроїти в якості резервного диска. Він може надаватися або всім встановленим на AX100i масивів RAID, або тільки одному окремо взятому масиву. Після того як система AX100i ініціалізувати масив RAID 5, були налаштовані так звані «віртуальні диски» об'ємом 10 і 100 Гбайт. Мова йде про томах, ємність яких рівномірно розподілена по всіх дисках зазначеного масиву RAID. Для сервера ці забезпечені власним логічним номером LUN віртуальні диски виглядають як звичайний тому. У кожен дисковий пул адміністратор може включити до 128 віртуальних дисків і розширювати кожен диск до 15 разів без переривання роботи. У кластерних середовищах Windows 2003 система AX100i при використанні ініціатора Microsoft iSCSI підтримує лише два вузла. У такій конфігурації ніякі динамічні диски недоступні.

За завершення конфігурації дисків сервер було потрібно зареєструвати на обох контролерах в якості хоста, щоб він міг отримати доступ до системи AX100i. Це здійснюється за допомогою утиліти Navisphere Server Utility від EMC, інстальованої на тестовому сервері. Вона реєструє на AX100i з'єднання по iSCSI сервера з системою зберігання. Щоб сервер міг розпізнати встановлені на AX100i віртуальні диски, їх необхідно було підключити за допомогою команди підключення сервера Assign Server з інструменту Navisphere Express.

Потім на сервері в майстра ініціатора iSCSI від Microsoft вдалося додати систему AX100i і сконфігуровані на ній дисководи в якості мети iSCSI, а потім відформатувати їх. Для аутентифікації ініціаторів iSCSI система AX100i підтримує протокол CHAP, причому адміністратор може виконувати просту двосторонню аутентифікацію. Крім того, система зберігання пропонує підтримку клієнтів сервера служби імен Internet для сховищ даних (Internet Storage Name Service, iSNS), який реєструє наявні в мережі системи iSCSI і керує ними.

інстальовані на сервер програмне забезпечення PowerPath від ЕМС стежить за тим, щоб дані передавалися від системи зберігання і до неї тільки з активного маршруту. Інший маршрут активізується лише у разі помилки. Проте для використання пропускної здатності обох сполук адміністратор може організувати статичну систему балансування навантаження. При цьому необхідно настроїти AX100i таким чином, щоб частина серверів зверталася, до дисків через контролер А, у той час як інша частина - через контролер В.

Після того як всі роботи по конфігурації завершені і сервери можуть отримати доступ до томів iSCSI, їх не слід перезавантажувати або вимикати, оскільки може статися так, що з'єднання з системою зберігання даних знову опиняться втрачені і потрібно перезавантаження AX100i після повторного включення сервера.

Тестування продуктивності та відмовостійкості з допомогою iometer

Для надійного визначення максимальних значень параметрів передачі даних системи AX100i проводився ряд послідовних тестових вимірів за допомогою інструменту Iometer від Intel. До того NTFS об'ємом 100 Гбайт вироблявся як послідовний, так і випадковий доступ, причому використовуються блоки мали розмір від 2 Кбайт до 10 Мбайт. Правда, володіючи максимальною швидкістю запису приблизно в 40 Мбайт/с і максимальною швидкістю читання в 90 Мбайт/с при пересилання блоків по 10 Мбайт, система AX100i не досягає параметрів передачі систем FC. Однак для звичайних додатків, які не пред'являють особливих вимог до продуктивності, швидкостей передачі даних по iSCSI, забезпечуваних AX100i, як правило, цілком вистачає.

Якщо компанія ЕМС, як обіцяє, інтегрує в майбутню версію системи AX100i карти Gigabit Ethernet з підтримкою кадрів збільшеного розміру (Jumbo Frame), параметри продуктивності для додатків, що використовують великі блоки даних, можуть помітно зрости. Кадри Jumbo Frames, як правило, мають розміром в 9000 байт-приблизно в шість разів більше стандартних кадрів Ethernet. Завдяки цьому помітно знижується обсяг службових даних, необхідних для передачі протокольної інформації, оскільки заданий обсяг даних вдається передавати в істотно меншій кількості кадрів.

Перевірка можливостей відмовостійкості полягала в тому, що під час процесу копіювання, запущеного утилітою Robocopy, було розірвано активне з'єднання iSCSI між AX100i і комутатором локальної мережі. Системі потрібно приблизно 3,5 хв, щоб переключитися на запасний маршрут і продовжити копіювання. Для критичних за часом додатків це занадто довго. Зате процес відновлення після відмови пройшов швидше після того, як від'єднаних раніше кабель повернули на місце: що відмовили маршрути стали знову доступні через секунду, а система AX100i повернулася на спочатку активний маршрут.

Перевірка функцій RAID не виявила будь-яких проблем. Відразу після видалення з AX100i жорсткого диска масиву RAID 5 автоматично було підключено четвертий диск, визначений як диск «гарячого» резерву, і AX100i запустила процес відновлення масиву RAID. Для захисту від втрати даних система пропонує функцію створення миттєвих знімків, що генерує миттєвий знімок віртуального диска, яким може скористатися інший сервер. Під час тестування ця функція працювала без збоїв.

Висновок

Якщо не брати до проблем з утилітою ініціалізації, а також недоступного спочатку контролера системи зберігання, AX100i виявилася дуже простий в управлінні системою зберігання iSCSI. З нею цілком впораються навіть Малодосвідчені адміністратори, причому вони зможуть швидко побудувати необхідні масиви RAID з відповідними томами для доступу по iSCSI. Зрозуміло, для відповідальних за часу програм щодо тривалі періоди Після відмови каналу вкрай небажані. В іншому ж у системи зберігання не було виявлено слабких сторін, до того ж вона зуміла продемонструвати прийнятні значення пропускної здатності при перевірці продуктивності.

Ціна системи AX100i з двома контролерами і чотирма жорсткими дисками об'ємом по 250 Гбайт кожен складає приблизно 6500 євро - цілком доступне рішення навіть для невеликих підприємств. Модель ж з одним контролером можна придбати і за 5000 євро.

Список літератури

Журнал мережевих рішень, лютий 2007