Interested Article - Дисковый массив

Дисковый массив — внешнее устройство хранения, состоящее из нескольких жёстких дисков.

Дисковый массив Mid-range класса EMC CLARiiON CX500 (Крышка одной из полок открыта).

Дисковый массив Hi-End класса EMC Symmetrix DMX-1000.

Описание

В отличие от отсека для установки жёсткого диска в корпусе компьютера или специального конструктива для крепления одиночного диска, включающего в себя средства реализации физического и механического (соответствующие разъёмы) интерфейса, и, при необходимости, крепежа внутри такого конструктива дискового накопителя иного формата, (например 3½" в конструктиве 5¼") — т. н. «кармана», представляет собой куда более сложную систему, состоящую из следующих компонентов:

контроллеры , обладающие способностью виртуализации , и способные создавать RAID .
Кэш-память . В зависимости от конструкции может быть на борту контроллера, так и отдельным конструктивом дискового массива.
Блоки питания. Промышленные дисковые массивы имеют избыточное резервирование блоков питания.
Отдельное резервное питание для контроллера и кэш-памяти.
Средства охлаждения дисков и контроллеров, вентиляторы и т. д.
Контроллеры доступа потребителей к дисковому пространству: FC, SCSI, Ethernet.
Корзины для дисков. Блоками на несколько дисков или отдельные диски.
Собственно сами диски.

Некоторые из этих блоков могут быть выполнены в виде единой платы, например: RAID-контроллер, вместе с кеш-памятью, резервным питанием кеша, и контроллером доступа.

Также в некоторых менее дорогих устройствах могут отсутствовать какие-то компоненты или их резервирование.

Резервирование блока питания (дублирование).

Обычно дисковый массив обеспечивает высокую доступность благодаря:

резервированию избыточными компонентами : диски, блоки питания
резервированию путей доступа к дисковому массиву: Multipath
возможности горячей замены .

Также дисковые массивы могут обеспечивать повышенную скорость доступа к данным или увеличенную пропускную способность благодаря:

Кэш-память
использованию RAID
балансировка нагрузки на контроллер средствами технологии Multipath
Предикативное чтение.

Подключается к серверу по интерфейсам: SCSI , Fibre Channel , ESCON , , Ethernet , USB и др.

Классы дисковых массивов

Дисковые массивы условно подразделяются на 3 класса:

Entry-level — начального уровня. Для домашнего пользования и малого бизнеса.
Mid-Range — среднего уровня. Для небольших организаций и подразделений предприятий.
Hi-End или Enterprise — уровня предприятия.

Entry-level

Устройства Entry-level как правило состоят из небольшого (несколько единиц) количества дисков и либо имеют один контроллер либо не имеют его вообще. Обычно реализованы в настольном исполнении, либо в виде одной дисковой полки. Батареи резервного питания как правило не имеет.

Примеры: от 3 апреля 2013 на Wayback Machine , от 3 апреля 2013 на Wayback Machine .

Mid-Range

Устройства Mid-Range обычно имеют модульную конструкцию и состоят из одной или нескольких (до нескольких десятков) дисковых полок, монтируемых в стойку.

Характеризуются наличием двух аналогичных контроллеров, каждый из которых имеет свою кэш-память и обслуживает часть дисков и серверных подключений. Имеет дублированные компоненты электропитания и вентиляции, а также резервную батарею. Не имеет единой точки отказа. В случае выхода одного из контроллеров сохраняется доступ ко всей хранимой информации, но утрачивается половина производительности.

Примеры: EMC СХ-серий, Hitachi AMS-2500, IBM DS-4700

Hi-End

Массивы высшего класса для использования крупными предприятиями. Имеют высшую по сравнению с предыдущими классами производительность и надёжность. Как правило обладают следующими характеристиками:

Монолитная или монолитно-модульная конструкция в виде отдельно стоящего шкафа (шкафов).
Возможность установки от сотни до тысяч дисков.
Симметричная мультипроцессорная архитектура.
Имеет до нескольких десятков специализированных контроллеров, каждый из которых предназначен либо для дисковых (BackEnd) либо для хостовых (FrontEnd) операций. Контроллеры разделяют общую память.
Устройство полностью резервировано. При выходе из строя любого из компонентов (в том числе диска, контроллера) падение производительности незначительно (менее половины). Особенностью Hi-End систем является поддержка оборудования Mainframe , в том числе интерфейсов ESCON , .

Примеры: , Hitachi USP-V, Hewlett-Packard XP12000

Дополнительные функции дисковых массивов

Дополнительные функции дисковых массивов. Ранее эти функции были достоянием массивов Hi-End классов, однако со временем стали стандартными функциями класса Mid-Range и даже стали появляться в массивах начального уровня.

Локальная репликация

Создание копий данных средствами дискового массива внутри дискового массива. Применяется для резервного копирования, разработки и др. Имеет две разновидности:

Клон — полная копия данных. Занимает такое же пространство что и оригинальные данные. Независим от оригинала.
Snapshot — разностная копия данных. Пишутся только данные, отличающиеся от оригинала. Занимает меньше пространства, но зависит от оригинального тома. При утрате исходных данных теряется.

Примеры: TimeFinder (EMC), Copy-on-Write (Hitachi), Shadow Image (Hitachi)

Удалённая репликация

Создание и копий данных средствами дискового массива на другой дисковый массив.

Применяется для резервного копирования, катастрофоустойчивых решений.

Подразделяется на Синхронную , Асинхронную , а также их комбинации.

Примеры: SRDF (EMC), MirrorView (EMC), True Copy (Hitachi)

Dynamic Provisioning, Thin provisioning

Динамические тома. Хосту предоставляется виртуальные тома, размеры которых не равны фактически занимаемому дисковому пространству. Таким образом предоставленный серверу том может быть «снаружи больше чем внутри», например отдаваемый серверу том размером 100 ГБ, фактически расположенный на дисковом массиве размером 10 ГБ. По мере заполнения тома в него незаметно для сервера, добавляются новые физические диски.

Виртуализация

Виртуализация СХД — технология при которой дисковый массив может подключаться к другому дисковому массиву таким образом, что для подключённого к нему серверу они видятся как одно единое устройство, но при этом обладающее совокупной дисковой ёмкостью и функционалом. Применяется в дисковых массивах USP-V, VSP фирмы «Hitachi Data Systems» и др.

Пример комплекса: Дисковый массив USP-V подключён к серверу. К нему подключён дисковый массив более низкого класса AMS-2500, таким образом, что USP-V представляет серверу диски подключённого («виртуализированного») устройства AMS-2500 как свои собственные. Это позволяет значительно упростить топологию СХД с точки зрения сервера, а также использовать всю функциональность и производительность устройства более высокого класса USP-V за счёт более дешёвых носителей устройства AMS-2500.

Tiering

Перемещение (либо автоматическое перемещение в фоновом режиме) пользовательских данных между дисками и/или дисковыми массивами различных классов стоимости и производительности. Так, например, наиболее востребованные пользовательские данные хранятся на быстрых (Flash SSD, FC) дисках, либо на дисковых массивах Hi-End класса, тогда как данные, к которым давно не было обращения, переносятся на более дешёвые носители (SAS, SATA), СХД более низкого класса, либо даже на архивные хранилища.

Примеры реализации: EMC FAST, Hitachi Tiered Storage Manager (HTSM), HP 3Par Dynamic Optimization.

Дедупликация

Устранение дублирующихся частей информации средствами дискового массива с целью сокращения занимаемого дискового пространства и/или времени репликации.

Примеры применения: CAS — Контентно-ориентированное хранилище, EMC Data Domain

Применение дисковых массивов

По использованию подразделяются на

DAS — Direct Attached Storage — Прямого/непосредственного подключения. Блоковое.
NAS — Network Attached Storagе — Подключённое к LAN . Файловое.
SAN — Storage Area Network — Объединённое в Сеть Хранения. Блоковое.
CAS — Content Addressed Storage — Контентно-адресуемое хранилище данных.