Jak wybrać, jak kupić - macierz dyskowa

Macierz dyskowa to podstawowy komponent systemu pamięci masowych. Umożliwia przechowywanie i udostępnianie na bieżąco przetwarzanych danych. Przy bardzo bogatej dziś ofercie rynkowej właściwy wybór macierzy dyskowej nie jest prosty. Oto garść porad, które z pewnością go ułatwią.

1. Wydajność macierzy bierze się głównie z ilości dysków, a nie z pamięci cache kontrolera.

Przeważnie nie uświadamiamy sobie faktu, że wydajność operacji wejścia/wyjścia (I/O) dysków twardych pozostaje na niezmienionym poziomie co najmniej od kilku lat (cecha ta jest związana bezpośrednio z prędkością obrotową talerzy dyskowych i nie rośnie wraz z pojemnością dysków czy szybkością pracy samych interfejsów dyskowych). Często zdarza się, że centralizacja pamięci masowej, realizowana poprzez zakup i uruchomienie macierzy dyskowej wyposażonej w kilka pojemnych dysków, w środowisku, w którym pierwotnie aplikacje i systemy pracowały na kilkudziesięciu mniej pojemnych dyskach twardych, przynosi spadek wydajności pracy każdej aplikacji. Dzieje się tak szczególnie często podczas wirtualizacji i konsolidacji serwerów.

W związku z tym konieczne jest oszacowanie niezbędnej liczby dysków twardych adekwatnej do potrzeb w zakresie wydajności. Można założyć, że zakup macierzy dyskowej nie powinien oznaczać drastycznego zmniejszenia liczby wykorzystywanych do tej pory dysków twardych chyba, że są one obciążone w minimalnym stopniu.

2. Rodzaj dysków, tryby pracy kontrolerów i rodzaj RAID.

Warto pamiętać, że dyski twarde znacznie różnią się charakterystyką pracy. Dyski FC lub SAS doskonale poradzą sobie z obsługą baz danych (duża ilość I/O przy względnie niskim transferze w MB/s), ale wcale nie okażą się szybsze od dysków SATA II w sekwencyjnych operacjach z dużym blokiem. Często też macierze wyposaża się w kontrolery, które nie pracują aktywnie dla każdego pojedynczego wolumenu, co może doprowadzić do wzajemnego zakłócania pracy przez aplikacje z różną charakterystyką, jeśli ruch danych zostanie skoncentrowany w obrębie jednego kontrolera (ta sama "preferred path"). Oczywiście poza wyborem dysków konieczne jest dokonanie właściwego wyboru rodzaju (poziomu) grup RAID, gdyż ten wybór też istotnie zmienia możliwości wolumenów. Mając dobrze dobrane dyski można pogorszyć ich efektywność, dokonując błędnej konfiguracji grupy RAID. Na szczęście w nowoczesnych rozwiązaniach możliwe jest dynamiczne zmienianie poziomów RAID.

3. Ilość i rodzaj interfejsów.

Konsolidując dyskową pamięć masową (poprzez zakup macierzy) warto wcześniej pomyśleć o sposobie podłączenia serwerów. Z reguły macierze oferują znacznie mniej portów podłączeniowych w kontrolerach niż wymagana ilość serwerów, które będą z tej macierzy korzystać. Warto zbadać możliwości rozbudowy o dodatkowe porty pod względem ich ilości oraz rodzaju. W praktyce standard SCSI czy też SAS nie powinny być poważnie brane pod uwagę, gdyż znacznie ograniczają możliwości współdzielenia macierzy przez wiele serwerów. Warto, nawet w niewielkich środowiskach, pokusić się o rozwiązanie oferujące porty FC lub iSCSI albo najlepiej oba te standardy jednocześnie.

4. Skalowalność.

Pod pojęciem skalowalności rozwiązania należy rozumieć możliwości zwiększenia zasobów w kilku obszarach (pojemności, wydajności, ilości podłączonych serwerów, funkcjonalności). Warto sobie zadać kilka pytań. Ile maksymalnie dysków czy portów możemy dodać? Czy rozbudowa o nowe dyski umożliwi wykorzystanie ich możliwości w istniejących wolumenach? Jak możemy zwiększać możliwości kontrolerów? Jakie funkcjonalności są licencjonowane i jak można dodawać licencje? Prześledzenie schematów ewentualnych rozbudów (konkretnych przykładów) pozwoli uniknąć wielu przykrych niespodzianek w przyszłości.

5. Narzędzia administracyjne.

Przed podjęciem decyzji o zakupie konkretnego modelu macierzy dyskowej warto sprawdzić rodzaj i możliwości interfejsów do zarządzania urządzeniem i monitorowania jego pracy. Nie uwzględnienie tego, z pozoru błahego, elementu w ocenie rozwiązania może w ciągu kilku lat korzystania z danego urządzenia znacznie obniżyć jego użyteczność. Trzeba przyznać, że podejście niektórych producentów urządzeń do tego problemu czasami daleko odbiega od oczekiwań użytkowników.

6. Ilość i rodzaj wymaganych sterowników i dodatkowego oprogramowania.

Zdarza się nierzadko (chociaż ta praktyka była znacznie częstsza w przeszłości), że zastosowanie konkretnego modelu macierzy dyskowej prowadzi do zamknięcia możliwości korzystania z macierzy czy też innych elementów infrastruktury oferowanych przez konkurencyjnych dostawców. Pod pozorem "uniknięcia potencjalnych problemów" tworzone jest zamknięte rozwiązanie zaprzeczające idei konsolidacji i współdzielenia zasobów. Dotyczy to w szczególności wielościeżkowości (mulitipath) lub innych specjalizowanych sterowników. Obecny poziom standaryzacji kart HBA, przełączników FC i pozostałych urządzeń można uznać za wystarczający do tworzenia stabilnych heterogenicznych środowisk. Producent macierzy powinien w maksymalnym stopniu dostosowywać się do zaleceń producentów systemów operacyjnych a przynajmniej akceptować przyjęte przez nich standardy (np. MPIO) zamiast narzucać własne zamknięte rozwiązanie.

7. Kopie migawkowe.

Kiedyś funkcjonalność kopii migawkowych zarezerwowana była (z uwagi na cenę) tylko dla macierzy z najwyższej półki (czyli najdroższych). Dziś w niektórych rozwiązaniach najprostsze tryby wykonywania kopii migawkowych są już dostępne w cenie podstawowych licencji na urządzenie. Biorąc pod uwagę możliwość integracji z popularnymi systemami (MS Exchange, MS SQL, Oracle) sięgniecie po korzyści z tego wynikające może być prostsze, niż to się z pozoru wydaje. Warto jednak sprawdzić jakie ilości kopii migawkowych są wspierane przez macierz i jak to wpływa na wielkość dostępnej pamięci cache.

8. Replikacja.

Częstokroć replikacja pomiędzy macierzami dyskowymi jest traktowana jako najlepsze z możliwych rozwiązań zabezpieczających przed skutkami awarii, czyli "backup". Niestety, podejście takie, pomimo tego, że kosztowne, nie jest wcale właściwe. Po pierwsze, nie chroni przed skutkami błędów ludzkich lub błędów logicznych aplikacji, bo są one po prostu replikowane, czyli przenoszą się natychmiast do drugiej lokalizacji, a po drugie uruchomienie danych z kopii w drugiej lokalizacji nie jest wcale proste i szybkie. Jeśli replikacji będą podlegać dane bazodanowe to może się okazać, że uruchomienie instancji w drugiej lokalizacji będzie ryzykowne. Z tego powodu replikacja powinna być używana w rozwiązaniach Disaster Recovery i dobrze dopasowana do środowiska.

9. Dostępność serwisu.

Jeśli chcemy uzyskać wysoką dostępność rozwiązania macierzowego, konieczne jest zapewnienie właściwej opieki serwisowej w miejscu instalacji, automatyzacji pewnych procesów i możliwości ciągłego monitorowania urządzenia. Nie należy jednak demonizować czasu reakcji lub czasu naprawy urządzenia. Poważne rozwiązania nigdy nie posiadają pojedynczego punktu awarii, a odbudowa grupy RAID (po zadziałaniu gorącej rezerwy "Hot Spare") zwykle trwa kilkanaście godzin, więc usługa z gwarantowanym czasem naprawy rzędu np. 4 godzin i tak nie może zostać zrealizowana w praktyce. Czas naprawy 24h lub 12h wydaje się racjonalnym wyborem, zwłaszcza kosztowo.

10. Funkcjonalności Thin Provisioning, AutoMaid czy Dynamic Optimization.

Na koniec warto zadać pytanie czy koncepcja budowy macierzy sprzed kilkunastu lat (macierze modularne i monolityczne) jest nadal najlepszą z możliwych? W ciągu ostatnich lat pojawiło się kilkanaście ciekawych i innowacyjnych architektur rozwiązań oferujących korzyści, jakich nie można osiągnąć w tradycyjnym podejściu:

- Thin Provisioning - przydzielenie serwerom (provisioning) wirtualnych wolumenów o pojemności większej niż fizycznie zaalokowana przestrzeń.

- Dynamic Optimization - możliwość zmiany wszystkich parametrów danego wolumenu w czasie jego pracy (rodzaj RAID, położenie na dyskach itd.)

- AutoMaid - obniżanie zużycia energii i przedłużanie żywotności dysków poprzez parkowanie głowic, zwalnianie prędkości obrotowej, zatrzymanie talerzy dyskowych po założonych okresach bezczynności dysków.

Wiesław Wilk, Wiceprezes Zarządu, POLCOM Sp. z o.o.


TOP 200