Виктор Подкорытов

Консультант

vpodkory@cisco.com

+380 44 3913600

Решения Cisco для хранения

данных: Cisco UCS Invicta и

Storage appliance Новое поколение производительности

«Флэш» меняет все!

Флеш Система Хранения :

• 10X раз быстрее (по IOPS и Задержкам)

• 10X более эффективна по Электроэнергии, Месту и Охлаждению

• Более надежны для корпоративных рабочих нагрузок

• Так проста, что это устанавливается за несколько минут

• Дешевле, чем $ 7 за Гб

16 Gb NAND flash chip

HDD Не созданы для высокой

Производительности

Low Performance High Performance

Est 1956 Est 1980

Диск Флеш

Скоросто

Задержки в Секундах 0.001 (милисекунды) 0.000001 (микросекунды)

Скорость передачи Мб / с 10 100

Операции Записи / Чтения в

секунду( IOPS)

100 1000

Дизайн

Механический Микросхема

Моторы и Шпиндели Печатная плата

Высокое потребление Энергии Низкое потребление Энергии

Сравнение производительности

Latency Transfer Rate IOPS

HD

D F

lash

Флэш Разработан для Высокой Производительности и

более низким эксплуатационным расходам

1E-09

0.000001

0.001

1

Second Millisecond Microsecond Nanosecond

Время Отклика

Флэш-память обеспечивает более быструю

работу приложений

Медленная

Зона

Быстрая

Зона

HDD

Flash

CPU

Компромиссные решения -

Сложность и Неэффективность

Референсная Архитектура для 1,000 Десктопов

1,000 Выделенных Десктопов:

< 10TB емкость

~80K IOPS

41 15K HDDs

25 7.2K HDDs

3 Flash Drives

ВСЕГО IOPS: 114,950

ВСЕГО ЕМКОСТЬ: 63.2 TB

3 типа дисков, 3 типа RAID

Простота. Скорость.

Пример разбивки LUN UCS Invicta

Home

Directory,

XenApp &

User Profiles

Snapshots Infrastructure Virtual Desktops

Устройство хранения с де-дупликацией

1,000 Десктопов

12 TB Raw

ВСЕГО IOPS: 180,000*

*50/50 read/write mix

41 15K HDDs

25 7.2K HDDs

3 Flash Drives

Быстрее. Проще.

114,950 IOPS 63.2 TB 180,000 IOPS 64 TB**

*refer to earlier slide “A Note on Numbers” **Effective Capacity

Cisco UCS + UCS Invicta =

Быстрые Приложения = Быстрее Бизнес

Аналитика

Пакетная

Обработка

Базы

Данных

Email OLTP

Транс кодирование

Виртуальные

Десктопы

Самая высокая производительность

вычислительных нагрузок с UCS Invicta

Время управления

Недели

Дни

Часы

Минуты

Лучшая производительность – это не вариант

использования,- это желаемое состояние.

Время обработки

Дни

Часы

Минуты

Секунды

Текущее

состояние

Желаемое

состояние

Потребление Электроэнергии/М

еста в ЦОД

Наивысшее

Наименьшее

Cisco UCS Invicta

Обзор продукта

Ускорение Нагрузки

Быстрый I/O

Высокая Пропускная

Низкая задержка

Сжатие данных

Нет избыточных данных

Эффективность использования

хранилищ

Эффективность ЦОД

Сократить потребление энергии

Уменьшить занимаемое место

Уменьшить Накладные расходы на управление

UCS Invicta – 3x Бизнес цели

Cisco UCS Invicta

Up to 1.2 Million IOPS**

Up to 9.6 GBps** Bandwidth

Up to 144 TB Raw

UCS Invicta

Самодостаточное Устройство Хранения

UCS Invicta

Масштабируемая Система Масштабируемость

Модульность

Ускорение

Приложений

Де дупликация

Множество нагрузок

одновременно

Производительность

без «тюнинга»

250,000 IOPS*

1.2 GBps Bandwidth

Up to 24 TB Raw

*Read IOPS **refer to earlier slide “A Note on Numbers”

Конфигурация 6 полок хранения

UCS Invicta Блейд

~10.4 TB Полезной (15TB raw) емкости

100K IOPS

iSCSI LUN

Mini-UCS

Классическое UCS Шасси

Сервера и Флешь объединены 10Гбит фабрикой.

Интеграция с UCSM

Blade Form Factor - Significant

reduction in space, power and

data cabling

UCS

Branch Office

UCS

Invicta Blade

UCS Manager

Новое Falsh Сторадж

Лезвие для UCS

Высокая доступность HA

• 2 контроллера

• Защита с батарей

UCS Invicta B3116 Blade

UCS Invicta Блейд Функциональность

• RAID-6

Защита от отказа до 2 SSD дисков на блейд

• Локальные снепшоты и восстановление из снепшота

• Клонирование LUN

• Бекапы (Host-based)

• Асинхронная Репликация

На любой Invicta блейд

На Invicta флешь массив

UCS Invicta Самодостаточное Устройство Хранения

Оборудование

Сервер UCS C- серии

ПО Invicta OS

1. Подключение Хостов

2. Защита от пропадания

электроэнергии

3. Флеш накопитель

1. Управление Флеш

2. Управление томами

3. RAID

4. Копирование

5. Снимки

6. Отчетность

7. Де Дупликация

8. Thin Provisioning

9. Поддержка UCS Director

10. ISCSI & Fibre Channel

UCS Invicta

Самодостаточное Устройство Хранения

UCS Invicta

Режим Ускорение Приложений Сжатия Данных

Пропускная способность (GBps) 1.2 1.2

100% Чтение IOPS 220,000 250,000

Смешанные IOPS (50% чтение / 50%

запись) 205,000 180,000

100% Запись IOPS 200,000 120,000

Задержка (микросекунды) <100 <100

Размер 2 RU 2 RU

Максимальная емкость (ТБ) 24 TB Raw 64 TB**

**Effective Capacity

Полезная Емкость Эффективная Емкость

3TB Raw 2.5 TB 25 TB

6TB Raw 5.0 TB 50 TB

12TB Raw 10.0 TB 64 TB

24TB Raw 20.0 TB 64 TB

Рекомендовано использовать 70% Полезной Емкости

Де Дупликация:

Фактическая и Эффективная емкость

Масштабируемая UCS Invicta

Масштабируемые Сторадж Роутеры

Связность между Хостами и Сторадж

полками

Комбинация Скоростных и полок Де-

дупликации

МАХ Объем (6 Сторадж Полок)

• 144 TB RAW

• 384 TB Effective

Масштабируемые Сторадж Полки

Скоростные и/или полки Де-дупликации

Режим Ускорения Приложений

• 3TB-24TB RAW на полку

Режим Сжатия данных

• 25TB-64TB Эффективной емкости на

полку SSN

SSN

SSR

SSN

SSR

SSN

SSN

SSN

Масштабируемая UCS Invicta Разделены и Распределены Уровень Управления

Сторадж Роутер Сторадж Узел

• Подключение к Сторадж системе

• Подключение Хостов

• Подключение к сторадж фабрике

Масштабируемая Система

Функциональность

1. Управление полками

2. Зеркалирование

3. Репликация

4. Отчеты/Мониторинг

5. Мгновенные снимки

6. Страйпы

7. UCS Директор

8. iSCSI & Fibre Channel

Функциональность

1. Управление Флэш накопителями

2. Управление Разделами

3. RAID

4. Режим Сжимания данных

• Де дупликация

• Thin Provisioning

SSR SSN

Масштабируемая UCS Invicta

Сторадж Узел

Режим Ускорение Приложений Сжатие Данных

Пропускная способность (GBps) 1.2 1.2

Смешанные IOPS (50% чтение / 50%

запись) 200,000 150,000

Задержка (микросекунды) <200 <200

Размер 2 RU 2 RU

Максимальная емкость (ТБ) 24 TB Raw 64 TB** **Effective Capacity

*Estimate

SSN

Архитектура Масштабируемая UCS Invicta

Сторадж

Роутеры

Сторадж Полки

До 6

Масштабируемая UCS Invicta

Зеркалирование

SSN

SSN

SSR

SSN

SSR

SSN

SSN

SSN

P

M

P

M

P

M

Выбор опций репликации

Appliances to Scaling Array Scaling Array to Scaling Array

Appliance to Appliance Appliance to Open Target

Linux/Windows

UCS Invicta Функциональность

Отдельный сторадж Масштабируемая Сторад

система

INVICTA OS 5.0.0 5.0.1

Симметричное чтение / запись ✔ ✔

RAID Защита ✔ ✔

Асинхронная репликация ✔ ✔

Snapshots – копирование при записи ✔ ✔

Зеркалирование ✔

Веб-интерфейс UI / API ✔ ✔

Ролевой контроль доступа ✔ ✔

Режим Сжатия Данных ✔ ✔

Thin Provisioning ✔ ✔

iSCSI, Fibre Channel ✔ ✔

Улучшенная защита данных ✔ ✔

Поддержка VAAI * ✔ ✔

Ethernet, Fibre Channel ✔ ✔

Увеличение производительности и Емкости ✔

Мастабируемая Фабрика Точка - точка

Max. Роутеров 2

Max Полок 6

* VAAI is only supported in performance nodes

Серия UCS Invicta

Deeper Dive

Строительные блоки UCS Invicta

Отдельное сторадж устройство

Компоненты Масштабируемой Системы

Распределенный

Control Plane

Операционная система

Invicta OS

Invicta OS Быстрая и эффективный запись

Оптимизация флэш и защита данных

Write the RAID stripe and the

2MB Erase Blocks

concurrently

Входящие

Блоки

Данных

Уровень Формирования Блоков (BTL)

Оптимизация = Высокая Производительность

Кеш

Уровень Формирования

Блоков (BTL) Оптимизация

Входящи

е Блоки

Данных

Запись Запись

Заполнение

Invicta OS Быстрая и Эффективная запись

Оптимизация флэш и Защита и Сжатие данных

Invicta OS

Оптимизация Записи

1. Protect

•Store in Write Buffer

2. Organize

•Create Write Blocks

3. Optimize • Write Aligned for Flash Media & RAID Protection

WRITE BLOCK

BTL Collects

data into 14 MB

blocks to pass to

the RAID Layer

RAID 6 DATA PROTECTION

1MB segments are written to 14

of 16 solid-state drives, while the

two remaining drives are used for

parity

4. Optimize Writes

• Write speeds are symmetric to read speeds

5. Virtual Garbage Collection

• Evaluated and Managed by the Invicta OS

6. Virtual Garbage Collection • Blocks are invalidated in large chunks to speed up drive level garbage collection

Invicta OS

Оптимизация Записи

Оптимизация Накопителя

NAND Флеш Накопитель Механический Диск

Проблемы с НЕУПРАВЛЯЕМЫМ NAND

Выносливость SLC NAND @ 2Xnm – 30,000 циклов

MLC NAND @ 2Xnm – 3,000 циклов

TLC NAND @ 2Xnm – 1000-1500 циклов

Программирование/ Стирание

Страницы независимо программируемы, НО БЛОЧНО стираемы

Цена

$/GB в сравнении с 7200 RPM накопителем

Методы по смягчению последствий

• Кэширование

• Увеличение изменчивости данных(истощение ячейки) требует защиты от отказа

• Комплекс Уборки «мусора»

• Не предсказуемая производительность

• Диски не имеют ресурсов для эффективных решений

• Сложный I/O драйвер (PCIe)

• Заимствует CPU/Память от хоста, уменьшая масштабируемость

Интеллект встроен в контроллер флэш накопитель

• Увеличенная стоимость $/GB

Зеркалирование вместо Четности(RAID)

Invicta УПРАВЛЕНИЕ NAND

Трактует NAND Флеш как NAND – не как диск!

• Обеспечивается целостность данных в условиях потери электропитания

• Журналирование по всей Системе

• НИКОГДА не записывает меньше чем стираемый блок

• Запись подтверждается немедленно после записи в энергонезависимую память

• Используются многоядерные X86 CPU/GB памяти

Обеспечивается Целостность данных

• Одни контрольные суммы не в состоянии защитить позиционную целостность

• Гранулярное восстановление с помощью RAID

Маленькие записи и паритет RAID

• Диски хранят чанки (кусочки)

• # дисков * размер чанков = размер страйпа

• Все чанки должны быть считаны для вычисления паритета

Паритет RAID высчитывается на уровне страйпа

• В худшем случае 24 диска - 21 чтение для ЕДИНСТВЕННОЙ операции

записи

Короткие записи (меньше чем чанк) требует считывания всех элементов

• Буфер записи кратен размеру страйпа и размеру Стираемого блока

• Меньший износ и лучше $/GB

BTL НИКОГДА не делает этого!

Invicta Сжатие Данных

Каждая запись хешируется 4K

Высокая производительность (MM3)

Хеш сравнивается ко всем существующим в ПАМЯТИ

Хеш используется как индекс

При совпадении

Считывается с накопителя для проверки де дупликации

— Не совпадение – новая запись

— Полное совпадение – сохранение указателя

* VAAI is only supported in performance nodes

Архитектуры

Масштабирования

Scale Up Scale Out Scale Up/Out

Архитектура UCS Invicta комбинирует наилучшее из

Масштабирования Вверх и Вширь

Add Capacity Add Nodes Add Routers & Nodes

Добавить емкость к Системе Хранения Добавить дополнительные Сторадж

Системы к сети

Добавление Сторадж Системы к Сетевым

Сторадж роутерам

Производительность фиксирована

(контроллер)

Данные распределены между узламидля

увеличения производительности

Роутеры организуют одну или несколько

сторадж систем

Распределение данных между сторадж

системами увеличивает IOPS, пропускную

полосу и емкость

Архитектура

Масштабирования в Верх и

в Ширину

Роутеры

Высокопроизводительные

узлы

600,000 IOPS*

72 TB Raw

OLTP

Analytics

Batch

Database Loads

Узлы с Сжатием Данных

450,000 IOPS*

192 TB Effective

Virtual Desktops

Email

Web Logs

Масштабирование Системы

*refer to earlier slide “A Note on Numbers”

Подключение к UCS

Сторадж

Роутеры

Узлы Системы Хранения UCS Сервера

Коммутаторы UCS Фабрики

Подключение через SAN

Коммутаторы SAN

Сторадж

Роутеры

Коммутаторы UCS Фабрики

Узлы Системы Хранения UCS Сервера

Выгоды от Cisco UCS Invicta Уменьшение общих затрат

Sources: TechValidate – validated customer research

Экономичность

44%

Электричеств

о и

охлаждение

46%

Нет

«Подвисания»

приложений

44%

Место в ЦОД

42%

Время на

обслуживание

Выгоды от Cisco UCS Invicta Улучшена производительность

Sources: TechValidate – validated customer research

Супер Производительность

Приложений

77%

масштабируемость

надежность и

производи-

тельность

76%

Аналитика,

пакетная

обработка или

базы данных

59%

Быстрые

Транзакции

58%

Производительность

Приложений +

необходимая

емкость

✓

Thank you.