Дисковые массивы и NAS серверы ProWare

Введение

Системы хранения данных – это память суперкомпьютеров и ключевых серверов, память целых сетей, предприятий и организаций. Без надежных дисковых массивов даже самый мощный и надежный сервер уровня предприятия не обеспечит сохранности данных, а значит, нормальная работа без хранилища попросту невозможна. Для систем начального уровня существуют небольшие массивы, интегрированные непосредственно в платформу, но для действительно серьезных решений нужны выделенные устройства. Хорошим примером таких массивов и серверов может послужить линейка компании ProWare Technology Corp, которая находится на рынке систем хранения данных уже более 17 лет. Более 8 лет инженеры компании занимаются разработкой и производством NAS-серверов и операционных систем на базе Linux

ProWare Technology представляет на российском рынке новый модельный ряд дисковых массивов и NAS-серверов. благодаря которым можно построить высокопроизводительное профессиональное решение различного уровня сложности. Посмотрим детально, какие возможности обеспечивают эти устройства.

Модельный ряд

Собственно говоря, весь модельный ряд оборудования ProWare охватить в рамках одного небольшого обзора не получится – количество различных моделей и конфигураций очень велико, поскольку предусмотрены решения с различными типами интерфейсов, различной емкости и, конечно, отличающиеся своей архитектурой. Глобально линейка систем ProWare делится на серии EPICa, Simbolo и proNAS. Предлагаемые модели, начиная с доступных, надежных и относительно простых Simbolo и до мощных инфраструктурных proNAS, выпускаются в исполнениях Tower и Rack, с хост-интерфейсами SCSI, Fibre Channel, Ethernet, iSCSI и SAS. При таком выборе для любой задачи можно подобрать вариант, оптимальный со всех точек зрения. Прежде, чем перейти непосредственно к аппаратной части, напомним базовую информацию об интерфейсах, применяемых ProWare в своих системах.

SCSI (Small Computer System Interface) – полудуплексный параллельный интерфейс. В современных системах хранения данных чаще всего представлен разъёмом SCSI VHDCI 68 или HD 68 pin

• Скорость передачи данных - до 320 МБайт/сек
• Максимальная длина кабеля - 3 метра

iSCSI (Internet Small Computer System Interface) – вариант SCSI, при котором происходит трансляция поверх протокола TCP, благодаря этому повышается удобство работы, по сравнению с обычными SCSI-устройствами, этот интерфейс широко используется для доступа к системам хранения данных, поскольку позволяет работать на относительно недорогой и гибко управляемой основе (на базе IP-сети, например, 1G или 10G Ethernet).

• Скорость передачи данных - 1 Гбит/с, (100 Мегабайт в секунду) или 10 Гбит/с (1 Гигабайт в секунду)
• Возможность использовать уже существующую 1G или 10G локальную сеть.

Интерфейс iSCSI обычно представлен внешним разъёмом RJ-45 для подключения в сеть 1GEthernet

Внешний SAS (Serial Attached SCSI) – новое поколение интерфейса с командами SCSI, но, в отличие от оригинального SCSI с последовательной, а не параллельной передачей данных. Используется для подключения дисковых массивов иных внешних накопителей.

• Скорость передачи данных - до 1200 Мб/сек (Интерфейс SAS позволяет объединять несколько портов вместе в «широкие» соединения. Они дают общую пропускную способность 1x, 2x, 3x, 4x, по 3Гбит/сек )
• Максимальная длина кабеля составляет 5 метров

Fibre Channel, — это стандарт на последовательные (оптоволоконные) соединения, предназначенные для высокоскоростных двусторонних коммуникаций по схеме "точка-точка" между серверами, накопителями, рабочими станциями и (что очень важно) концентраторами и коммутаторами.

• Скорость передачи данных на канал - 1 Гбит/с, 2 Гбит/с, 4 Гбит/с и 8 Гбит/с (100 МБ/с, 200 МБ/c , 400 МБ/с и 800 МБ/c)
• Работает в полнодуплексном режиме (для соединения устройств применяются два оптических кабеля, каждый из которых работает в одном направлении. При сбалансированном наборе операций запись/чтение скорость обмена данными удваивается)

Дальность работы - до 50 километров. Физическогий канал обычно представлен оптоволоконным кабелем 50/125 мкм и 62,5/125 мкм с соединителями типа LC.

Также приведем краткую информацию о типах подключения СХД:

NAS (Network Attached Storage) — это сетевая система хранения данных на жестких дисках, непосредственно подключаемая к сети, со своим собственным сетевым адресом и файловой системой. Работает в одной сети с компьютерами и представляет собой компьютер с дисковым массивом, доступным для других компьютеров в сети. Возможно объединение нескольких таких компьютеров в единую систему. NAS обеспечивает высокую надежность хранения данных, простоту доступа и администрирования, достаточно легко масштабируется.

DAS (Direct Attached Storage) — система хранения данных, подключенная непосредственно к серверу или рабочей через интерфейс SCSI или SAS. Обеспечивается максимальная производительность для этого сервера или ПК, но отсутствует возможность разделения ресурсов с другими серверами в сети.

SAN (Storage Area Network) – сеть хранения данных. При использовании этой архитектуры СХД дисковые массивы подключаются к серверам в сети таким образом, что определяются операционными системами серверов как локальные ресурсы. Это позволяет обеспечить высокую скорость и надежное хранение данных сразу для нескольких серверов в сети.

Типичная инфраструктура сети хранения данных— это сеть на базе Fibre Channel или iSCSI, использующая специализированные аппаратные или программные контроллеры.

Сеть хранения данных состоит из:

• Коммуникационной инфраструктуры, которая обеспечивает физическую связь между элементами сети хранения данных
• Устройств хранения информации – система хранения данных
• Cерверов или Рабочих станций.

Серия Simbolo

Самые доступные и, если так можно выразиться применительно к СХД (системы хранения данных), массовые – модели серии Simbolo. Они создавались с тем, чтобы сочетать в себе следующие принципы: надежность, производительность, бюджетность. Можно сказать, что выполнить поставленную задачу удалось – семейство Simbolo позволяет начать работать с настоящими «взрослыми» системами хранения данных с минимальными затратами средств и времени.

В техническом плане отличительной особенностью серии Simbolo от других систем является использование RAID-контроллера Аrеса ARC-Series. Эти контроллеры отлично себя зарекомендовали - они позволяют повысить надежность хранения данных, используя RAID 6, в этом случае данные не будут потеряны, даже если одновременно выйдут из строя 2 диска в массиве.

Само название серии – Simbolo – переводится «Символ», и эти продукты действительно стали знаковыми с самого момента появления в 2002 году. Во-первых, позиционирование этой серии сделало системы хранения доступными, во-вторых, оригинальный дизайн и подчеркнутая индивидуальность Simbolo заставляют пересмотреть взгляд на дисковый массив, это уже продукт для широкого круга потребителей, а не только для одержимых энтузиастов и ученых, а значит, устройство дружественно пользователю, с ним удобно и просто работать.

В частности, имеется функция Smart-LCD, благодаря которой возможно управление с LCD панели (Menu-driven), кроме того, применен экологический контроллер ENC (Environmental Notice Controller). Все модели поддерживают RAID ADG (RAID 6) в соответствии с R.O.C. Всего на сегодняшний день в серии Simbolo 23 модели, все они выполнены в стоечном формате и имеют размер от 1U до 3U, содержат от 4 до 16 жестких дисков. С Simbolo можно строить решения для DAS, NAS, FC и инфраструктуры IP SAN. Среди дисковых массивов ProWare Simbolo представлены модели со следующими интерфейсами: SCSI-PATA/SATA, FC-SAS/SATA, SAS-SAS/SATA, iSCSI-SAS/SATA и SATA/SAS NAS, собственную память систем можно расширить до 2 ГБ, это позволяет строить на основе Simbolo надежные отказоустойчивые решения даже для крупных предприятий.

Серия EPICa

Пожалуй, самым универсальным и популярным является семейство систем хранения среднего уровня – ProWare EPICa. Эта серия имеет значительную и успешную историю, в ней в первую очередь воплощались инновационные технологии ProWare.

Соответственно, нет ничего удивительного в том, что серия весьма многочисленна, сейчас в ней 28 моделей, 12 из которых имеют хост-интерфейс SAS, 7 моделей используют Fibre Channel и 6 моделей с использованием SCSI. Еще одна модель обеспечивает работу по iSCSI и две модели с хост-интерфейсом USB/eSATA. Соответственно, варианты есть на любой вкус, для любой задачи и для различных бюджетов. Большинство решений ProWare EPICA имеют стоечное «рэковое» исполнение, размеры от 2U до 4U, но три модели выполнены в пьедестальном (tower) формате и не требуют наличия стойки. Количество дисков может варьироваться от 8 до 42 (!), большинство моделей оснащается 12-ю или 16-ю жесткими дисками.

Дисковые массивы ProWare EPICa с интерфейсами FC-SAS/SATA, SAS-SAS/SATA, iSCSI-SAS/SATA и SATA/SAS NAS и с возможностью расширения объема собственной памяти до 4 ГБ оптимальны для решений уровня среднего предприятия или корпорации, на их основе строятся DAS, NAS, FC и IP SAN инфраструктуры. Самые старшие модели в серии – 42-дисковые EP-4429J/JD-S3A3, EP-4423S/D-F4S3 и EP-4423J/JD-S3S3 были созданы для виртуализации приложений, видеомонтажа и построения производительных конфигураций SAN. Кроме того, существует своего рода серия-в-серии: MiniEPICa.

Это компактные системы хранения данных, предназначенные всего для 2, 3 или 5 жестких дисков- Эти системы, существуют в пьедестальном (tower) исполнении и в боксах для монтажа в 5,25” отсеки серверов и рабочих станций, имеют интерфейсы eSATA-to-SATA и SATA-to-SATA.

Серия proNAS

Наконец, топовая серия в линейке ProWare – сетевые системы хранения данных proNAS. Как следует из названия, все продукты этой группы предназначены для использования в NAS. Обычно такие решения используются при построении инфраструктуры предприятия, требующей использования надежных и масштабируемых файловых хранилищ с многопользовательским доступом..

NAS системы ProWare представлены тремя семействами: proNas SOHO SMB, proNas 2.0 enterprise, proNAS WSS enterprise модельный ряд которых составляет более 30 моделей.

proNas SOHO SMB – бюджетные решения для компаний SMB сектора на 4-8 дисков в стоечном либо Tower исполнении, с центральными процессорами Intel Pentium Dual Core или Core 2 Duo и оснащенные простой и надежной 32 битной операционной системой разработанной инженерами Proware на базе Linux - proNAS 2.x. с поддержкой iSCSI и MS Active Directory.

proNas 2.0 enterprise и proNAS WSS enterprise – универсальные (DAS, SAN и NAS в одной системе), высокопроизводительные и масштабируемые системы корпоративного уровня, от 5 до 16 дисков в стоечном (от 1U до 3U) и пьедестальном исполнении, с центральными процессорами Intel Pentium Core 2 Duo или двумя Intel Xeon Quad Core. Оперативная память таких NAS-систем - DDR2 или DDR3 объемом до 32GB, естественно, они оснащены аппаратным RAID-котроллером и имеют от 2 до 8 портов Gigabit Ethernet или два порта 10 Gigabit Ethernet. Предусмотрена возможность расширения до 224 дисков, решения оснащены 64-разрядной операционной системой с широким набором функций для профессионального использования. Эта система разработана инженерами Proware на базе Linux - proNAS 1.3.x (proNas 2.0 для enterprise серии) с поддержкой iSCSI и MS Active Directory, есть возможность построения кластерного решения и другие полезные возможности. Также возможна поставка с Microsoft WUDSS Standard Edition 64 bit (для серии proNAS WSS enterprise).

В отличие от подавляющего большинства альтернативных решений, в серии proNAS 2.0 enterprise используются аппаратные RAID-котроллеры (объем кэш-памяти 128-2048МБ) и поддерживаются все 3 типа подключения: NAS по Gigabit Ethernet или 10 Gthernet, SAN по iSCSI, DAS по SAS или SCSI.

Поддерживаются программные решения по резервному копированию ведущих производителей:

При необходимости агенты этих продуктов могут быть интегрированы в Операционную систему ProNas.

Также в ProNas имеется поддержка виртуальных сред на основе VMware:

Также модели линейки proNAS делятся на 2 группы по интерфейсу управления, используются системы proNAS 1.3.x () и proNAS 2.x, их основные характеристики и отличия сведены в таблицу:

Благодаря широкому модельному ряду и профессиональной и функциональной операционной системе, сетевые хранилища данных ProWare proNAS могут интегрироваться в любую информационную среду, кроме того, они имеют расширенный функционал в том, что касается защиты данных. Совокупность этих качеств и делает proNAS решениями уровня предприятия.

Отказоустойчивые NAS-серверы и решения

Кроме базовых аппаратных решений - ProWare предлагает и готовые масштабные решения, такие, как кластерное NAS хранилище. Применение таких систем оправдано в том случае, если требуется беспрецедентная отказоустойчивость и высокая доступность. NAS сервера компании ProWare, о которых было сказано чуть ранее, работают на собственной операционной системе proNAS и имеют встроенную функцию построения отказоустойчивого кластера, то есть, это штатный встроенный сервис операционной системы NAS сервера ProWare.

При зеркалировании двух NAS систем пользователи видят единый сетевой ресурс и работают с ним в штатном режиме, то есть, все приложения, использующие хранилища, продолжат работать в штатном режиме. Доступно построение как полного, так и частичного зеркалирования:

При частичном зеркалировании дублируется лишь информация, записанная в определенной части дискового пространства, остальной объем можно использовать как стандартный сетевой ресурс NAS.

Обычно серверы proNAS в базовой конфигурации имеют 2 гигабитных сетевых интерфейса. При построении HA-кластера один сетевой интерфейс отдается в локальную сеть предприятия (public network), а второй монопольно используется для синхронизации данных (private network). В консоли управления создается виртуальный сетевой ресурс - виртуальный NAS сервер, к которому будут обращаться пользователи. Для данного виртуального ресурса назначаются два физических NAS сервера. Один из них назначаем главным (Primary), а второй ведомым (Secondary). Затем задаются ресурсы для синхронизации в зависимости от режима: частичная или полная синхронизация. В сущности, настройка несложная и не требует много времени или специфических знаний.

При записи данных на виртуальный NAS сервер они попадают на главный физический нод (ведущий NAS сервер), а затем синхронизируются на пассивный (ведомый NAS сервер). В силу такой организации пассивный нод постоянно следит за состоянием главного, и при выходе его из строя берет все его функции на себя и сообщает администратору о проблеме. Мониторинг состояния нодов происходит по сети синхронизации (private network) и по общей сети (public network). После устранения неисправности и возвращения отказавшего нода к работе происходит синхронизация данных, затем работа продолжается в штатном режиме.

Внедрения и области применения

Пожалуй, сложно назвать область бизнеса и вообще деятельности, в которой не требуется хранение данных. А если уж их сохранность необходима, то желательно, чтобы хранилище было надежным. Скорость доступа к содержимому должна быть высокой, поскольку от нее существенно зависит эффективность сетевой инфраструктуры в целом. Решения ProWare всех типов и серий обеспечивают высокую степень отказоустойчивости, большие объемы хранимых данных, а также высокоскоростной доступ и хост-интерфейс, оптимальный для интеграции в корпоративную сеть и организации доступа.

Решения широко используются в таких ресурсоемких приложениях, как видеомониторинг с большим количеством камер, например, на базе решений ProWare правительство Южной Кореи построило систему мониторинга социально значимых объектов в режиме реального времени. В корпоративном секторе продукты ProWare с успехом используются для обеспечения отказоустойчивости и безопасности данных при большом количестве подключенных пользователей и высоких нагрузках. Когда объем СХД действительно велик, то значение приобретает отличная управляемость и масштабируемость, а также относительно малое энергопотребление, а, значит, и менее затратная система кондиционирования для помещения СХД.

Решения ProWare серии Simbolo были протестированы в режиме работы с видеорегистратором DVR Dedicated Micros Digital Sprite 2 самой компанией Dedicated Micros. В связке с регистратором работал массив Simbolo SB-2805SA (8 жестких дисков SATA Hitachi), в ходе тестирования - видеорегистратор корректно определил все выделенное дисковое пространство СХД. Была произведена реорганизация дискового пространства во внутреннюю структуру видеорегистратора. Тестирование потоковой записи данных с видеокамер и их считывание с массива прошло без ошибок во всех режимах. Результаты тестирования ProWare SB-2X05SA с видеорегистратором Dedicated Micros Digital Sprite 2 применимы ко всей линейке систем хранения Simbolo. Также компания Samsung Techwin (подразделение компании Samsung по направлению CCTV) сертифицировала систему хранения DP-503 (AA и UA/UA) компании ProWare для работы со своими видеорегистраторами SVR серии:

• SVR950E/1640E/1650E DVR с F/W 2.8 и выше
• SVR1645/1660 с F/W 1.0 и выше

Соответственно, решения ProWare могут широко использоваться совместно с популярными многоканальными системами видеорегистрации.

В Высшем Арбитражном Суде Российской Федерации создана система резервного копирования и восстановления данных на базе решений ProWare. В качестве аппаратной составляющей были использованы универсальные системы хранения три в одном: (NAS, SAN, DAS) Proware серии proNas 2.0 enterprise: Proware SN-2803H-PDC для 112 представительств Арбитражных Судов Российской Федерации и более производительная Proware SN-3163S3H-NQX для Высшего Арбитражного Суда Российской Федерации. Эти системы оснащены аппаратными RAID-контроллерами и операционной системой Enterprise уровня Proware proNAS 1.1.x.

Ключевой особенностью этих систем является поддержка всех трёх топологий подключения: NAS, SAN, DAS, и гибкое распределение дискового пространства в online-режиме по мере необходимости. Это позволяет заказчику не только использовать системы для хранения резервных копий, но и задействовать ресурсы системы для расширения дискового пространства имеющихся серверов. Таким образом, при создании решения была учтена сложность прогнозирования потребностей каждого филиала из-за их территориального распределения по всей территории РФ и их большой численности.

На территории завода «ДМЗ-Камов» был построен отказоустойчивый территориально- распределенный программно-аппаратный комплекс для хранения оперативных и архивных данных. В качестве устройства хранения используются современные высокопроизводительные дисковые массивы ProWare cерии EPICa FC-SAS/SATA, модель EP-3169D-F4S3. Подключение серверов и управляющих станций к хранилищу производится с использованием протокола Fiber Channel на скорости 4Gb/s. Протокол Fibre Channel является коммутируемым и при использовании достаточно производительных коммутаторов обеспечивает вышеуказанную скорость для каждого из соединений.

В массивах ProWare используются жёсткие диски SAS 73GB 15K и SATA II емкостью 500Гб. Диски объединены в RAID различных уровней, в том числе и в RAID 6, что позволяет избежать потери данных даже в случае одновременного выхода из строя двух дисков. Производительность массива при выполнении операций ввода/вывода может достигать 400 МБ/с.

В Негосударственном аккредитованном частном образовательном учреждении высшего профессионального образования Современной гуманитарной академии (НАЧОУ ВПО СГА) в рамках проекта повышения производительности кластерной системы основных СУБД была произведена модернизация, путём замены существующей одноконтроллерной системы хранения данных производства AXUS Microsystems на более высокопроизводительную двухконтроллерную систему хранения данных от компании ProWare Серии EPICa (FC-SAS/SATA, модель EP-3169D-F4S3). В результате модернизации НАЧОУ ВПО СГА получило отказоустойчивое кластерное решение с полным дублированием всех компонентов (FC адаптеры, FC коммутаторы, FC контроллеры в СХД), с возможностью маштабирования системы хранения данных до 224ТБ (при использовании жестких дисков 2ТБ).

Резюме

Компания ProWare и ее продукция пока что не так известны и популярны на российском рынке, как на западном и в азиатско-тихоокеанском регионе. Тем не менее, поскольку продукты ProWare имеют привлекательное соотношение цена/качество, а линейка выстроена очень удачно и предлагает широкий спектр решений для любых задач и типов интеграции, доминирующим пока что «монстрам» придется подвинуться. Произойдет это уже в ближайшее время, поскольку относительно недорогие решения ProWare способны решать задачи не хуже, а порой и эффективнее, чем огромные системы хранения, не имевшие альтернативы. В этом еще можно было бы сомневаться, если бы не кризис – в его неблагоприятных условиях едва ли найдутся желающие переплачивать за неиспользуемый функционал.

Евгений Вольнов, Павел Скворцов
24/12.2009