Решение хранения данных для локальной сети

Кристоф Ланге

Специализирующаяся в области систем хранения данных компания ЕМС предлагает свою модель начального уровня SATA CLARiiON АХ100 теперь и как решение iSCSI. Протестированное устройство AXlOOi оснащено двумя контроллерами, и при отказе канала оно автоматически переключает передачу данных на запасной маршрут.

Систему хранения SATA iSCSI AX100i производства ЕМС можно приобрести в виде недорогой версии начального уровня только с одним контроллером. Эта модель называется AX100SCi и оснащена кэшем со встроенной батареей поддержки питания для защиты данных в случае отказа системы.

Предприятиям, которые придают большое значение отказоустойчивости, рекомендуется, напротив, приобрести систему AX100i с двумя контроллерами. Каждый располагает собственным портом Gigabit Ethernet для коммуникации по iSCSI, портом для управления и кэш-памятью объемом 512 Мбайт. Чтобы контроллеры успели переписать данные из кэша на жесткие диски в случае потери питания, система должна быть снабжена источником бесперебойного питания. Если один из двух контроллеров откажет, содержимое его кэша переписывается на диск, после чего кэш записи деактивируется. Вентиляторы и блоки питания системы хранения данных также реализованы избыточным образом.

При высоте 2U корпус AX100i способен вместить до 12 жестких дисков SATA с поддержкой «горячей» замены. В настоящее время объем жестких дисков может составлять 160 или 250 Гбайт. При максимальном расширении емкость системы хранения достигает 3 Тбайт.

Доступ: прямой или через локальную сеть

Протестированная CLARiiON AX100i, которую предоставил дистрибьютор ЕМС, компания ADIVA, вместе с источником бесперебойного питания Smart-UPS 750 от АРС, была оснащена двумя контроллерами. Система хранения данных может подключаться по избыточным маршрутам напрямую к серверу, который в результате получает исключительное право доступа. Однако в большинстве случаев более разумным может оказаться включение между сервером и системой AX100i двух коммутаторов Gigabit Ethernet. Тогда к системе хранения смогут обращаться до восьми серверов, а коммутаторы локальной сети обеспечат избыточность подключения. Через один коммутатор локальной сети к AX100SCi можно также подключить до восьми серверов.

Чтобы не загружать обычную локальную сеть предприятия и обеспечить максимальную производительность сети хранения, для передачи данных по iSCSI рекомендуется построить отдельную локальную сеть хранения. Однако в принципе допустимо пересылать по iSCSI данные в/из системы хранения по уже имеющейся сети Gigabit Ethernet.

В процессе тестирования применялся коммутатор Gigabit Ethernet, к которому подключались два контроллера AX100i и тестовый сервер под управлением Windows 2003. Сервер был оснащен двумя обычными картами Gigabit Ethernet SK-9821 от SysKonnect. Для того чтобы сервер мог взаимодействовать с системой хранения данных через эти сетевые карты, пришлось инсталлировать инициатор Microsoft iSCSI - - для AX100i компания ЕМС советует воспользоваться его версией 1.05а. Если центральный процессор сервера при работе в нормальном режиме и без того загружен приложениями, то в этом случае рекомендуется применять специальные адаптеры главной шины iSCSI (Host Bus Adapter, HBA). Они осуществляют упаковку данных SCSI для протокола TCP и, таким образом, заметно разгружают процессор. То же самое следует сделать, когда данные, передаваемые по iSCSI, необходимо шифровать. И в этом случае имеет смысл разгрузить процессор при помощи дополнительных специализированных карт. Для AX100i компания ЕМС советует использовать продукт от QLogic — адаптер главной шины iSCSI под названием QLA4010 iSCSI. EMC поставляет AX100i с большой наглядной схемой, где подробно описываются все шаги, необходимые для ввода продукта в эксплуатацию. В ней также содержится указание о том, что при избыточной конфигурации на сервер надо установить программное обеспечение PowerPath от ЕМС для передачи данных по нескольким маршрутам. Поэтому для задач тестирования была проведена инсталляция PowerPath 4.3.1 под управлением Windows 2003 Server.

Проблемы с распознаванием на коммутаторе

Для управления системой AX100i каждый контроллер оснащается специализированным портом управления Fast Ethernet. Сразу после конфигурирования его IP-адреса администратор может обратиться к инструменту управления Navisphere Express через браузер. Однако в случае новой системы IP-адрес порта управления изначально неизвестен, поэтому ЕМС поставляет еще и инструмент собственной разработки, который автоматически распознает имеющиеся в сети системы AX100i и дает возможность конфигурировать параметры IP.

Утилиту для инициализации системы Navisphere Storage (Navisphere Storage System Initialization Utility) администратор загружает на сервер или рабочую станцию, находящиеся в той же подсети, что и AX100i. Сначала этот шаг выполнить не удалось. Помимо тестового сервера утилита была установлена и на рабочую станцию под управлением Windows 2000, однако не смогла найти подключенную к тому же коммутатору локальной сети систему AX100i. Предположение о том, что причина проблемы, возможно, заключается в автоматическом определении скорости работы сети и дуплексном режиме работы входящих в нее компонентов, не подтвердилось. После включения автоматического режима работы на всех сетевых картах и портах коммутатора, а также жесткого конфигурирования на полнодуплексный режим со скоростью передачи 100 Мбит/с инструмент от ЕМС так и не распознал AX100i. В итоге проблема была решена загрузкой и установкой новой версии утилиты Navisphere Storage System Initialization Utility со страницы Web для поддержки AX100i. На поставляемом компакт-диске находилась версия программного обеспечения 6.16.0.4.63. После замены ПО на более позднюю версию 6.17.0.1.4 инструмент немедленно нашел систему хранения. Затем удалось сконфигурировать IP-адреса портов управления, имя пользователя и пароль для доступа к инструменту Navisphere Express.

По окончании инициализации AX100i автоматически производит перезагрузку системы. При этом возникла еще одна проблема: после повторной загрузки системы хранения данных контроллер хранения А оказался недоступным. При помощи браузера Web удалось открыть лишь инструмент Navisphere Express контроллера В. Кроме того, немедленно появилось сообщение о том, что и другой контроллер недоступен. Систему пришлось полностью перезагрузить, после чего оба контроллера все же оказались доступными в интерактивном режиме.

Простое управление через графический интерфейс браузера

На следующем этапе понадобилось снабдить необходимыми IP-адресами оба порта Gigabit Ethernet iSCSI системы AX100i. Затем создали массив RAID с соответствующими томами (см. Рисунок 1). Система AX100i поддерживает массивы RAID 1/0 и RAID 5. Из четырех инсталлированных в тестируемой системе жестких дисков объемом по 250 Гбайт три были объединены в массив RAID 5, а четвертый предполагалось использовать в качестве «горячего» резерва. Однако при этом выяснилось, что первые четыре слота системы AX100i не подходят для дисков «горячего» резерва. Поэтому четвертый диск пришлось извлечь и установить в слот 12, после чего его удалось сконфигурировать в качестве резервного диска. Он может предоставляться либо всем установленным на AX100i массивам RAID, либо только одному отдельно взятому массиву. После того как система AX100i инициализировала массив RAID 5, были сконфигурированы так называемые «виртуальные диски» объемом 10 и 100 Гбайт. Речь идет о томах, емкость которых равномерно распределена по всем дискам указанного массива RAID. Для сервера эти снабженные собственным логическим номером LUN виртуальные диски выглядят как обычный том. В каждый дисковый пул администратор может включить до 128 виртуальных дисков и расширять каждый диск до 15 раз без прерывания работы. В кластерных средах Windows 2003 система AX100i при использовании инициатора Microsoft iSCSI поддерживает лишь два узла. В подобной конфигурации никакие динамические диски недоступны.

По завершении конфигурации дисков сервер требовалось зарегистрировать на обоих контроллерах в качестве хоста, чтобы он мог получить доступ к системе AX100i. Это осуществляется с помощью утилиты Navisphere Server Utility от EMC, инсталлированной на тестовом сервере. Она регистрирует на AX100i соединения по iSCSI сервера с системой хранения. Чтобы сервер мог распознать установленные на AX100i виртуальные диски, их необходимо было подключить посредством команды подключения сервера Assign Server из инструмента Navisphere Express.

Затем на сервере в мастере инициатора iSCSI от Microsoft удалось добавить систему AX100i и сконфигурированные на ней дисководы в качестве цели iSCSI, а потом отформатировать диски. Для аутентификации инициаторов iSCSI система AX100i поддерживает протокол CHAP, причем администратор может выполнять простую двустороннюю аутентификацию. Кроме того, система хранения предлагает поддержку клиентов сервера службы имен Internet для хранилищ данных (Internet Storage Name Service, iSNS), который регистрирует имеющиеся в сети системы iSCSI и управляет ими.

Инсталлированное на сервере программное обеспечение PowerPath от ЕМС следит за тем, чтобы данные передавались от системы хранения и к ней только по активному маршруту. Другой маршрут активизируется лишь в случае ошибки. Тем не менее для использования пропускной способности обоих соединений администратор может организовать статичную систему балансировки нагрузки. При этом необходимо сконфигурировать AX100i таким образом, чтобы часть серверов обращалась, к дискам через контроллер А, в то время как другая часть — через контроллер В.

После того как все работы по конфигурированию завершены и серверы могут получить доступ к томам iSCSI, их не следует перезагружать или выключать, поскольку может случиться так, что соединения с системой хранения данных вновь окажутся потеряны и потребуется перезагрузка AX100i после повторного включения сервера.

Тестирование производительности и отказоустойчивости с помощью iometer

Для надежного определения максимальных значений параметров передачи данных системы AX100i проводился ряд последовательных тестовых замеров с помощью инструмента Iometer от Intel. К тому NTFS объемом 100 Гбайт производился как последовательный, так и случайный доступ, причем используемые блоки имели размер от 2 Кбайт до 10 Мбайт. Правда, обладая максимальной скоростью записи приблизительно в 40 Мбайт/с и максимальной скоростью чтения в 90 Мбайт/с при пересылке блоков по 10 Мбайт, система AX100i не достигает параметров передачи систем FC. Однако для обычных приложений, которые не предъявляют особых требований к производительности, скоростей передачи данных по iSCSI, обеспечиваемых AX100i, как правило, вполне хватает.

Если компания ЕМС, как обещает, интегрирует в будущую версию системы AX100i карты Gigabit Ethernet с поддержкой кадров увеличенного размера (Jumbo Frame), параметры производительности для приложений, использующих большие блоки данных, могут заметно возрасти. Кадры Jumbo Frames, как правило, обладают размером в 9000 байт -примерно в шесть раз больше стандартных кадров Ethernet. Благодаря этому заметно снижается объем служебных данных, необходимых для передачи протокольной информации, поскольку заданный объем данных удается передавать в существенно меньшем количестве кадров.

Проверка возможностей отказоустойчивости заключалась в том, что во время процесса копирования, запущенного утилитой Robocopy, было разорвано активное соединение iSCSI между AX100i и коммутатором локальной сети. Системе потребовалось примерно 3,5 мин, чтобы переключиться на запасной маршрут и продолжить копирование. Для критичных по времени приложений это слишком долго. Зато процесс восстановления после отказа прошел быстрее после того, как отсоединенный ранее кабель вернули на место: отказавшие маршруты стали снова доступны через секунду, а система AX100i вернулась на изначально активный маршрут.

Проверка функций RAID не выявила каких-либо проблем. Сразу после удаления из AX100i жесткого диска массива RAID 5 автоматически был подключен четвертый диск, определенный как диск «горячего» резерва, и AX100i запустила процесс восстановления массива RAID. Для защиты от потери данных система предлагает функцию создания моментальных снимков, генерирующую мгновенный снимок виртуального диска, которым может воспользоваться другой сервер. Во время тестирования эта функция работала без сбоев.

Заключение

Если не считать проблем с утилитой инициализации, а также недоступного поначалу контроллера системы хранения, AX100i оказалась очень простой в управлении системой хранения iSCSI. С ней вполне справятся даже малоопытные администраторы, причем они смогут быстро построить требуемые массивы RAID с соответствующими томами для доступа по iSCSI. Разумеется, для критичных по времени приложений относительно длительные периоды переключения при отказе канала крайне нежелательны. В остальном же у системы хранения не было выявлено слабых сторон, к тому же она сумела продемонстрировать приемлемые значения пропускной способности при проверке производительности.

Цена системы AX100i с двумя контроллерами и четырьмя жесткими дисками объемом по 250 Гбайт каждый составляет примерно 6500 евро — вполне доступное решение даже для небольших предприятий. Модель же с одним контроллером можно приобрести и за 5000 евро.

Список литературы

Журнал сетевых решений, февраль 2007