Почему симметричные контроллеры Active-Active — оптимальное решение для современных СХД?
Система хранения данных (СХД) — ключевой элемент любого цифрового пространства. От её надёжности и производительности зависит устойчивость бизнеса, качество обслуживания клиентов и успешность внедрения новых технологий. Сегодня поговорим о том, какую роль играют симметричные контроллеры Active-Active в обеспечении эффективности ИТ-инфраструктуры.
1. Функционал контроллера СХД
Прежде чем углубляться в особенности режимов работы контроллера, познакомимся с его ключевыми функциями:
- Чтение / запись данных на диски (HDD/SSD или NVMe)
- Обработка данных, например, работа с корпоративными документами, метаданными и видеопотоком
- Обеспечение бесперебойной работы сервиса баз данных, хранение и извлечение по требованию резервных копий и др.
- Чтение/запись данных с хост-серверов / инициаторов
2. Active-Passive
В этом случае только один из контроллеров назначается основным и именно он выполняет все задачи, перечисленные выше. Другой контроллер пассивен, он не выполняет никаких задач, кроме одной – обеспечение бесперебойной работы системы в случае отказа основного контроллера. Недостаток такой архитектуры – нерациональное использование ресурсов, поскольку один из контроллеров бездействует почти все время, ожидая отказа главного контроллера.
3. Асимметричный доступ к логическим дискам (ALUA)
При асимметричном доступе к LUN в режиме Active-Active и применении протокола SCSI (iSCSI/FC) между LUN и двумя контроллерами, один путь передачи данных становится оптимальным, а другой — запасным. Если контроллер обращается к LUN по второстепенному пути, характеристики падают.
В случае отказа основного маршрута, система активирует механизм автоматического переключения (failover), перенаправляя передачу данных на альтернативный канал. Как только основной путь восстанавливается, СХД с ALUA автоматически переключает операции I/O на оптимизированные пути.
Для достижения максимальной производительности важно равномерно распределить пулы или тома между контроллерами соответственно рабочим потокам. Несмотря на одновременность функционирования обоих контроллеров, их работа не синхронизирована. Поэтому этот режим также имеет недостаток — неравномерное распределение нагрузки.
4. Симметричный режим Active-Active (SAA)
Самая совершенная архитектура на сегодняшний день — симметричный режим Active-Active (SAA). Он позволяет нескольким хостам иметь доступ к одному LUN через два контроллера одновременно.
Ключевые особенности архитектуры SAA:
- Балансировка нагрузки
- Распределение объемов данных по обоим контроллерам
- Минимизации «горячих точек» с помощью интеллектуальных алгоритмов распределения
- Использование интеллектуальной балансировки front-end устройств
- Применение глобальных кэшей и глобальных пулов хранения
В отличие от ALUA, технология SAA гарантирует стабильную работу и равномерное распределение нагрузки между двумя контроллерами, работающими одновременно, а также позволяет нескольким серверам получать доступ к одному и тому же LUN, что значительно повышает производительность системы.
5. Результаты тестирования и выводы
Практические испытания подтвердили значительные преимущества симметричной архитектуры Active-Active над традиционными моделями Active-Passive и ALUA. Особенно ярко это проявлялось при операциях чтения мелких блоков данных, где разница достигла пяти-шести кратного прироста производительности. Даже при записи данных наблюдалось двукратное улучшение показателей.
Раскроем детали тестирования.
Тесты, проведенные с помощью Iometer, происходили с большим количеством томов на узел (4 цели и 4 логических тома на цель). Кроме того, каждый рабочий Iometer тестировал отдельный том хранилища (см. топологию теста ниже).
В конфигурации отказоустойчивости iSCSI Active-Active операции чтения выполнялись в 5–6 раз быстрее при небольших блоках (4–32 КБ) и почти вдвое быстрее при крупных блоках, достигая пиковых значений в 622 МБ/с при размере блока 64 КБ (против максимум 306 МБ/с в конфигурации Active-Passive).
Операции записи показали ещё лучшие результаты: за редким исключением малых размеров блоков, кластер Active-Active работал стабильно до 3 раз быстрее, чем Active-Passive, демонстрируя максимальное значение скорости записи 789 МБ/с против всего лишь 247 МБ/с в пассивном режиме.
Подводя итог, отметим, что симметричная архитектура Active-Active становится оптимальным выбором для предприятий, стремящихся повысить эффективность своих инфраструктурных решений и обеспечить наилучшую поддержку бизнес-процессов.
