Метрокластер: пять ключевых Active-Active-решений. Часть 4.
Четвёртое решение для накопителей линейки HDS VSP создано с применением особой операционной системы Storage Virtualization Operating System (SVOS), которую поддерживают модели серий G (G1500, G1000, G800, G600, G400, G200) и F (F1500, F800, F600, F400). Эта система гарантирует глобальное виртуальное пространство для накопителей, распределённое постоянное размещение данных, полное отсутствие задержек при восстановлении и мгновенность целей восстановления, простую структуру и управление децентрализованными системами. Глобальная виртуализация хранилищ формирует «глобальные активные разделы». Такие тома позволяют параллельно читать и писать две копии одинаковых данных сразу в двух накопителях либо на двух разных площадках. Подобная структура активного типа Active-Active даёт возможность обеим системам хранения выполнять рабочие процессы как в местной, так и в метрокластерной среде, обеспечивая абсолютную согласованность и сохранность данных.
HDS VSP: особенности Global-Active Device
Метод доступа к данным: как видно на иллюстрации ниже, GAD функционирует по схеме Active-Active, разрешая параллельное чтение и запись главного и второстепенного массива. Запись всех операций изначально производится на ведущий LUN, затем копируется на ведомый LUN. Основной путь задаётся посредством фирменного ПО HDLM multipath, позволяющего устанавливать приоритеты чтения-записи на местном уровне. У моделей начиная с G1000 предусмотрена поддержка режима ALUA, автоматически определяющего оптимальный путь доступа к местным ресурсам, а также совместимого с мультипутевыми средствами базовых операционных систем. Если все местные маршруты становятся недоступны (ситуация APD), хост обращается к внешнему хранилищу через альтернативный StandBy-канал. Типично ведущие и подчинённые площадки поддерживают дистанцию до 100 километров, применяя репликационные каналы FC/IP и предлагая поддержку восьми физических маршрутов и кросс-подключений хост-машин. Модели начиная с VSP G1000, VSP G1500 и VSP F1500 обеспечивают работу SAN dual-active вплоть до расстояния 500 км (при передаче сигнала с задержкой RTT 20 миллисекунд); максимальная вместимость достигает 32 дисков арбитража (носители хранения или серверы), однако аппаратный арбитраж IP адресов виртуальных или реальных машин не предусмотрен.
Коммуникационная сеть уровня хранилищ:
Организация связи GAD отличается достаточной гибкостью. Использование пары устройств из одной системы в центрах обработки данных способно обеспечивать лишь уровень «активный-активный» именно на уровне хранилищ. Сервер выступает единой точкой и способен предотвратить отказ хранилища. Такой способ коммуникации распространён среди приложений, не предусматривающих кластеризацию. Связывание двух компьютеров и двух массивов — довольно стандартный метод организации сети. Для его функционирования необходимо наличие на сервере специального кластерного ПО, обеспечивающего переход бизнеса. Здесь гарантируются сервисы «активный-активный» как на уровне хранилищ, так и на уровне приложений. Перекрестная связь аналогична связыванию двухмашинного двухмассивного метода, однако на уровне сети обеспечивается взаиморезервируемость. Данный метод рекомендован как наиболее надёжный вариант, поскольку сервер видит всю совокупность хранилищ. Используется комбинация кластерного и многопоточного ПО, производящих автоматическое восстановление при отказе компонентов. Например, при выходе из строя хранилища сам серверный кластер перехода не совершает, а смена осуществляется исключительно многопоточным программным обеспечением. Ниже приведено изображение топологии сети GAD между площадками. Доступ к хранению данных на хостах отделяется друг от друга — это относится и к кругу обращений зеркала хранилищ, и к соединениям между площадками, и к третьему арбитражному участку. Хост первой площадки производит запись данных в хранилище VSP той же площадки по красному маршруту, зеркальные данные отправляются в хранилище второй площадки через межплощадочную сеть ISL. Аналогичным образом действует и вторая площадка, осуществляя передачу по синему маршруту.
Хранилище виртуальных машин (VSM):
Компания HDS предоставляет клиентам возможность создать несколько VSM внутри единого физического хранилища согласно требованиям приложения и бизнеса. Каждый VSM эквивалентен отдельной единице хранения, оснащённой собственным номером устройства и портом WWN. Создание VSM значительно повышает эффективность использования ресурсов и улучшает гибкость инфраструктуры и бизнес-процессов. Устройство VSP допускает максимальное количество 8 VSM, хотя оно способно обслуживать до 63 231 пар активных томов GAD. Технологически HDS GAD задействует систему виртуализации SVM, объединяя два устройства хранения под единым виртуальным серийником. Такое объединение позволяет хосту воспринимать оба физических устройства (каждое из которых может включать несколько виртуальных узлов SVM) как единое целое. Пользователи получают возможность создавать множественные VSM в единственном физическом устройстве, ориентируясь на нужды своего бизнеса и приложений. VDKC представляет собой виртуальный контроллер, созданный на платформе VSP. Его предназначение заключается в виртуализации базового набора контроллеров множества устройств хранения в единый контроллер. За счёт этого при обращении к внутренним ресурсам дисков через виртуальный контроллер хост всегда работает с единственным ID контроллера. Независимо от изменений в структуре самого хранилища, хост остаётся вне зоны осведомлённости о произошедших изменениях, что служит основой для функций «активный-активный».
Программный код для поддержания целостности данных: HDS GAD организует двухстороннюю схему работы «активный-активный» благодаря применению микропрограммы. Вся цепочка операций ввода-вывода, проходящая через хост, свитчи и само хранилище, не нуждается в новом оборудовании. Механизм HDS GAD не привносит дополнительных этапов в цикл ввода-вывода записи хоста. Он построен на продвинутой технике синхронной репликации TrueCopy. Возврат данных на хост выполняется только после полного завершения цикла записи на обоих сторонах, что гарантирует неизменность данных на всём этапе процедуры. В ситуации, когда два хоста осуществляют параллельную запись в одну ячейку памяти, HDS фиксирует её занятость, исключая риск нарушения целостности данных. Операции чтения хоста работают одинаково через многопоточность и извлекают данные из ближайшего ресурса.
Технология HDS 3DC:
Система HDS предусматривает работу в режиме 3DC («активный-активный плюс репликация»), иными словами, асинхронную репликацию HDS GAD совместно с хранилищем, поддерживая тройную инкрементную репликацию SAN и NAS 3DC. Основные различия данных сохраняются в журнале. Ведущие и зависимые LUN непрерывно передают изменения данных на площадку аварийного восстановления. Логический журнал выравнивается по моменту начала фиксации изменений. В случае выхода из строя определённого узла активный дублирующий элемент перенаправляет репликацию на внешний аварийный сайт. Информацию о дифференцированных данных можно извлечь путём обращения к номеру журнала.
Аппаратная составляющая поддержки моментальных снимков и клонов:
Функциональность моментальных снимков и клонов в HDS построена на специализированном оборудовании высокого быстродействия, видимом как ведущим, так и вспомогательным узлам.
HNAS+GAD active-active: HDS объединяет HNAS-шлюз и VSP GAD для реализации NAS active-active, показанного на изображении далее, обеспечивая сервис блочной передачи SAN и файлового сервиса NAS. Однако функционирование NAS active-active обусловлено наличием SAN active-active. Сейчас доступно два шлюза HNAS, подключённых к GAD, формирующих удалённый Active-Passive active-active. Запросы на чтение и запись осуществляются с ведущей стороны, тогда как подчинённая способна частично считывать информацию через кэш, настроив соответствующие значения кэша и CNS. Файловая система HNAS целиком хранится на активном-дублирующем устройстве GAD. Основная роль узла HANS сводится к выполнению синхронизации метаданных, состояний и управляющих элементов между сайтами.
HNAS+GAD активная сеть active-active:
Изображённая ниже схема демонстрирует механизм репликации данных NAS-кластера NVRAM, поддерживающий сеть 10GE протяженностью до 100 км. Пара главных и подчинённых узлов GAD заявляет о способности функционировать в сетях FC длиной до 500 км, имея восемь физических соединений. HNAS и GAD поддерживают перекрёстные соединения. В условиях APD сменяется только канал ввода-вывода, а шлюз HNAS остаётся неизменным. Система NAS действует в режиме арбитра сервера и поддерживает сеть GE, SAN использует дисковую форму арбитража. Соединение между главными, подчинёнными узлами и службой арбитража проходит через каналы FC, SAN и NAS располагают двумя раздельными серверами арбитража. Общая картина показывает потребность в восьми типах отдельных сетей, предъявляющих высокие требования к сетевым интерфейсным устройствам, усложняя архитектуру и настройку.
