Firma Qsan specjalizuje się w produkcji profesjonalnych systemów do przechowywania i przetwarzania danych. W swoim portfolio firma ma rozwiązanie Unified Storage, iSCSI SAN, FC SAN oraz SAS, które charakteryzują się dużą wydajnością, niezawodnością oraz skalowalnością. W tym artykule zaprezentujemy wam system iSCSI SAN firmy Qsan na przykładnie modelu U400Q – S424.
Seria U400Q jest dostępna w trzech opcjach: obudowa 12, 16 i 24 dyskowa wyposażona w jeden kontroler RAID (oczywiście w pełni sprzętowe rozwiązanie, z opcją podtrzymania bateryjnego). W obudowie możemy montować zarówno dyski twarde ze złączami SAS lub SATA oraz dyski SSD. Z urządzeniem są dostarczane tacki do dysków, które umożliwiają montaż dysków o wielkości 3,5 lub 2,5 cala. Firma Qsan dostarcza listę dysków kompatybilne z macierzą, są to dyski, które są ogólnie dostępne na rynku.
W opisywanym modelu możemy zamontować 24 dyski, na których możemy utworzyć RAID 0,1,3,5,6,10,30,50,60. Plusem firmy Qsan jest to, że nie ogranicza nas do stosowanie tylko jednego typu dysków, przykładowo możemy stworzyć grupę RAID 10 z 4 dysków, w której skład wejdą tylko wolne dyski ze złączem SATA III, na których będą przechowywane dane użytkowników. Z kolejnych 4 dysków SAS możemy utworzyć kolejną grupę RAID, na której będziemy przechowywać bazy danych, które wymagają dużej ilości IOPS. Gdy w przyszłości zabraknie miejsca to możemy wykorzystać pozostałe cztery zatoki, po włożeniu nowych dysków istniejące wolumeny możemy rozbudować podczas pracy w prosty sposób bez utraty danych i konieczności wyłączenia usług uruchomionych na macierzy. Jeżeli zapełnimy 24 zatoki, to też nie ma większej tragedii ponieważ mamy możliwość rozbudowy pojemności macierzy przez podłączenie zewnętrznych półek J300. Półki mogą mieć dwa lub jeden kontroler i mogą pomieścić 12, 16 lub 24 dyski. Podłączamy je do macierzy przez porty mini SAS, system dzięki półką J300 maksymalnie możemy rozbudować do 192 dysków, w przypadku zastosowania dysków 4TB uzyskujemy powierzchnię, bagatela 768 TB !
Macierz jest w pełni redundantna, mamy dwa moduły wentylatorów, redundantne zasilacze. Wszystko możemy wymieniać podczas pracy urządzenia, bez wyłączania usług na nim uruchomionych. Dzięki takiej budowie, macierz zapewnia dużą niezawodność pracy.
W modelu U400Q – S424 jest zamontowany jeden sprzętowy kontrolery RAID. Producent poinformował nas, że jeszcze w tym roku wydane zostanie nowe oprogramowanie, które umożliwi zamontowanie w jednej obudowie dwóch kontrolerów pracujących w trybie active-active – będzie to wtedy pierwszy Unified Storage na świecie, który będzie obsługiwał dwa kontrolery. Cache kontrolera w standardzie ma 4GB i może być rozbudowana do 8GB, pamięć cache jest podtrzymywana przez moduł bateryjny BBM. Kontroler z serii U400 ma siedem portów 1 Gigabit. Oprócz tego mamy dedykowany port RJ-45 do zarządzania macierzą, porty obsługują LACP, trunking oraz multi path. Kontrolery montowane w macierzy wykorzystują bardzo wydajny procesor Intel Xeon C3528, plusem systemów Qsan jest to, że kontroler jest od podstaw projektowany i produkowane przez firmę Qsan dzięki czemu mamy zapewnioną stabilność pracy i unikamy problemów związanych z kompatybilnością poszczególnych komponentów.
W celu zabezpieczenia danych Qsan umożliwia tworzenia grup dysków typu Global Spare oraz Dedykowany Global Spare. GS to grupa dysków zapasowych, których zadaniem jest natychmiastowe zastąpienia uszkodzonych dysków twardych, bez znaczenie do której grupy RAID są przypisane. DGS to grupa dysków zapasowych dedykowana tylko dla wybranej grupy RAID, oznacza to, że jak uszkodzeniu ulegnie dysk z grupy RAID, która nie ma przypisanego DGS to taki dysk nie zostanie automatycznie odbudowany przez dysk z puli DGS.
Seria Unified jak sama nazwa wskazuje potrafi udostępniać przestrzeń na poziomie blokowym oraz plikowym. Jeżeli mówimy o plikowym udostępnianiu plików to należy zauważyć, że Qsan wykorzystuje obecnie najlepszy system plików jaki jest dostępny, jest to ZFS. Pewnie się zastanawiacie co takiego wyjątkowego jest w tym systemie? Przede wszystkim ten system chroni dane przed ich cichym uszkodzeniem, niektórzy mówią, że jest to samo uleczalny system. Jak to działa ? Przy zapisywaniu danych ZFS oblicza sumę kontrolną dla każdego bloku, w momencie gdy dane są odczytywane, ZFS najpierw porównuje odczytywane dane z prędzej wyliczonymi sumami kontrolnymi, jeżeli się okaże, że któryś z bloków ma uszkodzone dane to wtedy ZFS odzyskuje je z sumy kontrolnej i dopiero wtedy dane są udostępniane dla usługi/procesu/aplikacji, która chcą z nich skorzystać.
ZFS to transakcyjny systemie plików, dane zarządzane są sposobem copy on write. Dane nie są nigdy nadpisywane, a żadna z sekwencji operacji nie jest zarówno nigdy całkowicie zatwierdzana, ani całkowicie ignorowana. Mechanizm ten oznacza, iż system plików nigdy nie zostanie popsuty poprzez przypadkowy zanik zasilania lub awarię systemu. Kiedy ostatnio zapisywane części danych mogły zostać utracone, system plików zawsze pozostaje spójny. Ponadto dane synchroniczne, są zawsze zapisywane fizycznie zanim nastąpi powrót z funkcji zapisu, dlatego istnieje gwarancja, że nie ma możliwości ich utraty. ZFS pozwala przechować, aż 2128 bajtów danych dodatkowo katalogi mogą zawierać do 248 (256 bilionów) wpisów, nie ma też limitu dla ilości systemów plików jak i ilości plików jakie może on zawierać.
ZFS eliminuje całkowicie managera woluminów. Zamiast zmuszać do tworzenia wirtualnych woluminów, ZFS grupuje urządzenia w pule nośników danych. Pula nośników danych opisuje fizyczną charakterystykę zbioru danych i działa jako magazyn danych, z którego systemy plików mogą być tworzone. System plików nie zawiera już indywidualnych urządzeń, co pozwala im na dzielenie się przestrzenią dyskową ze wszystkimi systemami plików w puli. Nie trzeba już dłużej z góry definiować wielkości systemu plików, rośnie on automatycznie w przestrzeni dyskowej, jaką zadedykowano na potrzeby puli. W momencie gdy zostają dodane nowe urządzenia, wszystkie systemy plików potrafią używać dodatkowej przestrzeni, bez potrzeby ingerencji. Sprawia to, że system plików jest bardzo skalowanlny, co więcej łączenie różnych poziomów RAID w obrębie jednej puli umożliwia nam zwiększenie wydajności puli.
Jak pisałem wcześniej Qsan umożliwia stosowanie dysków SSD, warto dodać, że możemy skonfigurować trzy dyski jako SSD Cache, dzięki tej funkcjonalności Qsan zwiększa wydajność zapisu i odczytu macierzy. SSD Cache to proces buforowania, który przenosi najczęściej używane dane do bufora kontrolera pamięci masowej, oczywiście jako bufory stosujemy dyski SSD. Użytkownik żądający dostępu do danych, które znajdują się już w buforze nie muszą czekać, aż zostaną one odczytane z dysków macierzy – po prostu dane są przesyłane bezpośrednio z pamięci cache. Jak sobie wyobrażacie odbywa się to bardzo, bardzo szybko. Poniższy wykres przedstawia osiągi przy odczycie dużej bazy SQL, najciekawsze na tym wykresie jest to, że wraz ze wzrostem wydajności (czerwona linia) spada opóźnienie (niebieska linia)!
Qsan w U400 zaimplementował funkcjonalność deduplikacji, która działa w technologii „inline” na poziomie blokowym. „Inline” oznacza, że deduplikacja jest wykonywana w czasie rzeczywistym tj. w momencie gdy dane są przenoszone na serwer Qsan. Deduplikacja na poziomie bloków jest bardziej efektywna niż na poziomie plików. W serwerach NAS firmy Qsan deduplikacja może być uruchomiona na wybranych wolumenach lub udziałach sieciowych i wyłączana w dowolnej chwili w zależności od potrzeb użytkownika.
Dodatkowo w celu zmniejszenia zużycia miejsca na macierzy mamy możliwość włączenia kompresji działającej w czasie rzeczywistym. Oczywiście nie w każdym środowisku zaleca się uruchamianie tych usług, ale o tym możecie przeczytać w innym artykule.
Qsan umożliwia wykonywanie snapshotów dla LUN-ów oraz woluemenów, które są zapisywane w momencie gdy system wykryje, że oryginalne dane są zapisywane. Dzięki takiemu podejściu do sprawy oszczędzamy miejsce na macierzy, przykładowo jeżeli LUN ma 30 GB danych, po wykonaniu migawki zajmuje ona 0 GB. W momencie gdy nadpiszemy 3GB danych to oryginalne dane trafiają do migawki, w tym momencie LUN zajmuje 30GB, a migawka 3GB, co w sumie daje nam 33GB. U konkurencji jak zrobimy migawkę LUN-a, który ma wielkość 30GB to migawka natychmiast zajmuje tyle samo tj. 30GB, co za tym idzie razem mamy zajęte 60GB. Każdy snapshot możemy odzyskać bezpośrednio na oryginalny LUN lub na nowo utworzony LUN. Snapshot, z którego zostaną odzyskane dane, automatycznie zostaje usunięty żeby zwolnić miejsce, które zajmuje. U konkurencji nie jest to robione automatycznie więc jeżeli zapomnimy go usunąć to znowu niepotrzebnie tracimy miejsce. Dodatkowo Qsan wspiera asynchroniczną replikację blokową w obrębie tej samej grupy RAID, między dwoma różnymi grupami RAID, między dwoma urządzeniami Qsan w tej samej sieci LAN oraz dwoma urządzeniami Qsan przez sieć WAN.
Qsan wspiera także Thin provisioning, jest to technologia umożliwiająca alokacją bloków w czasie rzeczywistym. „Thin provisioning” w sumie prezentuje hostom i serwerom więcej przestrzeni niż w rzeczywistości znajduje się na macierzy. Innymi słowy „Thin provisioning” alokuje przestrzeń dyskową, która w rzeczywistości jeszcze nie istnieje.
Jest to swego rodzaju wirtualizacja, która normalnie polega na alokacji logicznej puli fizycznych zasobów, co pozwala na lepsze wykorzystanie zasobów serwera. W „Thin provisioning” wirtualizacja polega na alokacji logicznej puli z fizycznej przestrzeni dyskowej. Dzięki temu przestrzeń dyskowa jest współdzielona między wszystkimi wolumenami utworzonymi na macierzy. Gdy jakieś dane zostaną zapisane na jednym z wolumenów wtedy automatycznie wolna przestrzeń zostanie pomniejszona o wielkość już zapisanych danych.
Macierzą zarządza się z poziomu aplikacji Qcentral, która umożliwia zarządzanie kilkoma urządzeniami firmy Qsan w sposób scentralizowany. W Qcentral możemy definiować różne poziomy uprawnień dla różnych administratorów, przykładowo możemy mieć administratora, który może zmieniać tylko ustawienia sieci, podczas gdy inny administrator ma tylko uprawnienia do zarządzania LUN-ami.
Firma Qsan dzięki wykorzystaniu QiSOE (Qsan iSCSI offload engine) zwiększa wydajność iSCSI o 30% przy jednoczesnym zmniejszeniu obciążenia procesora o 25%. Wykres pokazuje osiągi dla U400 gdy korzysta z niego jednocześnie 24 klientów. Na U400 znajduje się jedna pula składająca się z pięciu RAID5, każdy RAID5 ma cztery dyski SAS 15 000 RPM.
Model U400Q uzyskał certyfikat zgodności z systemów do wirtualizacji tj. Window Hyper-V, Citrix oraz Vmware. Na uwagę zasługuje informacja, że Vmware jest wspierany na poziomie VAAI tj. API dla macierzy. Co to daje w praktyce? W przeszłości gdy nie mieliśmy VAAI gdy serwer z Vmware chciał skopiować obraz maszyny wirtualnej przechowywanej na macierzy Qsan to musiał go przenieść na swoje dyski, gdzie następnie musiał go sklonować i po wszystkim ponownie przesłać do macierzy. Obecnie serwer z Vmware wysyła komendę do macierzy Qsan, a ta w obrębie własnych zasobów klonuje wskazany przez macierz obraz. Reasumując VAAI odciąża serwer z Vmware, który teraz swoje zasoby może wykorzystać na wykonywanie innych czynności.
U400Q w standardzie ma 3 lata gwarancji NBD, które można rozbudować do lat 5 on-site. Producent przed zakupem daje możliwość nieodpłatnego przetestowania macierzy, w tym celu należy skontaktować się z oficjalnym dystrybutorem firmą EPA Systemy. Podsumowując U400 to bardzo przemyślany system NAS/SAN, który bez wątpienia charakteryzuje się dużą wydajnością, funkcjonalnością, niezawodnością oraz skalowalnością. Niczym nie ustępuje takim marką jak IBM, HP czy Dell, może poza ceną, która jest dwa razy mniejsza.