NetApp Tech OnTap Логотип компании NetApp
NetApp Tech OnTap
     
Что у FAS6200 «под капотом»

Было очень приятно узнать, что моя статья о серии FAS3200 вызвала оживленный интерес читателей. По просьбе редакции Tech OnTap я с удовольствием продолжу начатую тему рассказом о серии FAS6200.

Для своего времени первые модели FAS6000 с большим числом ядер и вчетверо увеличенным объемом памяти стали технологическим прорывом. Однако с момента их появления на рынке многое успело измениться, и не учитывать этого стало уже нельзя. С одной стороны, потребность наших клиентов в производительности систем хранения продолжала расти, не переставая, а с другой и мы сами в течение последних нескольких лет постоянно расширяли функциональные возможности Data ONTAP®. Наши новые технологии дедупликации и уплотнения данных также ощутимо подняли планку требований к системным ресурсам. Надо было искать выход.

При разработке серии FAS6200 была поставлена задача создать платформу, которая обеспечивала бы высочайший уровень производительности и эффективности обработки системных задач, и в то же время справлялась с широчайшим диапазоном параллельных рабочих нагрузок — от архивирования до интенсивной работы с базами данных. Иными словами, требовалось слить в одной конструкции спортивный «Мазерати» и небольшой грузовичок. Я считаю, что результат дает все основания для гордости.

Модель серии FAS6200.

Рис. 1) Модель серии FAS6200.

Если вы еще не знакомы с основными параметрами серии FAS6200 (а также соответствующих моделей «открытых» контроллеров запоминающих устройств серии V6200, которые способны управлять дисковыми массивами производства EMC, IBM, Hewlett-Packard, Hitachi Data Systems и прочих основных поставщиков СХД), то они во всех подробностях рассмотрены в недавней статье Криса Люта (Chris Lueth) и Мукеша Нигема (Mukesh Nigam). Поэтому здесь я хотел бы, так сказать, заглянуть новинке "под капот" и осветить для вас три темы:

  • организация связки процессор — память;
  • усовершенствование подсистемы ввода-вывода;
  • новые средства обеспечения безотказной работы.

Связка процессор — память

Выполнение всех сложнейших процессов, которыми управляет Data ONTAP, обеспечивают процессор и подсистема памяти. Мы изучили процессоры, представленные сегодня на рынке, и остановили свой выбор на продукции Intel — 4-ядерных Nehalem и 6-ядерных Westmere. Все пришли в полный восторг, когда увеличение числа ядер на контроллер с 8 до 12 позволило на модели FAS6280 получить в сравнении с прежней серией трехкратный прирост пропускной способности памяти. К тому же NetApp впервые удалось начать поставки систем с процессорами Westmere почти одновременно с первыми продажами этих процессоров самой Intel®.

Нарастив вычислительную мощность и быстродействие подсистемы памяти, объем последней в новой линейке мы увеличили втрое: модель FAS6280 допускает установку до 96 ГБ на контроллер. Эти изменения позволили создать запас для поддержания наивысшего уровня производительности вместе со всеми новыми возможностями, включая модули Flash Cache, которые устанавливаются сейчас в большинство новых систем.

Эти модули не только ощутимо снижают латентность при операциях чтения данных, но и дают возможность добиваться требуемого уровня общей производительности СХД, используя в ряде случаев на 75% меньше жестких дисков, чем требуют иные решения. Нужно отметить, что каждый терабайт Flash Cache использует 4 ГБ системной памяти для хранения страничных таблиц адресации. Таким образом, установка нескольких терабайт Flash Cache в большую систему означает существенное снижение объема доступной памяти. (Каждому модулю также требуется свой разъем расширения, но к этому мы еще вернемся в следующем разделе).

Завершающим штрихом в портрете новой линейки стала новейшая модификация энергонезависимой памяти NVRAM, где Data ONTAP фиксирует каждый запрос на запись. Новый дизайн NVRAM 8 позволил достигнуть пропускной способности равной 1 ГБ/с. Поскольку в NVRAM данные попадают в виде крошечных, типичных для сети фрагментов, такой уровень производительности означает выполнение около 1 млн операций в секунду. На каждую операцию передачи отводится микросекунда, и чтобы все заработало как часы, требуется не только исключительно быстрая аппаратная часть, но и чрезвычайно эффективный алгоритм обработки прерываний.

Ускорение ввода-вывода

Системы хранения NetApp выполняют в 10–20 раз больше операций ввода-вывода на ядро, чем любой обычный сервер. Большие инсталляции подразумевают суммарную вычислительную мощность в 256 ядер, установленных перед каждой системой хранения NetApp. Это, действительно, большое количество I/O.

Когда переговоры с Intel по поводу Nehalem и Westmere только начались, эталонные образцы процессоров с этими ядрами имели всего один чип ввода-вывода (IOH). Поскольку NetApp требовался максимум возможной производительности, мы обратились к Intel с просьбой о поддержке двух IOH, это позволило бы удвоить пропускную способность. Мы много работали вместе с Intel, чтобы сделать это возможным и убедиться, что новая модификация будет функционировать как ожидается.

Два чипа ввода-вывода уже дают нам 72 сигнальных линии (lane) PCIe Gen 2, в то время как в конструкции стандартного сервера таких линий обычно предусмотрено всего 20–30. Установка дополнительных коммутаторов дала нам возможность увеличить число сигнальных линий до 152 в модели FAS6280, у которой совокупная внутренняя пропускная способность превышает 72 ГБ/с.

Шасси новой конструкции позволяет дополнить модуль контроллера с 4 разъемами PCIe расширительным модулем ввода-вывода (IOXM), на котором установлено 8 дополнительных PCIe разъемов. В сумме это дает 12 разъемов на одинарный контроллер или 24 разъема для кластерной конфигурации. (Для сравнения: в модели FAS6080 имелось 3 разъема PCIx и 5 разъемов PCIe). В дополнение к разъемам расширения для плат ввода-вывода контроллеры серии FAS6200 оснащены достаточным числом портов Fiber Channel 8 Гбит, Ethernet 10 Гбит и SAS 6 Гбит. (См. таблицу 1). Если дополнительные разъемы расширения не нужны, можно выбрать компактный вариант, где отказоустойчивая пара установлена в одном шасси и занимает всего 6U стоечного пространства.

Таблица 1. Три новые модели серии FAS6200 в сравнении с системой FAS6080 (система старшей модели предыдущего поколения).

  FAS/V6210 FAS/V6240 FAS/V6280 FAS/V6080
Ядра процессора       16 16 24 16
Память 48 ГБ 96 ГБ 192 ГБ* 64 ГБ
Flash Cache, макс. 3 ТБ 6 TБ 8 ТБ 4 ТБ
Модули расширения ввода-вывода Нет Да Нет
Разъемы PCIe, макс. 8 24 10
Порты FC, 8 Гбит 8 или 16 8 или 32 Нет
Порты Ethernet, 10 Гбит 8 8 Нет
Порты SAS, 6 Гбит 0 или 8 0 или 24 Нет
Жесткие диски, макс. 1 200 1 440 1 176
Дисковое пространство, макс. 2400 ТБ 2880 ТБ 2352 ТБ**
Объем тома или агрегата 70 ТБ 100 ТБ 100 ТБ
Версия и сборка Data ONTAP 8.0.1 8.0.1 7.2.5+
*Объем памяти зависит от версии Data ONTAP.
**Под управлением Data ONTAP 8.0+. В случае использования ОС Data ONTAP 7.x.x максимальный объем равен половине приведенного значения.

Выше уже говорилось, что дополнительные разъемы можно использовать под модули Flash Cache. Кроме того, учитывая повсеместный отказ от дисков FC в пользу накопителей с интерфейсом SAS, мы оснастили наши системы встроенными портами для обоих интерфейсов, так что новые контроллеры, если потребуется, могут управлять массивами обоих типов сразу.

Встроенные порты и дополнительные разъемы расширения обеспечили владельцам серии FAS6200 возможность использовать кластерный режим работы (C-Mode) Data ONTAP 8. Благодаря наличию достаточного количества портов 10GbE сетевые соединения не станут «узким местом» кластерной конфигурации.

Новый уровень эксплуатационной устойчивости

В контроллерах серии FAS6200 усовершенствован ряд функций, обеспечивающих показатели комплекса «устойчивость — надежность — удобство в обслуживании — управляемость» (RASM). Появились и новые. Начнем со впервые представленной дополнительной защиты реестра запросов на запись. Энергонезависимая память NVRAM с батареей сохраняет данные в течение 72 часов. В случае некорректного завершения работы контроллера функция защиты журнала обеспечивает перенесение содержимого NVRAM на модули флэш-памяти, где реестр может храниться бесконечно долго. При следующей загрузке реестр NVLOG будет просто воспроизведен, что позволяет данным иметь консистентное состояние при любой ситуации.

Помимо этого, системы серии FAS6200 комплектуются микроконтроллерами дистанционного управления, которые по функциональности значительно превосходят установленные в предыдущих моделях модули автономного администрирования (RLM). Микроконтроллер продолжает работать, даже когда остальные компоненты системы вышли из строя. Он полностью заменяет RLM, с успехом выполняя такие функции устаревшего модуля как дистанционная перезагрузка, отправка автоматических уведомлений в службу технической поддержки NetApp и канал бесперебойного доступа для устранения неполадок. Новый микроконтроллер дистанционного управления выполняет ряд функций, которых в RLM не было:

  • контроль состояния и учет узлов, заменяемых персоналом клиента;
  • формирование детальных отчетов из показаний датчиков силы тока, напряжения и температуры;
  • контроль и установка состояния индикаторов;
  • принудительная выгрузка дампов ядра (заменяет на контроллерах кнопку NMI).

Из всех особенностей FAS6200 лично меня как инженера больше других восхищает возможность инициировать сеанс связи с микроконтроллером и считывать информацию о состоянии всей системы даже в том случае, если она обесточена. Комбинация дампов системы и состояния микроконтроллера управления дают нам возможность при дальнейшем анализе получить детальную информацию о происшедшем сбое, что в свою очередь позволит исправить причину его возникновения. По заведенной традиции со временем такими устройствами будут оснащаться также и младшие модели.

Заключение

Рискуя быть обвиненным в недостаточной беспристрастности, все же не стану скрывать, что считаю серию FAS6200 новой вехой в истории нашей компании. Производительность новых систем в ряде случаев в 3,6 раз выше, чем у некоторых моделей FAS6000. Добавьте к этому огромный объем памяти, выросшую пропускную способность, новые возможности расширения, высочайшую производительность даже когда параллельно выполняются такие системные задачи, как защита, дедупликация и уплотнение данных, причем все это — без ущерба совместимости с остальными продуктами линейки NetApp. Новые решения еще больше увеличили надежность оборудования, которое уже готово к запуску на нем Data ONTAP 8 в Cluster-Mode. В любой момент, как только вы сочтете себя готовыми.

 Хотите оставить отзыв о контроллере FAS6200?

В сообществах NetApp в Интернете можно задавать вопросы, обмениваться идеями и делиться соображениями.
Стивен Миллер

Стивен Миллер
Старший технический директор и архитектор платформ
NetApp


Стивен, который почти уже шесть лет работает в должности архитектора платформ NetApp, принимал непосредственное участие в создании серий FAS3100, FAS3200 и FAS6200, а также модулей Performance Acceleration Module (PAM) и Flash Cache (PAM II). Он также является техническим координатором NetApp во взаимоотношениях с Агентством национальной безопасности, Национальным агентством геопространственной разведки и Центральным разведывательным управлением США. Стивен участвует в работе нескольких групп внутри IEEE и иных отраслевых организаций. Он обладатель 23 патентов и автор 19 заявок в сфере хранения данных и высокопроизводительных вычислительных технологий.


Tech OnTap
Подпишитесь на наш бюллетень
Tech OnTap — это ежемесячные обзоры новейших ИТ-технологий, советы и практические рекомендации, знакомство с инструментарием, неформальные интервью с разработчиками, демонстрационные ролики, рецензии и многое другое.

Бланк подписки на Tech OnTap.

Будьте в курсе
Будьте в курсе
О новейших программах и устройствах NetApp

В ноябре 2010 компания выпустила сборку Data ONTAP 8.0.1 и две новых серии своих контроллеров. Им посвящены следующие статьи нашего бюллетеня:

Будьте в курсе
 
TRUSTe
Свяжитесь с нами   |   Как купить   |   Обратная связь   |   Карьера в NetApp  |   Подписка   |   Политика конфиденциальности   |   © NetApp, 2011