In der heutigen Welt sind Informationen das wertvollste Gut. Mithilfe von Informationen können Sie Geschäftsprozesse optimieren, den Markt analysieren und strategische Entscheidungen treffen, die die Zukunft Ihres Unternehmens prägen. Sie können sogar Vertrauen zu Ihren Kunden aufbauen und deren Loyalität erhöhen. Mit zunehmendem verarbeiteten Datenvolumen ist jedoch jedes Unternehmen unweigerlich mit dem Problem des Speichermangels konfrontiert. In Situationen, in denen nicht die Rechenleistung im Vordergrund steht, sondern der verfügbare Speicherplatz, sind JBOD-Festplattenregale die kostengünstigste Lösung für die Skalierung der IT-Infrastruktur. Über sie werden wir im heutigen Artikel sprechen.
Hauptvorteile der Ultrastar Data-Hardwareplattform
Western Digital bietet zwei Modelle von Ultrastar JBOD-Arrays an - Data60 und Data102. Diese Modifikationen sind hinsichtlich der in ihnen implementierten Technologien völlig identisch und unterscheiden sich nur in der Kapazität voneinander, was durch den numerischen Index im Namen eloquent angezeigt wird: Das jüngere Modell kann 60 3,5-Zoll-SAS (12 Gbit / s) oder SATA (6 Gbit / s) aufnehmen ) fährt, während das Flaggschiff bis zu 102 Laufwerke hat. Somit kann ein Ultrastar Data60-Festplattenfach bis zu 840 RAW-Daten speichern, und die maximale Kapazität von Ultrastar Data102 kann bereits 1,4 Petabyte erreichen (bei Verwendung von Western Digital Ultrastar DC HC 530-Festplatten mit einer Kapazität von jeweils 14 TB). Gleichzeitig können 24 der verfügbaren Einschübe zur Installation von SAS- oder SATA-Solid-State-Laufwerken verwendet werden.Erreichen des optimalen Gleichgewichts zwischen Kapazität und Leistung durch Nutzung von JBOD in Szenarien, in denen eine hohe Verfügbarkeit im Vordergrund steht.
Bei der Entwicklung der Plattenregale der Ultrastar Data-Serie haben wir besonderes Augenmerk auf die Bekämpfung der negativen Auswirkungen von Vibrationen und hohen Temperaturen auf die Funktionsweise des Systems gelegt. Das Ergebnis der Arbeit der Ingenieure von Western Digital war die gleichzeitige Entwicklung von zwei unterstützenden Technologien, die die Betriebseigenschaften von JBOD erheblich verbesserten: IsoVibe und ArcticFlow. Lassen Sie uns jeden von ihnen genauer betrachten.
IsoVibe Rotary Vibration Suppression Technology
IsoVibe wurde entwickelt, um die nachteiligen Auswirkungen von Rotationsvibrationen zu neutralisieren, die auftreten, wenn sich die HDD-Spindel auf die Leistung des Arrays dreht. Denken Sie daran, dass der Plattenmikrocontroller gezwungen ist, den Positionierungsvorgang erneut einzuleiten, wenn der Magnetkopf unter dem Einfluss externer Faktoren von der Spur verschoben wird, wodurch sich die Lese- / Schreibzeit der Daten erheblich erhöht. Wenn beispielsweise eine funktionierende Festplatte Drehschwingungen mit einer Winkelbeschleunigung von 50 Radian / Sek2 ausgesetzt ist, kann der Leistungsverlust den Schwellenwert von 70% überschreiten. Im Fall von JBOD wird dieses Problem noch akuter, da aufgrund der hohen Dichte der Antriebe in einem relativ kompakten Fall ihre gegenseitige Beeinflussung um ein Vielfaches zunimmt.
Im Rahmen von IsoVibe implementierte technologische Lösungen zielen darauf ab, die Ausbreitung von Vibrationen zwischen den Feldern des Plattenregals zu verhindern. Dies lässt sich bereits aus dem Namen der Technologie selbst ableiten, die ein Akronym für den englischen Ausdruck "isoliert von Vibrationen" ist. Während des Entwurfs von Ultrastar Data haben wir die Verwendung von Schraubverbindungen vollständig aufgegeben: Jetzt werden die Antriebe mit stoßdämpfenden Minischlitten befestigt, was nicht nur das Installieren und Ersetzen von Scheiben vereinfacht, sondern auch den Resonanzeffekt im Inneren des Gehäuses erheblich reduziert und Vibrationen innerhalb eines Gehäuses lokalisiert Abteil.
Die
vibrationsisolierten Steckverbinder auf der Rückseite des JBOD tragen auch zu den vibrationsgedämpften Kufen bei , die die Ausbreitung hochfrequenter mechanischer Vibrationen aufgrund der Schlitze in der Rückwandplatine minimieren.
Steckplätze in der Rückwandplatine reduzieren die Vibrationsausbreitung im JBOD. Die
intelligente Firmware der Western Digital Ultrastar-Festplatten-Mikrocontroller, die wir für JBOD-Arrays empfehlen, die die RVS-Technologie (Rotational Vibration Safeguard) unterstützen, vervollständigt das Bild. Ein spezieller Algorithmus überwacht die Signale der eingebauten mehrachsigen Beschleunigungsmesser und berechnet die Kompensationskräfte, die erforderlich sind, um die Flugbahn der Magnetkopfeinheit in Echtzeit zu korrigieren.
Funktionsweise der RVS-Rotationsvibrationskompensation
Im Vergleich zu herkömmlichen Festplatten bieten RVS-fähige Laufwerke selbst unter anspruchsvollsten Betriebsbedingungen eine bis zu 20-fache Leistungssteigerung.
Kühlsystem ArcticFlow
Ein weiteres bekanntes Problem von Plattenregalen, nämlich die Überhitzung von Laufwerken in den hinteren Reihen, wurde dank der einzigartigen Gehäusearchitektur, die den Handelsnamen ArcticFlow erhielt, erfolgreich gelöst. Wie bei Vibrationen besteht das Hauptproblem bei der Luftkühlung in einer zu dichten Anordnung der Antriebe in mehreren Reihen. Und da die meisten Modelle Luft von der Vorderseite des Fahrgestells nach hinten zirkulieren und durch die ersten Reihen strömen, erwärmt sich die Luft, wodurch die Kühleffizienz der hinteren Reihen erheblich verringert wird.
Ultrastar Data löst dieses Problem wie folgt. Das Plattenregal ist in zwei voneinander isolierte Kühlzonen (jeweils 4 Reihen) unterteilt. Luftströme, die den vorderen Bereich belüften, werden durch Bypasskanäle, die an den Seiten um das hintere Fach herum verlaufen, aus dem Körper entfernt. Für die hinteren Reihen ist ein separater Luftkanal für ihre Kühlung vorgesehen, der sich in der Mitte befindet und dessen Luft vom 5. bis zum 8. direkt zu den hinteren Reihen der Akkumulatoren strömt. Zusätzlich wird ein separater Kaltluftstrom direkt den dahinter befindlichen Netzteilen und E / A-Modulen zugeführt.
Luftzirkulationsmuster in Ultrastar Data-Plattenregalen
Dieses Design hat zu wirklich beeindruckenden Ergebnissen beigetragen. ArcticFlow hat den Temperaturunterschied zwischen der vorderen und der hinteren Zone erheblich verringert: Die Streuung zwischen ihnen überschreitet 10 ° C nicht. Bei Verwendung von Ultrastar-Laufwerken, die auf der Grundlage der HelioSeal-Plattform der vierten Generation erstellt wurden (weitere Informationen zu den bei der Herstellung von Festplatten für Rechenzentren verwendeten Technologien finden Sie im Artikel "Heller als die Sterne") im "heißesten" Bereich, der 8. Zeile Neben den Stromversorgungsschächten steigt die maximale Festplattentemperatur nicht über 49 ° C. Gleichzeitig werden durchschnittlich 1,6 W Strom für die Kühlung der einzelnen Modelle aufgewendet, was doppelt so viel ist wie bei Konkurrenzmodellen.
Somit löst ArcticFlow drei Aufgaben gleichzeitig:
- Eine effektive Kühlung verlängert die Lebensdauer der im JBOD installierten Laufwerke und schließt die Möglichkeit eines Ausfalls aufgrund von Überhitzung vollständig aus.
- Es ist nicht erforderlich, leistungsstarke Hochgeschwindigkeitskühler zu installieren, wodurch auch das Gesamtvibrationsniveau verringert wird, was sich sowohl auf den Zustand des Geräts als auch auf seine Leistung negativ auswirkt.
- Ein geringerer Stromverbrauch kann die Betriebskosten für die Wartung eines mit JBOD Ultrastar ausgestatteten Rechenzentrums erheblich senken.
Aufbau einer Cloud-Infrastruktur mithilfe von Ultrastar-Festplattenregalen am Beispiel von Acronis
Für wen ist das Western Digital Ultrastar-Plattenregal gedacht? Das erste, was mir in den Sinn kommt, sind Cloud-Dienste, die mit riesigen Datenmengen arbeiten. Mit der Expansion ihres Geschäfts sind solche Unternehmen unweigerlich mit einem exponentiellen Anstieg der Kosten für die Skalierung und Wartung der IT-Infrastruktur konfrontiert, die sich als umso komplexer herausstellt, je komplexer diese organisiert ist.
Diese Probleme sind insbesondere typisch für schnell wachsende Unternehmen, die ein SaaS-basiertes Modell für die Bereitstellung von Cloud-Diensten verwenden: Um mit dem sich ändernden Markt Schritt zu halten und gleichzeitig die Rentabilität aufrechtzuerhalten, verwenden viele von ihnen mehrere unterschiedliche Lösungen gleichzeitig. Bei den ersten Paaren kann ein solcher Ansatz zwar bestimmte Vorteile bieten, führt jedoch langfristig zu einem erheblichen Anstieg der Kosten für die Verwaltung, Wartung und weitere Skalierung der vorhandenen Infrastruktur.
Hier ist die Erfahrung von Acronis, das sich auf die Bereitstellung von Cloud-basierten Cybersicherheitslösungen für Unternehmens- und Privatkunden spezialisiert hat, sehr bezeichnend. Heute besitzt das Unternehmen 14 Rechenzentren in verschiedenen Teilen unseres Planeten, deren Kapazitäten von über 500.000 Unternehmen für ihre Arbeit genutzt werden.
Um die Speicherkapazität zu erhöhen und gleichzeitig die Wartungskosten zu optimieren, sah sich Acronis aufgrund des Fehlens einer einheitlichen Hardwareplattform einer Reihe bedeutender Herausforderungen gegenüber. Das Unternehmen wandte sich an seinen langjährigen Technologiepartner DIAWAY. Um die Kapital- und Betriebskosten vorherzusagen, hat der Systemintegrator ein gründliches Finanzmodell für die nächsten 5 Jahre erstellt. Beim Vergleich der auf dem modernen Markt präsentierten Angebote kamen die DIAWAY-Spezialisten zu dem Schluss, dass die Hybridspeicher Western Digital Ultrastar Data60 und Data102 die optimalste Option für die Umsetzung eines solchen Projekts darstellen.
In diesem Jahr hat das Unternehmen die Migration seiner Cloud-Infrastruktur auf Ultrastar-Festplattenregale abgeschlossen. Laut Alex Beik, Director Global Technical Operations bei Acronis, hat sich der Umzug ausgezahlt. Die Migration auf die neue Plattform bot eine Reihe von entscheidenden Vorteilen, unter denen Folgendes hervorgehoben werden muss:
- Reduzierte Gesamtbetriebskosten
Mit der Umstellung auf Ultrastar-Hybridspeicher konnte Acronis erhebliche CAPEX- und OPEX-Einsparungen erzielen und die Speicherkosten pro Terabyte um mehr als 25% senken.
- Verbesserung der Zuverlässigkeit von Speichersystemen
Die fortschrittlichen Kühl- und Schwingungsisolationstechnologien von Ultrastar JBODs haben in Kombination mit redundanten Netzteilen und Hot-Swap-fähigen E / A-Modulen dazu beigetragen, die Ausfallsicherheit sowohl der DAE- als auch der Speicherinfrastruktur erheblich zu verbessern.
- Einfache Bedienung
Die globale Standardisierung der Architektur hat die Planung für eine weitere Erweiterung der Speicherkapazität und eine optimierte Verwaltung der umfangreichen IT-Infrastruktur von Acronis vereinfacht: Heute verwenden die Spezialisten des Unternehmens einheitliche Tools und Algorithmen, um die zugewiesenen Aufgaben zu lösen, und können sich bei Bedarf jederzeit an Ingenieure von Western Digital wenden.
Beispiele für die Bereitstellung eines Backup-Systems basierend auf Western Digital Ultrastar Data60 und Software von Veeam Software
Man sollte jedoch nicht glauben, dass sich Ultrastar-Festplattenregale ausschließlich auf große Unternehmen und Cloud-Anbieter konzentrieren: JBOD-Arrays können zu einem unersetzlichen Werkzeug im Arsenal kleiner und mittlerer Unternehmen werden. Zunächst geht es um die Schaffung leistungsfähiger und produktiver Backup-Systeme, für deren Organisation wir ein fertiges Bundle in Form von Ultrastar Data60 / 102 und Software anbieten, die von einem unserer strategischen Partner - Veeam Software - entwickelt wurde und auf die Erstellung komplexer Lösungen im Bereich Backup spezialisiert ist Daten kopieren.
Das Motto der Firma "Es funktioniert einfach!" spricht für sich selbst: Veeam ist bestrebt, einfache, effektive und vor allem zuverlässige "Set and Forget" -Produkte zu entwickeln, die es wirklich gut machen. Es ist kein Zufall, dass 2019 die Gesamtzahl der Kunden des Unternehmens 375.000 überstieg und der Jahresumsatz die Marke von 1 Milliarde US-Dollar überschritt.
Beim Entwurf eines Backup-Systems, das auf Ultrastar-Plattenregalen und Veeam-Software basiert, sind zwei Ansätze am effektivsten:
- lokal - Backups werden auf der Grundlage des firmeneigenen Rechenzentrums erstellt und gespeichert;
- on-premises + cloud tier — , « » , .
Jeder von ihnen hat seine eigenen Vorteile. Durch die Kombination von selbst gehosteten und Cloud-Lösungen können Sie Ihre IT-Infrastruktur einfach nach Bedarf skalieren, indem Sie Amazon S3-Objektspeicher, Azure Blob-Speicher, IBM Cloud-Objektspeicher oder einen anderen S3-kompatiblen Dienst verbinden und außerdem langfristigen Datenspeicher sparen Gelegenheit zur Notfallwiederherstellung in Notfällen. On-Premises hingegen garantieren eine schnelle Wiederherstellung aller jemals erstellten Backups, Unabhängigkeit von externen Faktoren, ein hohes Maß an Datenschutz und die Einhaltung lokaler Gesetze für den Fall, dass die Aktivitäten des Unternehmens auf die eine oder andere Weise mit der Verarbeitung personenbezogener Daten von Kunden zusammenhängen.
Der einfachste Weg, die Wirksamkeit einer Kombination aus Veeam-Software und Western Digital-Hybridspeicher zu demonstrieren, sind konkrete Beispiele. Wir haben zwei der anschaulichsten Fälle aus unserer umfangreichen Praxis ausgewählt.
Fall Nr. 1
Kunde
Der Kunde ist ein großer europäischer Hersteller von Haushaltswaren mit einem Jahresumsatz von über 500 Millionen Euro und Niederlassungen und Produktionsstätten in verschiedenen EU-Ländern und in China. Das Unternehmen beschäftigt rund 1.800 Vollzeitbeschäftigte und die IT-Infrastruktur wird von 8 Rechenzentren auf der ganzen Welt vertreten.
Problem
Der vom Kunden zum Erstellen von Backups verwendete Hardware- und Softwarekomplex konnte die ihm zugewiesene Aufgabe aufgrund der vielfältig erhöhten Last nicht mehr ausreichend bewältigen, da er nicht über genügend Bandbreite verfügte. Darüber hinaus gab es einige Probleme bei der Verarbeitung von Aufgaben im Zusammenhang mit dem Deduplizierungsverfahren, die zu häufigen Fehlern während der Sicherung führten.
Eine Lösung finden
Die IT-Abteilung des Kunden kam zu dem Schluss, dass die Aktualisierung der vorhandenen Backup-Infrastruktur nicht kosteneffektiv war. Daher wurde beschlossen, auf eine neue Architektur umzusteigen, die nicht nur Geld spart, sondern auch das Problem der Skalierbarkeit in Zukunft löst. Für die Organisation des Sicherungssystems wurde der Hybridspeicher Ultrastar Data60 von Western Digital ausgewählt, der von der Software Veeam Backup & Replication 9.5, Veeam Backup für Microsoft Office 365 und Microsoft Windows Storage Spaces (in Windows Server 2016 enthalten) verwaltet wird.
Aufbau
Die endgültige Hardwarekonfiguration bestand aus einem HPE Proliant DL360 G9-Server, der mit einem Paar Broadcom 9480-8i8e MegaRAID-Controllern ausgestattet war, die Ultrastar Data60-E / A-Module bedienen. Jeder RAID-Controller wurde mit einem 4-Kanal-HD-MiniSAS-Kabel (P / N 1EX0329) an den angegebenen Port des E / A-Moduls angeschlossen und bot eine Bandbreite von bis zu 9,6 GB / s pro Controller.
Der HPE Proliant DL360 G9 Server Platform-
Festplattenspeicher wurde mit 60 12 TB Ultrastar SAS-Festplatten mit einer Gesamtkapazität von 720 TB bereitgestellt. Unter Verwendung der T10-Zonierung wurde der Ultrastar Data60 logisch in zwei Zonen mit jeweils 30 Laufwerken unterteilt, sodass jeder Controller nur Laufwerke sieht, die bestimmten Ports zugewiesen sind. In Gruppen von 30 Laufwerken erstellte das IT-Team mehrere gestreifte Volume-Sets, die mithilfe von Windows-Speicherbereichen zu einem einzigen freigegebenen Volume zusammengefasst wurden. Eines dieser Volumes wurde für inkrementelle Sicherungen verwendet, während das andere ein vollständiges Sicherungsimage enthielt, das mithilfe der Windows Server-Deduplizierungsfunktion zusätzlich komprimiert wurde.
Ergebnisse
Ein Paket aus 1 × Server + 2 × RAID-Controllern + 1 × Ultrastar Data60 kostet den Kunden erheblich weniger als ein dediziertes Sicherungsgerät, das die interne Deduplizierung unterstützt. In Zukunft kann diese Plattform einfach skaliert werden, indem neue Festplattenregale (bis zu vier) verkettet werden, ohne dass die Serverplattform aktualisiert werden muss.
Fall Nr. 2
Klient
GreenPower ist ein großes Unternehmen, das sich auf die Herstellung natürlicher Vitaminkomplexe und Nahrungsergänzungsmittel spezialisiert hat. Das Unternehmen besitzt den Dr. Hittich und sein Hauptsitz befinden sich in Kerkrad (Niederlande).
Problem
GreenPower benötigte eine zuverlässige und effiziente Backup-Lösung. Anfänglich wurden Server mit 24/36-Schächten für diese Zwecke verwendet, und der gesamte für Sicherungen zugewiesene Speicherplatz betrug 108 Terabyte. Als dieses Volumen nicht mehr ausreichte, stand das Unternehmen vor dem Problem der Skalierung der IT-Infrastruktur. Größere Speicherserver waren zu teuer und mussten aufgegeben werden. Die Idee, regelmäßig vollständige Festplatten durch leere zu ersetzen, erwies sich wiederum als völlig unhaltbar: Dieser Ansatz konnte nicht die erforderliche Verfügbarkeit von Backups gewährleisten, und Fehler bei der Kennzeichnung beschlagnahmter Festplatten führten regelmäßig zu Schwierigkeiten bei der Datenwiederherstellung und sogar zu deren Verlust.
Aufbau
Es wurde beschlossen, ein Backup-System basierend auf zwei Servern mit Veeam Backup & Replication 9.5-Software und zwei Ultrastar Data60-Plattenregalen von Western Digital zu implementieren. Jeder Hybridspeicher wurde mit 60 Ultrastar SAS-Festplatten mit 6, 8 und 10 Terabyte installiert.
10 Terabyte Ultrastar DC HC330-Rechenzentrumsfestplatten
Die Festplatten wurden in mehreren RAID-Sätzen konfiguriert, die von Windows Storage Spaces verwaltet werden. Für die Datendeduplizierung erstellte die in Microsoft integrierte Software mehrere „dünne“ virtuelle Festplatten (dieser Ansatz umging die 64-TB-Grenze). Wie im ersten Beispiel wurde der verfügbare Speicherplatz in zwei logische Volumes unterteilt, von denen eines zum Erstellen vollständiger Sicherungen und das andere für inkrementelle Sicherungen verwendet wurde.
Ergebnisse
Durch die Umstellung auf die Speicherplattform Ultrastar Data60 konnten die Logistikkosten erheblich gesenkt werden. In Bezug auf ein Terabyte an Informationen erwies sich die Anschaffung von Festplattenregalen im Vergleich zum Kauf vollwertiger Server als wesentlich rentabler: Da mit der Datendeduplizierungsfunktion von Microsoft Windows Server 2016 etwa gespart werden kann 1250 Terabyte pro 378 TB physischen Festplattenspeicher. Die Kapazität eines solchen Regals unter Berücksichtigung der aktuellen Anforderungen des Unternehmens reicht für 6 Jahre täglicher Sicherungen.
Ein ebenso wichtiger Vorteil stellte sich als signifikante Steigerung der Leistung des Sicherungssystems heraus: Das Erstellen und Wiederherstellen von Sicherungen erfolgt mit einer Geschwindigkeit von mindestens 1 GB / s. Dadurch wird das Auftreten von Situationen vermieden, in denen Windows Server die Datendeduplizierung in vorhandenen Sicherungen nicht abschließen kann, bevor neue erstellt werden. Früher führten solche Kollisionen zu einem deutlichen Leistungsabfall des gesamten Systems, aber die neue Plattform ermöglichte es, sie ein für alle Mal zu vergessen.