Дисковый массив Hitachi Virtual Storage Platform

Система хранения данных Hitachi Virtual Storage Platform (VSP) является флагманским продуктом в линейке Hitachi Data Systems. Ключевой особенностью платформы является уникальная архитектура, предоставляющая возможности гибкого масштабирования с целью достижения необходимой производительности, емкости и виртуализации СХД различных производителей. Система обладает широким функционалом, который позволяет решать любой круг задач, связанных с хранением и предоставлением доступа к данным.

В основе системы лежит архитектура обеспечивающая непосредственное соединение всех компонент между собой. Данная схема позволяет обеспечить равномерное распределение нагрузки между компонентами системы и широкие возможности по выбору конфигурации. Хотя система построена по проверенным принципам, отработанным в нескольких поколениях массивов, она обладает полностью обновлённой современной аппаратной составляющей что обеспечивает высокую производительность.

Платформа VSP может состоять из 2 контрольных модулей (CU), каждый из которых может включать до 4 матричных коммутаторов. Матричный коммутатор соединяет между собой основные компоненты массива:

• Модуль обработки - VSD (Virtual Storage Director),
• Модуль подключения клиентов - FED (Front End Director),
• Модуль подключения дисков - BED (Back End Director)
• Кэш-память

Для надежности все компоненты устанавливаются в систему попарно.Минимальная конфигурация системы составляет:

• Одна пара внешних подключений (FED);
• Одна пара плат кэш-памяти (Cache), в которую можно установить минимум 32 ГБ кэша. Из них 16 ГБ будут выделены под данные, а оставшиеся 16 ГБ будут зарезервированы под служебные нужды (аналог управляющей памяти в массивах предыдущих поколений);
• Одна пара VSD-плат являющаяся арбитром системы.

В VSP для адресации данных используются специально выделенные процессоры Intel что позволяет оптимизировать загрузку специализированных процессоров ввода/вывода. При этом каждый процессор имеет свою собственную энергонезависимую память, в которой хранится служебная информация, например карта монтирования томов. В кэш-памяти резервируется пространство, в котором сохраняются служебные данные со всех процессоров ввода/вывода. В случае необходимости подключения внутренних дисков, добавляется пара плат BED. В случае роста потребностей в вычислительных ресурсах все внутренние мощности контроллерного модуля (CU) могут быть удвоены.

В отличие от решений других производителей все модули системы могут беспрепятственно взаимодействовать между собой, что исключает ситуацию более простой архитектуры СХД, когда кэш, порты ввода-вывода, порты подключения дисков физически могут быть использованы только одним контроллером, на котором они размещаются.

При использовании двух контрольных модулей (CU) 4 матричных коммутатора одного из них соединяются с 4-мя коммутаторами другого модуля по принципу «каждый с каждым».

Каналы подключения дисков используют современную технологию SAS2, которая обеспечивает большую эффективность использования канала и избавляет от критичной проблемы «сохранения петли» присущей технологии FC. Каждый жесткий диск SAS и твердотельный накопитель SSD оснащен двумя каналами SAS, поэтому при использовании технологии SAS при подключении дисковых полок не требуется дополнительного преобразования сигнала, присущего устаревшим технологиям подключения дисковых полок – FC.

При использовании двух контрольных модулей (CU) 4 матричных коммутатора одного из них соединяются с 4-мя коммутаторами другого модуля по принципу «каждый с каждым».

Если для решения поставленных задач требуется увеличение производительности системы - существует возможность динамического добавления процессоров, портов ввода-вывода, кэш-памяти и дисковой емкости. За счет этого достигается оптимальная производительность в средах открытых систем и мейнфреймов.

В системе реализовано логическое разделение ресурсов на виртуальные системы хранения при помощи механизма Hitachi Virtual Partition Manager. Данный функционал обеспечивает гибкое и эффективное разделение ресурсов, исходя из решаемых задач, а сегментирование кэш-памяти и портов способствует поддержке безопасной работы и управлению качеством обслуживания. С помошью данного продукта возможно разделить одну физическую систему хранения данных на несколько виртуальных, управляемых различными администраторами и имеющие выделенные ресуры.

Системы хранения данных разных производителей могут быть консолидированы в единую систему при помощи уникальных возможностей по виртуализации платформы VSP и программного обеспечения Hitachi Universal Volume Manager.

Доступность наиболее востребованных данных и ресурсов может быть значительно повышена за счет возможности динамического перемещения данных между уровнями хранения при помощи функционала Hitachi Dynamic Tiering.

С помощью механизма Hitachi Dynamic Provisioning, обеспечивающего динамическое выделение пространства для данных и виртуализации внутренних дисковых ресурсов в рамках единого виртуального пула, можно значительно повысить эффективность использования дисковой емкости системы.

Использование новейших модулей Flash Module Drive, содержащих 1,6 ТБ или 3,2 ТБ флэш-памяти и располагающих существенной вычислительной мощностью, позволяет обеспечить производительность системы хранения данных в сотни тысяч IOPS. При этом подобная производительность может быть достигнута силами лишь нескольких модулей, что позволяет существенно снизить энергопотребление, размеры и вес всего комплекса обработки данных.

Платформа характеризуется высокой надежностью, которая достигается за счет полного дублирования и возможности горячей замены комплектующих, таких как диски, контроллеры ввода/вывода, блоки питания и вентиляторы. Таким образом, в системе полностью отсутствуют единые точки отказа, что исключает простои и потерю данных при выходе из строя активных компонентов системы.

Высокий уровень доступности данных в средах VMware, Windows, Linux и Sun Solaris реализуется при помощи специального ПО Hitachi Dynamic Link Manager, которое обеспечивает аварийное переключение и восстановление путей, а также автоматическую балансировку нагрузки. Аварийное переключение на другой канал уменьшает риск финансовых потерь при сбое критически важных приложений. Автоматическое аварийное переключение и восстановление обеспечивает высокий уровень доступности данных. Приложения могут продолжать работать даже при отключении путей данных для проведения техобслуживания.

Приложения Hitachi ShadowImage и Hitachi Copy-on-Write Snapshot, предоставляют широкие возможности по созданию полных клонов томов и моментальных снимков данных на определенный момент времени, а также быстрого восстановления приложений.

Система поддерживает механизмы внешней синхронной и асинхронной репликации при помощи ПО Hitachi TrueCopy Synchronous и Hitachi Universal Replicator, что позволяет создавать территориально-распределенные катастрофоустойчивые решения, обеспечивающие непрерывную доступность данных и защищающие их от неконтролируемых внешних воздействий. При этом данные механизмы позволяют спроектировать исключительно отказоустойчивую инфраструктуру с возможностью разнесения данных на несколько центров обработки данных.

Уникальной особенностью платформы является функционал Hitachi High Availability Manager (HAM), который позволяет приложениям, использующим дисковый массив, переключаться на резервную систему хранения в режиме реального времени в случае выхода основного массива из строя. Процесс переключения прозрачен для серверов и приложений и не требует прерывания работы. Это решение представляет собой аппаратный кластер из систем хранения данных и гарантирует высокую доступность критически важных ресурсов.

Дисковый массив обладает возможностью как внешней репликации с возможностью разнесения данных на три площадки, так и внутренней, с возможностью создания полных копий данных (Shadow Image) и их снимков (Copy on Write Snapshot).

Использование 2.5-дюймовых дисков и отказ от больших батарей позволили существенно уменьшить вес системы, ее энергопотребление и габариты. Система является в 2 раза более экономичной в сравнении с предыдущим поколением USP V и в 3 раза более экономичной, чем ближайшие конкуренты в классе систем старшего уровня.

Охлаждение системы VSP осуществляется спереди назад, что позволяет встраивать ее в существующую систему горячих и холодных коридоров, и более эффективно использовать существующую систему охлаждения. Плотность хранения также возросла в 2.5 раза - в стандартную стойку 40 U умещается до 384 дисков при потреблении энергии всего 3.2 кВт. Это наивысшая плотность хранения и наименьшее энергопотребление в этом классе.

Технические характеристики дискового массива Hitachi VSP представлены в таблице