Пару месяцев назад компания «Рэйдикс» получила возможность поработать со свежими накопителями Seagate EXOS, разработанными для задач корпоративного класса. Их отличительная особенность заключается в гибридном устройстве накопителя — в нем совмещены технологии обычных жестких дисков (для основного хранилища) и твердотельных накопителей (для кэширования горячих данных).

У нас уже был положительный опыт применения гибридных дисков от Seagate в составе наших систем — пару лет назад мы внедряли решение для частного ЦОДа совместно с партнером из Южной Кореи. Тогда на тестах использовался бенчмарк Oracle Orion, и полученные результаты не уступали All-Flash массивам.

В этом материале мы посмотрим как устроены накопители Seagate EXOS с технологией TurboBoost, оценим их возможности для задач корпоративного сегмента, и проверим производительность на смешанной нагрузке.

Задачи корпоративного сегмента

Существует более-менее устойчивый круг задач, который можно обозначить как задачи хранения данных в корпоративном (или enterprise) сегменте. К ним традиционно относят: функционирование CRM-приложений и ERP-систем, работу почтовых и файловых серверов, операции резервного копирования и виртуализации. С точки зрения СХД, реализация таких функций характеризуется потоком смешанной нагрузки, с явным преобладанием случайных запросов.

Помимо этого, в enterprise-сегменте активно развиваются такие ресурсоемкие направления как многомерная аналитика OLAP (Online Analytical Processing) и обработка транзакций в режиме реального времени (OLTP, Online Transaction Processing). Их особенность заключается в том, что они в большей степени опираются на операции чтения, чем на операции записи. Создаваемая ими нагрузка — интенсивные потоки данных с небольшим размером блока — требует высокой производительности от системы.

Роль всех перечисленных функций стремительно возрастает. Они перестают быть вспомогательными блоками в процессах создания ценности и переходят в раздел ключевых составляющих продукта. Для многих форм бизнеса это становится важным компонентом формирования конкурентного преимущества и рыночной устойчивости. В свою очередь, это значительно повышает требования к ИТ-инфраструктуре компаний: техническое оснащение должно обеспечивать максимальную пропускную способность и минимальное время отклика. Для обеспечения необходимой производительности в таких ситуациях выбирают All-Flash системы или системы гибридного хранения с функцией SSD-кэширования или тиринга.

Помимо этого возникает еще один характерный для enterprise-сегмента фактор — жесткие требования по экономической эффективности. Вполне очевидно, что приобретение и обслуживание All-Flash массивов могут позволить себе далеко не все корпоративные структуры, поэтому многим компаниям приходится немного уступать в производительности, но приобретать гораздо более выгодные по цене решения. Эти условия сильно смещают рыночный фокус в сторону гибридных решений.

Принцип гибрида или технология TurboBoost

Принцип использования гибридных технологий сейчас уже хорошо знаком широкой аудитории. Он говорит о возможности использования разных технологий для получения дополнительных выгод в итоговом результате. В гибридных СХД сочетаются сильные стороны твердотельных накопителей и классических жестких дисков. На выходе мы получаем оптимизированное решение, где каждый компонент работает со своей задачей: HDD используется для хранения основного объема данных, а SSD — для временного содержания «горячих данных».

По данным агентства IDC, в регионе EMEA около 45.3% рынка составляют гибридные СХД. Такая популярность определяется тем, что при сравнительной производительности стоимость таких систем существенно ниже, чем у решений на базе SSD, а цена за каждый IOps отстает на несколько порядков.

Этот же гибридный принцип может быть реализован непосредственно на уровне накопителя. Компания Seagate первой воплотила эту идею в виде SSHD (Solid State Hybrid Drive) носителей. Такие диски приобрели относительную популярность на потребительском рынке, но в b2b-сегменте они встречаются не так часто.

Текущее поколение этой технологии в компании Seagate идет под коммерческим названием TurboBoost. Для корпоративного сегмента компания использует технологию TurboBoost в линейке дисков Seagate EXOS, которые имеют повышенные показатели надежности и оптимальное сочетание производительности и экономичности. Собранная на основе таких дисков СХД будет по итоговым характеристикам соответствовать гибридной конфигурации, при этом кэширование «горячих» данных происходит на уровне накопителя и выполняется за счет возможностей прошивки.

В дисках Seagate EXOS для локального SSD кэша используется встроенная eMLC (Enterpise Multi-Level Cell) NAND-память объемом 16 ГБ, которая характеризуется значительно большим ресурсом перезаписи, чем MLC потребительского сегмента.

Совместная полезность

Получив в свое распоряжение 8 накопителей Seagate EXOS 10E24000 объемом 1.2 ТБ, мы решили проверить их продуктивность в составе нашей системы на базе RAIDIX 4.7.

Внешне такой диск выглядит как стандартный HDD: металлический кейс 2,5-дюймового формата с фирменной этикеткой и стандартными отверстиями для крепежа.



Накопитель оборудован SAS3 интерфейсом 12 Гбит/с, позволяющим эффективно работать с двумя контроллерами системы хранения. Также стоит отметить, что этот интерфейс обладает большей глубиной очереди, чем SATA3.



Отметим, что с точки зрения управления такой диск в СХД представляется единым носителем, в котором пространство хранения не разделяется на области HDD и SSD. Это исключает необходимость использования программного SSD-кэша и упрощает конфигурацию системы.

В качестве прикладного сценария для готового решения рассматривалась работа с нагрузкой от типовых корпоративных приложений.

Главная ожидаемая выгода от создаваемой СХД — эффективность работы на смешанных нагрузках с преобладанием операций чтения. Программно-определяемые СХД RAIDIX отличаются высокой производительностью при работе с последовательной нагрузкой, а накопители Seagate с технологией TurboBoost помогают оптимизировать работу со случайными запросами.

Для выбранного сценария это выглядит следующим образом: эффективность работы со случайной нагрузкой от баз данных и других прикладных задач будет гарантироваться SSD-элементами, а специфика программного обеспечения позволит сохранить высокую скорость обработки последовательной нагрузки от восстановления БД или загрузки данных.

При этом, вся система выглядит привлекательной по соотношению цены и производительности: недорогие (относительно All-Flash) гибридные накопители хорошо сочетаются с гибкостью и экономичностью программно-определяемой СХД, построенной на стандартном серверном оборудовании.

Тестирование производительности

Тестирование проводилось при помощи утилиты fio v3.1.

Последовательность минутных fio-тестов по 32 потока с глубиной очереди 1.
Смешанная нагрузка: 70% чтения и 30% записи.
Размер блока от 4k до 1MB.
Нагрузка на зону размером 130 Гб.

Результаты тестов

Система на базе RAIDIX 4.7 с 8 накопителями Seagate EXOS 10e2400 показывает суммарную производительность до 220 000 IOps на чтение/запись блоком 4k.

Заключение

Накопители с технологией TurboBoost открывают новые возможности для пользователей и производителей систем хранения данных. Использование локального SSD-кэша значительно повышает производительность системы при несущественном увеличении затрат на приобретение накопителей.

Проведенные тесты накопителей Seagate в СХД под управлением RAIDIX показали уверенно высокий уровень производительности на смешанном паттерне нагрузки (70/30), моделирующем приблизительные требования прикладных задач в корпоративном сегменте. При этом была достигнуты показатели в 150 раз превышающие предельные значения HDD накопителей. Здесь стоит отметить, что расходы на приобретения СХД по такой конфигурации составляют около 60% от стоимости сопоставимого All-Flash решения.

Ключевые показатели

• Уровень годовых отказов диска составляет менее 0.44%
• На 40% дешевле All-Flash решения
• В 150 раз быстрее HDD
• До 220 000 IOps на 8 накопителях