El controlador de volumen SAN (SVC) IBM 2145 es un dispositivo de virtualización en línea o "puerta de enlace". Lógicamente se ubica entre los hosts y los arreglos de almacenamiento, presentándose a los hosts como el proveedor de almacenamiento (destino) y presentándose a los arreglos de almacenamiento como un gran host. SVC está conectado físicamente a una o varias estructuras SAN.
El enfoque de virtualización permite reemplazos sin interrupciones de cualquier parte de la infraestructura de almacenamiento, incluidos los propios dispositivos SVC. También tiene como objetivo simplificar los requisitos de compatibilidad en entornos de almacenamiento y servidores muy heterogéneos. Por lo tanto, todas las funciones avanzadas se implementan en la capa de virtualización, lo que permite cambiar de proveedor de matrices de almacenamiento sin impacto. Finalmente, distribuir una instalación de SVC en dos o más sitios ( agrupación extendida ) permite una protección básica ante desastres junto con una disponibilidad continua.
Los nodos SVC siempre están agrupados, con un mínimo de 2 y un máximo de 8 nodos, y escalabilidad lineal. Los nodos son dispositivos montados en bastidor derivados de servidores IBM System x , protegidos por fuentes de alimentación redundantes y baterías integradas. Los modelos anteriores presentaban fuentes de alimentación externas respaldadas por baterías. Cada nodo tiene puertos Fibre Channel que se utilizan simultáneamente para el tráfico de datos entrante, saliente y dentro del clúster. Los hosts también se pueden conectar a través de puertos FCoE y iSCSI Gbit Ethernet. La comunicación dentro del clúster incluye mantener la integridad de la caché de lectura/escritura, compartir información de estado y reenviar lecturas y escrituras a cualquier puerto. Estos puertos deben estar divididos en zonas juntos.
La caché de escritura está protegida mediante la duplicación dentro de un par de nodos SVC, llamado grupo de E/S . Los recursos virtualizados (= volúmenes de almacenamiento presentados a los hosts) se distribuyen entre grupos de E/S para mejorar el rendimiento. Los volúmenes también se pueden mover sin interrupciones entre grupos de E/S, por ejemplo, cuando se agregan nuevos pares de nodos o se elimina tecnología anterior. Los pares de nodos siempre están activos, lo que significa que ambos miembros aceptan escrituras simultáneas para cada volumen. Además, todos los demás nodos del clúster aceptan y reenvían solicitudes de lectura y escritura que son manejadas internamente por el grupo de E/S apropiado. Las fallas de ruta o placa se compensan mediante una conmutación por error no disruptiva dentro de cada grupo de E/S u, opcionalmente, entre grupos de E/S dispersos. Los hosts deben tener instalados controladores de rutas múltiples , como IBM Subsystem Device Driver (SDD) [1] o controladores MPIO estándar .
SVC se basa en la arquitectura COMmodity PArts Storage System ( Compass ), desarrollada en el IBM Almaden Research Center . [1] La mayor parte del software se ha desarrollado en IBM Hursley Labs en el Reino Unido.
Terminología
Nodo: una única máquina de 1U o 2U.
Grupo de E/S: un par de nodos que duplican los comandos de escritura de cada uno.
Clúster: un grupo de 1 a 4 grupos de E/S administrados como una sola entidad.
Clúster ampliado: una configuración de protección de sitio con de 1 a 4 grupos de E/S, cada uno distribuido en dos sitios, además de un sitio testigo.
Dirección IP de servicio: una dirección IP utilizada para dar servicio a un nodo individual. Cada nodo puede tener configurada una IP de servicio.
Nodo de configuración: un nodo único que contiene la configuración del clúster y tiene la dirección IP del clúster asignada.
Master Console (o SSPC): una GUI de administración para SVC hasta la versión 5.1, basada en WebSphere Application Server ; no instalado en ningún nodo SVC, sino en una máquina separada [1]
A partir de SVC versión 6.1, ya no se utiliza una consola maestra (SSPC). La administración basada en web se realiza directamente en el nodo de configuración, utilizando una GUI HTML5 .
Disco virtual ( VDisk ): una unidad de almacenamiento presentada al host. La GUI de la versión 6 se refiere a un disco virtual como volumen.
Disco administrado (MDisk): una unidad de almacenamiento (un LUN ) de una matriz de discos externa real , virtualizada por el SVC. Un MDisk es la base para crear un VDisk en modo imagen.
Grupo de discos administrados: (Grupo de discos M) un grupo de uno o más discos M. Las extensiones de los MDisks en un grupo de MDisk son la base para crear un disco virtual en modo seccionado o secuencial. La GUI de la versión 6 se refiere a un grupo de discos administrados como grupo.
Extensión: una unidad de almacenamiento discreta; un MDisk se divide en extensiones; un disco virtual se forma a partir de un conjunto de extensiones.
Línea de tiempo
Cronograma para IBM SAN Volume Controller hasta agosto de 2019
Los diferentes modelos de SAN Volume Controller estuvieron disponibles para su compra poco después del día del anuncio mencionado. Las barras de color verde claro muestran el período de tiempo en el que se pudo pedir cada modelo, mientras que las barras de color azul claro muestran cuánto tiempo se continuó con el servicio estándar después de retirarse de la comercialización. La información mostrada está actualizada en agosto de 2019. Existen diferencias en las condiciones de servicio entre 2145 y 2147, pero no en el hardware.
Actuación
La versión 4.3 de SVC ostentaba el récord mundial del Storage Performance Council (SPC) para las pruebas comparativas de rendimiento SPC-1, con un rendimiento de casi 275.000 (274.997,58) IOPS . No existía ningún subsistema de almacenamiento más rápido evaluado por el SPC en ese momento (octubre de 2008). [2] El punto de referencia SPC-2 también arrojó una medición líder mundial de más de 7 GB/s de rendimiento.
La versión 5.1 logró nuevos récords con una prueba comparativa de clústeres de 4 y 6 nodos con DS8700 como dispositivo de almacenamiento respaldado. SVC rompió su propio récord de 274.997,58 IOPS SPC-1 en marzo de 2010, con 315.043,59 para el clúster de 4 nodos y 380.489,30 con el clúster de 6 nodos, récords que se mantuvieron hasta octubre de 2011.
La versión 6.2 de SVC ostentó el récord mundial del Storage Performance Council (SPC) para las pruebas comparativas de rendimiento SPC-1, devolviendo más de 500 000 (520 043,99) IOPS (E/S por segundo) utilizando 8 nodos SVC y Storwize V7000 como disco backend. No existía ningún subsistema de almacenamiento más rápido evaluado por el SPC en ese momento (enero de 2012). [3]
Los resultados completos y los resúmenes ejecutivos se pueden revisar en el sitio web del SPC mencionado anteriormente. [nota 1]
La versión 7.x proporciona múltiples mejoras, incluida la compatibilidad con CPU, caché y adaptadores adicionales. La caché optimizada funciona con una latencia de caída de 100 µs [4] y una latencia de acierto de caché de 60 µs, lo que permite que SVC funcione como interfaz para el almacenamiento de estado sólido IBM FlashSystem sin una penalización significativa del rendimiento. (Ver también: FlashSystem V9000).
Funciones incluidas (7.x)
Indirección o mapeo de LUN virtual a LUN físico
Los servidores acceden a SVC como si fuera un controlador de almacenamiento. Los SCSI LUN que ven representan discos virtuales (volúmenes) asignados en SVC desde un grupo de almacenamiento compuesto por uno o más discos administrados (MDisks). Un disco administrado es simplemente un LUN de almacenamiento proporcionado por uno de los controladores de almacenamiento que SVC está virtualizando. La capacidad virtual puede ser mayor que la capacidad física administrada, con un máximo actual de 32 PB, según la granularidad de la administración ( tamaño de extensión ).
Migración y agrupación de datos
SVC puede mover volúmenes de un grupo de capacidad ( grupo MDisk ) a otro mientras mantiene el acceso de E/S a los datos. El almacenamiento en caché de escritura y lectura permanece activo. Los grupos se pueden reducir o ampliar eliminando o agregando capacidad de hardware, manteniendo al mismo tiempo el acceso de E/S a los datos. Ambas funciones se pueden utilizar para una migración de hardware perfecta. La migración de un modelo SVC antiguo al modelo más reciente también es fluida y no implica copia de datos.
Importación y exportación de LUN existentes a través del modo de imagen
El "modo de imagen" es una representación de paso no virtualizada de un MDisk (LUN administrado) que contiene datos de cliente existentes; un disco MDisk de este tipo puede importarse o eliminarse sin problemas de un clúster SVC.
Caché de escritura rápida
Las escrituras de los hosts se reconocen una vez que se han confirmado en la caché reflejada de SVC, pero antes de pasar a los controladores de almacenamiento subyacentes. Los datos se protegen mediante la replicación en el nodo par en un grupo de E/S (par de nodos del clúster). El tamaño de la caché depende del modelo de hardware SVC y de las opciones instaladas. La caché de escritura rápida es especialmente útil para aumentar el rendimiento en configuraciones de almacenamiento de rango medio.
Clasificación automática por niveles (nivel fácil)
SVC selecciona automáticamente el mejor hardware de almacenamiento para cada fragmento de datos, según sus patrones de acceso. Los datos "calientes" no compatibles con la caché se mueven dinámicamente a unidades de estado sólido SSD , mientras que los datos compatibles con la caché, así como los datos "fríos", se mueven a discos giratorios económicos. Easy Tier también monitorea y optimiza las cargas de trabajo de solo eje si no hay almacenamiento de estado sólido conectado. Idem, Easy Tier optimiza automáticamente las cargas de trabajo de estado sólido entre medios Flash empresariales y de lectura intensiva.
Capacidad de unidad de estado sólido (SSD)
SVC puede utilizar cualquier dispositivo de almacenamiento SSD externo compatible o proporcionar sus propias ranuras SSD internas, hasta 32 por clúster. Estos se pueden utilizar para impulsar los grupos de discos giratorios antiguos: Easy Tiering se activa automáticamente en grupos de capacidad híbridos de medios mixtos.
Aprovisionamiento ligero
La capacidad de LUN solo se utiliza cuando se escriben datos nuevos en un LUN. Los bloques de datos iguales a cero no se asignan físicamente, a menos que existan datos anteriores distintos de cero. Durante la importación o durante las migraciones internas, los bloques de datos iguales a cero se descartan ( migración de grueso a fino ).
Además, el aprovisionamiento ligero está integrado en las funciones de FlashCopy que se detallan a continuación para proporcionar instantáneas que ocupan poco espacio.
Duplicación de disco virtual
Proporciona la capacidad de mantener dos copias redundantes de un LUN, implícitamente en diferentes controladores de almacenamiento.
Protección del sitio con Stretched Cluster
Una configuración de almacenamiento en clústeres de alta disponibilidad y distribuida geográficamente que aprovecha la función de duplicación de disco virtual en centros de datos dentro de un radio de 300 km. Los clústeres ampliados pueden abarcar 2, 3 o 4 centros de datos (topología en cadena o en anillo, un clúster de 4 sitios que requiere 8 nodos de clúster). La coherencia del grupo está garantizada por un conjunto de votos mayoritario.
Desde dos dispositivos de almacenamiento en dos centros de datos, SVC presenta una instancia lógica común. Las operaciones del lado del usuario, como instantáneas o cambio de tamaño de LUN, se aplican a nivel de instancia lógica. Las operaciones orientadas al hardware, como la compresión en tiempo real o la migración de hardware en vivo, se producen a nivel de instancia física.
A diferencia de la duplicación clásica, los LUN lógicos se pueden leer y escribir en ambos lados ( tándem ) al mismo tiempo, lo que elimina la necesidad de conmutación por error , cambio de rol o cambio de sitio como se encuentra en los productos de administración de Site Recovery. La función se puede combinar con Live Partition Mobility o VMotion para evitar el transporte masivo de datos durante el movimiento de un servidor virtual a una distancia metropolitana.
Acceso cruzado geográfico
Todos los nodos del clúster SVC en un clúster extendido tienen acceso de lectura/escritura al hardware de almacenamiento en la ubicación reflejada, lo que elimina la necesidad de resincronizar el sitio en caso de fallas de un solo nodo. Esta característica es mutuamente excluyente con Enhanced Stretched Cluster y solo se recomienda para pares de nodos extendidos únicos.
Nodos de espera activa
Nodos potenciados que pueden asumir la función de nodos fallidos en un clúster local o ampliado en muy poco tiempo.
Clúster extendido mejorado
Una funcionalidad que optimiza las rutas de datos dentro de un clúster extendido de distancia metropolitana o geográfica (ver arriba), útil cuando el ancho de banda entre sitios es escaso y se debe minimizar el tráfico entre sitios. SVC intentará utilizar la ruta más corta para lecturas y escrituras. Por ejemplo, la eliminación de la escritura en caché en dispositivos de almacenamiento siempre la realiza la copia de caché más cercana, a menos que su copia de caché del mismo nivel esté inactiva. El mínimo recomendado para un clúster ampliado mejorado es dos pares de nodos.
Clúster extendido con copia dorada (DR de 3 sitios)
Un clúster extendido que mantiene una copia de datos síncrona o asincrónica adicional en un clúster extendido independiente o un dispositivo SVC o Storwize a distancias geográficas. La copia dorada es una protección contra desastres contra interrupciones a escala metropolitana que afectan al Stretched Cluster en su conjunto. Se basa en la funcionalidad Metro o Global Mirror con licencia.
hiperintercambio
La capacidad de realizar una conmutación por error sin problemas en el acceso a datos entre grupos o clústeres de E/S geográficamente dispersos. Al igual que con Stretched Cluster , ambos lados aceptan escrituras simultáneas, pero los datos de la caché de escritura se reflejan localmente en ambos sitios a medida que los grupos de E/S se mantienen juntos. Hyperswap se puede combinar con Live Partition Mobility o VMotion para maximizar la disponibilidad de las aplicaciones. Del lado del servidor, Hyperswap funciona con la mayoría de los controladores nativos de rutas múltiples compatibles con ALUA . Hyperswap se basa en la funcionalidad Metro Mirror y requiere una licencia Metro Mirror, así como un mínimo de dos pares de nodos.
Niveles de nube transparente
Los almacenes de datos de objetos compatibles con Swift y S3 se pueden utilizar como nivel frío para instantáneas de volúmenes incrementales y archivos de volúmenes sin acceso a producción en vivo. Esto permite mantener copias de máquinas horarias o archivar imágenes de máquinas virtuales, incluidos los volúmenes adjuntos, a un precio algo más cercano al de los medios de cinta. La compatibilidad con el almacén de datos local se proporciona a través de OpenStack Swift. Amazon S3 o Softlayer proporcionan soporte para almacenes de datos externos. La organización en niveles de nube transparente fuera de las instalaciones utiliza de forma predeterminada el cifrado AES, que es una característica con licencia.
Características opcionales
Hay algunas funciones opcionales, con licencia independiente, por ejemplo, por TB: [1]
Compresión en tiempo real
Esta tecnología de reducción de datos en vuelo ofrece una reducción de la huella del 50 % (garantizada) o hasta el 80 % (que se encuentra en las bases de datos de Oracle). Al aprovechar el hardware de compresión dedicado, generalmente no tiene impacto en el rendimiento y se puede utilizar para bases de datos de alto rendimiento. La localidad temporal del algoritmo puede incluso aumentar el rendimiento de lectura en patrones de datos adecuados, como bases de datos SQL almacenadas en discos giratorios. La eficiencia de la compresión es igual a "zip" ( Lempel–Ziv–Welch ) con un diccionario muy grande y se puede predecir con precisión en petabytes utilizando la herramienta Comprestimator .
La compresión en tiempo real se puede combinar con Easy Tiering, Thin Provisioning y Virtual Disk Mirroring. Inicialmente fue inventado por la startup adquirida Storwize Inc., [5] que también sirvió como nuevo nombre para la familia de sistemas de almacenamiento IBM derivados de SVC.
Esto se utiliza para crear una instantánea del disco para realizar copias de seguridad/reversiones o pruebas de aplicaciones de un solo volumen. Las instantáneas requieren solo la capacidad "delta" a menos que se creen con volúmenes de destino completamente aprovisionados. FlashCopy viene en tres versiones: instantánea, volumen de copia de seguridad y clonación, que se desvincula automáticamente de su fuente. Todos se basan en tecnología optimizada de copia en escritura .
Un volumen de origen puede tener hasta 256 destinos simultáneos. Los objetivos se pueden hacer incrementales y se pueden construir estructuras de dependencia en forma de árbol en cascada. Los objetivos se pueden volver a aplicar a su origen o a cualquier otro volumen apropiado, también de diferente tamaño (por ejemplo, restablecer cualquier cambio de un comando de cambio de tamaño).
La copia en escritura se basa en un mapa de bits con un tamaño de grano configurable , a diferencia de un diario . [1]
Reversión de FlashCopy (máquina del tiempo)
Proporciona una capacidad de reversión inspirada en la máquina del tiempo utilizando puntos de consistencia selectivamente granulares. El mecanismo de coherencia puede abarcar muchos LUN a la vez. La reversión requiere una licencia FlashCopy y el software Spectrum Control Snapshot.
Esto permite un sitio remoto de recuperación ante desastres a una distancia de miles de kilómetros. Cada relación de Global Mirror se puede configurar para alta latencia/bajo ancho de banda o para alta latencia/alta conectividad de ancho de banda; esta última permite un RPO objetivo de punto de recuperación consistente por debajo de 1 segundo.
Global Mirror sobre IP: replicación remota a través de Internet
utiliza la tecnología SANslide integrada en el firmware SVC para enviar tráfico de datos reflejados a través de un enlace TCP/IP, mientras maximiza la eficiencia del ancho de banda de ese enlace. Esto puede dar como resultado una aceleración de la transferencia de datos de 100 veces en largas distancias. [7]
SVC y otros dispositivos basados en Spectrum Virtualize pueden cifrar datos de forma transparente en cualquier medio local, almacenamiento adjunto virtualizado o nivel de nube (de forma predeterminada). El mecanismo de cifrado es AES-XTS de 256 bits. Las claves se generan localmente y se almacenan en memorias USB extraíbles o se obtienen de un servicio de gestión del ciclo de vida de las claves. Ambas opciones son mutuamente excluyentes.
Otros productos que ejecutan código SVC
El 7 de octubre de 2010, IBM anunció el IBM Storwize V7000 , el primer miembro de la familia Storwize . [8] Storwize utiliza el código base del controlador de volumen SAN con almacenamiento interno para proporcionar un subsistema de almacenamiento de precio medio. [9] IBM Storwize V5000, V3700 y V3500 son modelos compatibles reducidos con menos caché/CPU/adaptadores y un conjunto reducido de características.
IBM FlashSystem V9000 aprovecha el firmware SVC integrado con los cajones de estado sólido IBM FlashSystem .
En 2015, IBM cambió el nombre de la funcionalidad de virtualización a Spectrum Virtualize , para alinearla con las convenciones de nomenclatura de almacenamiento definidas por software de IBM y resaltar el aspecto de interoperabilidad.
Productos que no son de IBM que ejecutan código SVC
El dispositivo Actifio Protection and Availability Storage (PAS) incluye elementos de código SVC para lograr una amplia interoperabilidad. [10] La plataforma PAS abarca respaldo, recuperación ante desastres y continuidad del negocio, entre otras funciones.
Ver también
IBM Subsystem Device Driver (SDD), un controlador de rutas múltiples para IBM System Storage, utilizado originalmente por IBM Enterprise Storage Server
^ Las cifras de rendimiento de "impacto de caché" o "ancho de banda" suelen ser mucho más altas, por ejemplo, "20 GBPS", pero carecen relativamente de significado ya que no se pueden lograr en escenarios reales.
Referencias
^ abcde "Controlador de volumen SAN de IBM System Storage", Redbook de IBM SG24-6423-05, págs.12.
^ "Resultados del SPC de SVC Rel 4.3". Archivado desde el original el 6 de febrero de 2007 . Consultado el 13 de febrero de 2007 .
^ "Resultados del SPC de SVC Rel 6.2" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 19 de noviembre de 2012 . Consultado el 31 de enero de 2012 .
^ Implementación de FlashSystem 840 con controlador de volumen SAN | Libros rojos de IBM. 30 de septiembre de 2016.
^ "Sala de noticias de IBM - 29 de julio de 2010 IBM adquiere la empresa de almacenamiento Storwize para capacidades de compresión de datos - Estados Unidos". 03.ibm.com. 29 de julio de 2010 . Consultado el 7 de noviembre de 2012 .
^ "Centro de información DS8000". Publib.boulder.ibm.com . Consultado el 7 de noviembre de 2012 .
^ "Productos de optimización de WAN | SANSlide de 4BridgeWorks". Archivado desde el original el 9 de diciembre de 2013.
^ "Sistemas de disco unificados IBM Storwize V7000 y Storwize V7000". 03.ibm.com . Consultado el 7 de noviembre de 2012 .
^ "Sistemas de disco unificados IBM Storwize V7000 y Storwize V7000". 03.ibm.com . Consultado el 7 de noviembre de 2012 .
^ "Actifio, socio de IBM en almacenamiento virtualizado, objetivo de MSP". www.mspmentor.net. Archivado desde el original el 4 de noviembre de 2012 . Consultado el 10 de enero de 2013 .
enlaces externos
Enlaces a SVC Redbooks, información y actualizaciones
Página oficial de virtualización de almacenamiento de IBM
Página oficial de IBM SAN
Página oficial de IBM Redbooks para SVC
Página oficial de IBM Redbooks para Storwize V7000
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