El controlador de volumen SAN IBM 2145 (SVC) es un dispositivo de virtualización en línea o "puerta de enlace". Se ubica de manera lógica entre los hosts y las matrices de almacenamiento, presentándose a los hosts como el proveedor de almacenamiento (destino) y a las matrices de almacenamiento como un gran host. El 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 apunta a 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 SVC en dos o más sitios ( agrupamiento extendido ) permite una protección básica contra desastres combinada con disponibilidad continua.
Los nodos SVC siempre están agrupados en clústeres, 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 Ethernet FCoE e iSCSI Gbit. La comunicación dentro del clúster incluye el mantenimiento de la integridad de la caché de lectura/escritura, el intercambio de información de estado y el reenvío de lecturas y escrituras a cualquier puerto. Estos puertos deben estar zonificados juntos.
La caché de escritura está protegida por 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 los grupos de E/S para mejorar el rendimiento. Los volúmenes también se pueden mover sin interrupciones entre los 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 sin interrupciones dentro de cada grupo de E/S u opcionalmente entre grupos de E/S dispersos. Los hosts deben tener instalados controladores de múltiples rutas , 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 sola máquina 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 extendido: una configuración de protección de sitio con 1 a 4 grupos de E/S, cada uno distribuido en dos sitios, más un sitio testigo
Dirección IP de servicio: una dirección IP que se utiliza para dar servicio a un nodo individual. Cada nodo puede tener una IP de servicio configurada.
Nodo de configuración: un nodo único que contiene la configuración del clúster y tiene la dirección IP del clúster asignada.
Consola maestra (o SSPC): una interfaz gráfica de usuario de administración para SVC hasta la versión 5.1, basada en WebSphere Application Server ; no se instala en ningún nodo SVC, sino en una máquina separada [1]
A partir de la versión 6.1 de SVC, ya no se utiliza una consola maestra (SSPC). La administración basada en la Web se realiza directamente en el nodo de configuración, mediante una interfaz gráfica de usuario HTML5 .
Disco virtual ( VDisk ): una unidad de almacenamiento que se presenta al host. La interfaz gráfica de usuario de la versión 6 se refiere a un disco virtual como un volumen.
Disco administrado (MDisk): una unidad de almacenamiento ( LUN ) de una matriz de discos externa real , virtualizada por el SVC. Un MDisk es la base para crear un disco virtual en modo imagen.
Grupo de discos administrados (Grupo de discos administrados): un grupo de uno o más discos administrados. Las extensiones de los discos administrados en un grupo de discos administrados son la base para crear un disco virtual en modo secuencial o en franjas. La GUI de la versión 6 se refiere a un grupo de discos administrados como un pool.
Extensión: una unidad discreta de almacenamiento; un MDisk se divide en extensiones; un VDisk se forma a partir de un conjunto de extensiones.
Cronología
Cronología del controlador de volumen IBM SAN 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 solicitar cada modelo, mientras que las barras de color azul claro muestran durante cuánto tiempo se continuó con el servicio estándar después de la retirada del mercado. 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 del SVC ostentaba el récord mundial del Storage Performance Council (SPC) en las pruebas comparativas de rendimiento del SPC-1, con un rendimiento de casi 275 000 IOPS (274 997,58) . En ese momento (octubre de 2008) no se había evaluado ningún subsistema de almacenamiento más rápido en las pruebas comparativas del SPC). [2] La prueba comparativa del SPC-2 también arrojó una medición líder a nivel mundial de un rendimiento de más de 7 GB/s.
La versión 5.1 alcanzó nuevos récords con un benchmark de clúster de 4 y 6 nodos con DS8700 como dispositivo de almacenamiento de respaldo. SVC rompió su propio récord de 274.997,58 SPC-1 IOPS 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 del SVC ostentaba el récord mundial del Storage Performance Council (SPC) en las pruebas comparativas de rendimiento del SPC-1, con un rendimiento de más de 500 000 (520 043,99) IOPS (E/S por segundo) utilizando 8 nodos SVC y Storwize V7000 como disco backend. En ese momento (enero de 2012) el SPC no había evaluado ningún subsistema de almacenamiento más rápido. [3]
Los resultados completos y los resúmenes ejecutivos se pueden consultar en el sitio web del SPC mencionado anteriormente. [nota 1]
La versión 7.x ofrece múltiples mejoras, entre ellas, 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 pérdida de rendimiento significativa. (Consulte 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 LUN SCSI 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 la extensión ).
Migración y agrupación de datos
SVC puede mover volúmenes de un pool 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 pools se pueden reducir o expandir eliminando o agregando capacidad de hardware, mientras se mantiene el acceso de E/S a los datos. Ambas funciones se pueden utilizar para una migración de hardware sin inconvenientes. La migración de un modelo SVC antiguo al modelo más reciente también es sin inconvenientes y no implica la 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 MDisk de este tipo se puede importar o eliminar 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 memoria caché reflejada de SVC, pero antes de que se desactiven en 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 memoria caché depende del modelo de hardware de SVC y de las opciones instaladas. La memoria 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 "activos" que no son compatibles con la memoria caché se mueven dinámicamente a unidades de estado sólido SSD , mientras que los datos compatibles con la memoria caché, así como los datos "fríos", se mueven a discos giratorios económicos. Easy Tier también supervisa y optimiza las cargas de trabajo de solo eje si no se conecta ningún almacenamiento de estado sólido. Idem, Easy Tier optimiza automáticamente las cargas de trabajo de estado sólido entre los 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. Estas se pueden utilizar para impulsar grupos de discos giratorios antiguos: Easy Tiering se activa automáticamente en grupos de capacidad de medios mixtos híbridos.
Aprovisionamiento fino
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 que no sean iguales a 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 fino está integrado en las funciones de FlashCopy que se detallan a continuación para proporcionar instantáneas que ahorran 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 clúster de alta disponibilidad y distribuida geográficamente que aprovecha la función de duplicación de discos virtuales en centros de datos a una distancia de 300 km. Los clústeres extendidos pueden abarcar 2, 3 o 4 centros de datos (topología en cadena o anillo, un clúster de 4 sitios que requiere 8 nodos de clúster). La coherencia del clúster está garantizada por un conjunto de votación por mayoría.
A partir de dos dispositivos de almacenamiento en dos centros de datos, SVC presenta una instancia lógica común. Las operaciones del lado del usuario, como la captura de instantáneas o el cambio de tamaño de LUN, se aplican en el nivel de instancia lógica. Las operaciones orientadas al hardware, como la compresión en tiempo real o la migración de hardware en vivo, se producen en el 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 ocurre 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 un movimiento de servidor virtual a gran distancia.
Acceso geográfico cruzado
Todos los nodos del clúster SVC en un clúster ampliado tienen acceso de lectura y escritura al hardware de almacenamiento en la ubicación reflejada, lo que elimina la necesidad de resincronización del sitio en caso de fallas de un solo nodo. Esta característica es mutuamente excluyente con el clúster ampliado mejorado y solo se recomienda para pares de nodos ampliados individuales.
Nodos de espera activa
Nodos potenciados que pueden asumir el rol de nodos fallidos en un clúster extendido o local en muy poco tiempo.
Clúster estirado mejorado
Una funcionalidad que optimiza las rutas de datos dentro de un clúster ampliado de distancia geográfica o metropolitana (consulte más 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 las operaciones de lectura y escritura. Por ejemplo, la desconexión de la escritura en caché a los dispositivos de almacenamiento siempre la realiza la copia de caché más cercana, a menos que su copia de caché de pares esté inactiva. Dos pares de nodos son el mínimo recomendado para un clúster ampliado mejorado.
Clúster estirado con copia dorada (DR de 3 sitios)
Un clúster ampliado que mantiene una copia de datos sincrónica o asincrónica adicional en un clúster ampliado independiente o en un dispositivo SVC o Storwize a distancias geográficas. La copia maestra es una protección contra desastres contra cortes de escala metropolitana que afecten al clúster ampliado en su totalidad. Se basa en la funcionalidad de espejo global o metropolitano con licencia.
Hiperintercambio
La capacidad de realizar una conmutación por error sin problemas en el acceso a los datos entre grupos o clústeres de E/S dispersos geográficamente. 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, ya 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. En el lado del servidor, Hyperswap funciona con la mayoría de los controladores multiruta nativos con compatibilidad 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.
Nivelación transparente de la nube
Los almacenes de datos de objetos compatibles con Swift y S3 se pueden utilizar como un nivel frío para instantáneas de volumen incrementales y archivos de volumen sin acceso a producción en vivo. Esto permite mantener copias de máquinas del tiempo por hora o archivar imágenes de máquinas virtuales, incluidos los volúmenes adjuntos, a un precio algo más cercano al de los medios de cinta. El soporte de almacenes de datos locales se proporciona a través de OpenStack Swift. El soporte de almacenes de datos externos se proporciona a través de Amazon S3 o Softlayer. La clasificación en la nube transparente externa utiliza de forma predeterminada el cifrado AES, que es una función 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 espacio ocupado del 50 % (garantizada) o hasta del 80 % (que se encuentra en las bases de datos 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 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. Fue inventada inicialmente por la empresa emergente adquirida Storwize Inc. [5] , que también sirvió como nuevo nombre para la familia de sistemas de almacenamiento de IBM derivados de SVC.
Se utiliza para crear una instantánea de 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 clon, que se desvincula automáticamente de su origen. Todas se basan en tecnología de copia en escritura optimizada .
Un volumen de origen puede tener hasta 256 destinos simultáneos. Los destinos se pueden hacer incrementales y se pueden construir estructuras de dependencia en cascada similares a árboles. Los destinos se pueden volver a aplicar a su origen o a cualquier otro volumen adecuado, también de diferente tamaño (por ejemplo, restableciendo los cambios de un comando de cambio de tamaño).
Proporciona una capacidad de reversión inspirada en la máquina del tiempo mediante puntos de consistencia granulares selectivos. El mecanismo de consistencia puede cubrir muchos LUN a la vez. La reversión requiere una licencia FlashCopy y el software Spectrum Control Snapshot.
Esto permite contar con 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 conectividad de alta latencia/alto ancho de banda, lo que permite un objetivo de punto de recuperación consistente con un RPO inferior a 1 segundo.
Global Mirror over IP: replicación remota a través de Internet
Utiliza la tecnología SANslide integrada en el firmware SVC para enviar tráfico de datos en espejo 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 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 (por defecto). El mecanismo de cifrado es AES-XTS de 256 bits. Las claves se generan localmente y se almacenan en unidades 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 la base de código del controlador de volumen SAN con almacenamiento interno para proporcionar un subsistema de almacenamiento de precio medio. [9] Los IBM Storwize V5000, V3700 y V3500 son modelos compatibles reducidos con menos caché/CPU/adaptadores y un conjunto reducido de características.
El IBM FlashSystem V9000 aprovecha el firmware SVC integrado con los cajones de estado sólido IBM FlashSystem .
En 2015, IBM renombró la funcionalidad de virtualización como Spectrum Virtualize , para alinearla con las convenciones de nombres de almacenamiento definido por software de IBM y resaltar el aspecto de interoperabilidad.
Productos que no son de IBM que ejecutan código SVC
IBM Subsystem Device Driver (SDD), un controlador de múltiples rutas para IBM System Storage, utilizado originalmente por IBM Enterprise Storage Server
^ Los números de rendimiento de "acceso a caché" o "ancho de banda" suelen ser mucho más altos, por ejemplo, "20 GBPS", pero son relativamente insignificantes ya que no se pueden lograr en escenarios del mundo real.
Referencias
^ abcde "Controlador de volumen SAN de almacenamiento del sistema IBM", Redbook SG24-6423-05 de IBM, 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 2012-11-19 . Consultado el 2012-01-31 .
^ Implementación de FlashSystem 840 con controlador de volumen SAN | IBM Redbooks. 30 de septiembre de 2016.
^ "Sala de prensa de IBM - 2010-07-29 IBM adquiere la empresa de almacenamiento Storwize para capacidades de compresión de datos - Estados Unidos". 03.ibm.com. 2010-07-29. Archivado desde el original el 4 de agosto de 2010. Consultado el 2012-11-07 .
^ "DS8000 Information Center". 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 discos unificados IBM Storwize V7000 y Storwize V7000". 03.ibm.com. Archivado desde el original el 11 de octubre de 2010. Consultado el 7 de noviembre de 2012 .
^ "Sistemas de discos unificados IBM Storwize V7000 y Storwize V7000". 03.ibm.com. Archivado desde el original el 7 de noviembre de 2010. Consultado el 7 de noviembre de 2012 .
^ "Actifio, socio de IBM en almacenamiento virtualizado, apunta a los 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 libros rojos de SVC, 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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