IBM Storage rešenja i NVMe tehnologija primena u poslovnom svetu

Bavljenje IT infrastrukturom, od toga više od 15 godina u finansijskom sektoru u Srbiji, pruža jedinstvenu priliku da se iz prvog reda prati razvoj disk storage rešenja i njihova primena u konkretnim poslovnim aplikacijama, da sa učestvuje u izboru, implementaciji, eksploataciji, zameni, unapređenju u „živim“ i zahtevnim produkcionim okruženjima

Razvoj procesora bio je uvek u prvom planu, što zbog marketinga što zbog licenciranja poslovnog softvera (neretko na bazi procesorskih jezgara ili broja celih procesora), a disk storage rešenja neretko su bila u zapećku. Međutim, svako ko se iole bavio dizajnom data centara i hardverskim rešenjima za savremene poslovne aplikacije, zna da je tajna upravo u balansu svih komponenti koje učestvuju u procesima kako transakcionih, tako i analitičkih i drugih poslovnih rešenja. Koja je to mera, koliko jezgara s koliko radne memorije, koji lokalni diskovi za podizanje operativnog sistema ili hipervizora, koji disk storage podsistem, s kojim interfejsima – sve su to bila pitanja od milion dolara (ili najmanje par stotina hiljada, koliko već dugo koštaju tzv. enterprise sistemi).

Biznis će od razvojnog tima tražiti funkcionalnosti skladištenja i čitanja sve više i više podataka i to za sve kraće vreme

A pitanje koje se nameće svakom IT menadžeru, infrastrukturnom arhitekti, sistem administratoru jeste: šta je ono što će mi za planirani budžet doneti najbolje rezultate, i što će biti aktuelno za pet ili sedam godina (koliko je već knjigovodstvo zamislilo da traje amortizacija te opreme)? Dodatno, koja tehnologija je aktuelna, koja će animirati administratore, koji ionako (zbog dugogodišnjeg pritiska na broj zaposlenih) rade mnogo poslova i ne stižu da se specijalizuju u dovoljnoj meri za tehnologije koje se pojavljuju skoro svakodnevno? NVMe je u svetu disk storage rešenja upravo to nešto novo, nešto što tehnološki ima smisla, nešto što zaokružuje u potpunosti malu revoluciju koju su nam SSD drajvovi doneli pre samo nekoliko godina.

Šta donosi NVMe tehnologija

Koji to „izazov“ (stari dobri IT eufemizam za reč „problem“) NVMe tehnologija, pogotovo u svetu mid‑range i high‑end disk storage sistema, rešava, a da nije već bio rešen all‑flash i hibridnim rešenjima? Ispostavilo se u praksi, i to ne samo u hiper data centrima već i ovde, „kod nas“, u sasvim običnim korporativnim okruženjima, da potrebe poslovnih aplikacija mogu da budu veće nego što SSD tehnologija na SAS interfejsu može da pruži. Nivo komfora na koji su nas navikle moderne Web aplikacije, analitika nadohvat ruke, vizuelizacija izveštavanja s velikog broja izvornih podataka, prediktivna analiza, sve veći broj servisa koji su sve bliže 24 x 7 režimu rada – sve to zahteva da se iz IT infrastrukture izvuče i poslednja dostupna kap performansi.

Kompozitni upiti, tesni rasporedi sleda operacija zahtevaju uštede u vremenu realizacije još veće nego što je kvantni skok prelaska sa HDD na SDD tehnologiju doneo. A SSD je, pogotovo u svojoj enterprise klasi proizvoda, doneo to da je usko grlo postao interfejs za komunikaciju između procesora i skladišta podataka (SSD medijuma odnosno ugrađenog kontrolera na samom SSD drajvu).

NVMe (Non Volatile Memory Express) upravo se bavi prevazilaženjem ograničenja koja interfejsi poput SAS i SATA sa sobom nose. SAS interfejs, u svojoj aktuelnoj iteraciji dostupnoj u raspoloživim sistemima proizvođača (SAS‑3, iz 2013), ima propusnu moć do 12 Gb/s. Čak i SAS‑4, standard usvojen 2017. (još uvek ne postoji u lokalno dostupnim komercijalnim rešenjima), može da propusti do 24 Gb/s. NVMe, s druge strane, ima propusnu moć od 1 Gbps po kanalu, što u standardnim konfiguracijama od 16 ili 32 kanala već u startu donosi očiglednu prednost. Kada se uzme u obzir i mnogo veći nivo paralelizma (inherentno u dizajnu), kao i veći broj komandi u redu (254 za SAS a 65.000 za NVMe), i prestanak potrebe za mehanizmima za sprečavanje zaključavanja, prednosti NVMe u odnosu na „tradicionalni“ SAS veoma su očigledne.

Kada se bolje razmisli, to i nije iznenađenje, jer se industrija do sada bavila pokušajem da „upakuje“ novu tehnologiju medija (solid state) u protokol pisan za „stare“, rotacione, mehaničke diskove. Tek primenom kompletnog rešenja, onog koje je raskrstilo sa svim nepotrebnim prtljagom iz mehaničke prošlosti (SCSI), oslobađa se pun potencijal mini‑revolucije koju je solid state tehnologija donela.

IBM kao lider rešenja na bazi NVMe tehnologije

Da li je u pitanju samo akademska prednost ili stvarna korist koja može da se oseti u realnom životu korporacije? Dobar DBA će, uz pomoć sysadmin‑a zaduženog za serversku i storage infrastrukturu, izvući iz postojećih disk storage sistema maksimum, optimizovaće upite, particionisati bazu, kreirati indekse i smestiti ih na pravo mesto na  storagedisk rešenju, podesiti hipervizor u skladu s preporukom, dodeliće virtuelnom serveru i bazi podataka optimalne procesorske i memorijske resurse i reći: „To je to, iz ovoga se više ne može izvući ni kap performansi“. Biznis će, s druge strane, od razvojnog tima tražiti nove funkcionalnosti koje zahtevaju skladištenje i čitanje sve više i više podataka i to za sve kraće vreme.

Gledao sam u praksi administratore baza podataka i njihove menadžere, koji su zaduženi da biznisu omoguće dalji razvoj, kako oduševljeno gledaju performanse testnih sistema baziranih na NVMe tehnologiji, dok uspevaju iz njih da izvuku te dodatne tražene sekunde i minute skraćenja upita ili obrada. Procesori takvih sistema imaju merljivo manje uzalud bačenih ciklusa dok čekaju podatke za obradu, što direktno utiče i na njihov broj, a samim tim i potrebu za licencama baze podataka koju opslužuju. NVMe tehnologija donela je izmenu interfejsa i finansijski ne predstavlja toliki kvantni skok (ako ga uopšte i ima) kao što je SSD tehnologija donela u odnosu na HDD.

StorageDisk sistemi raspoloživi u regionu, čak i u tzv. mid‑range segmentu, proizvođača koji su prvi primenili NVMe tehnologiju, (IBM među njima kao lider) omogućavaju korisnicima da, možda prvi put stvarno, „skroje“ rešenje u skladu sa svojim potrebama. Korisnik može da konfiguriše sistem koji će imati NVMe kao osnovni i jedini protokol za komunikaciju do dela kapaciteta rezervisanog za najzahtevnije aplikacije (mission critical), zatim preko SAS do SSD/HDD kapaciteta za srednje zahtevne i najzad, preko NL‑SAS (u principu SATA sa SAS vezom ka kontroleru) za deo koji predstavlja „jeftin“ kapacitet za najmanje zahtevnu primenu. Operativni sistemi već dugo u potpunosti podržavaju direktnu NVMe komunikaciju (Linux, Windows), kako direktno preko PCIe busa, tako i korišćenjem NVMeoF ( over FabricNVMe), bilo preko FC (Fibre Channel), Ethernet ili Infiniband nosećeg protokola. Takve end‑to‑end NVMe konfiguracije jedine omogućavaju pravu zaštitu investicije u ovim vremenima brzih promena tehnologija.

Dodatno, a što predstavlja možda i najveću prednost za korisnike u regionu, skoro sve funkcionalnosti i tehnologije koje su ranije bile isključivo rezervisane za high‑end proizvode, sada su dostupne i u segmentu koji je primereniji potrebama lokalne industrije. Tako, na primer, IBM nudi  end‑to‑endNVMe već u seriji Storwize V5100, doskoro smatranoj višom osnovnom klasom, dok zahtevnijim korisnicima na raspolaganju stoje i rešenja iz mid‑range i high‑end segmenta, kao što su Storwize V7000 ili FlashSystem 9100.

Iako se ovi proizvodi klasifikuju u „velikom svetu“ kao entry ili mid‑range, njihove karakteristike uveliko prevazilaze one koje su doskoro bile rezervisane samo za high‑end rešenja u tradicionalnim SSD/HDD tehnologijama. Paradigma se promenila, mnogi korisnici mogu sve svoje potrebe za deljenim  storagedisk rešenjima danas da realizuju u četvrtini ili osmini standardnog IT rack ormara, umesto pomoću nekoliko stotina kilograma diskova u više rack ormara koji im zauzimaju dobar deo data centra.

Koliko je važno bilo do kraja zaokružiti tehnologiju solid state (flash) medija za prenos i skladištenje, možda najbolje pokazuje i poređenje vremena „čekanja“ na podatke (latency) za različite komponente (od procesora i njegovih registara, preko keš memorije, najnovije Optane, VNMe, SSD, HDD pa sve do IP linkova, lokalnih i međunarodnih), skalirano na ljudski razumljive veličine. Naime, primetio sam, u razgovorima sa IT stručnjacima, da korišćenje veličina kao što su „jedna nanosekunda“ ili „dve mikrosekunde“ ne daju dobru sliku o tome šta znači prelazak sa hiljaditog na milioniti deo nekog vremena u realnom životu. Ali, ako se jedan takt procesora prikaže kao jedna „ljudska“ sekunda, i zatim sva ostala vremena skaliraju u skladu s tim, dobije se slika koja mnogo plastičnije prikazuje šta znači preći sa HDD na SSD, koje su prednosti veće radne memorije ili većeg L3 procesorskog keša.

NVMe tehnologija donosi dodatna ubrzanja u odnosu na SAS SSD, ali pre svega omogućava da se ionako brz pristup podacima poboljša i povećanjem propusne moći.

IBM Storage portfolio

Šta IBM nudi u oblasti NVMe baziranih  storagedisk platformi, a da je primereno i po veličini i po ceni potrebama lokalnog tržišta, od malih i srednjih preduzeća, preko korporacija u oblasti finansija, proizvodnje i trgovine pa sve do državnih, akademskih i naučnoistraživačkih institucija? Izbor je veliki i, što je posebno interesantno, ne zahteva velike inicijalne investicije. Osnovni proizvod koji u sebi ima podršku za end‑to‑end NVMe, jeste serija IBM Storwize V5100. Ovaj entry model nudi karakteristike koje su doskoro bile vezivane za high‑end sisteme, s kapacitetom koji može da se proširi do preko 700 drajvova, sa izborom NVMe, SAS i NL‑SAS modula i sa sigurnošću da je investicija zaštićena u narednom amortizacionom periodu i to s najnovijom tehnologijom.

Povezivanje je moguće bilo putem FC (Fiber Channel), bilo putem FCoE ili SCSI protokola, što štiti korisnika od investiranja u transportnu infrastrukturu. Sve napredne funkcionalnosti i mehanizmi upravljanja, automatizacije i integracije podržani su čak i u „osnovnom paketu opreme“. Malo je (ukoliko ih uopšte i ima) korisnika kojima će realno biti potrebno više od onoga što ovo rešenje nudi. Za one koji ipak imaju veće aspiracije od 576 GB keša i maksimuma od 23 PB upravljivog kapaciteta, IBM nudi i „jače“ platforme – Storwize V7000 i FlashSystem 9100, koje pored podrške za NVMe protokol, pružaju i tzv. flash core module koji u sebi sadrže i komponente zadužene za in line kompresiju i enkripciju podataka, garantujući nivo redukcije od najmanje 2 : 1 (u zavisnosti od strukture podataka, ovaj koeficijent može biti i mnogostruko veći).

Mnoge potrebe za deljenim storagedisk rešenjima danas se realizuju u četvrtini ili osmini standardnog IT rack ormara, umesto pomoću nekoliko stotina kilograma diskova u više ormara

Ove platforme nude još veće kapacitete i to u čisto NVMe konfiguraciji (od nekoliko desetina do stotina TB NVMe), s proširenjima u formi SAS i NL‑SAS diskova za manje zahtevne aplikacije. Teško je zamisliti korisnika u zemlji, čak i u regionu, koji bi imali realne zahteve i blizu, a kamoli veće nego što ovi proizvodi mogu da ponude. Ono što je zajedničko za sve navedene IBM storagedisk platforme jeste to da dodatno omogućavaju iskorišćenje postojećih korisničkih „standardnih“  storagedisk rešenja, čak i drugih proizvođača, putem njihove eksterne virtuelizacije. Na taj način,  storagedisk koji još nije „za bacanje“ ali ne zadovoljava zahteve savremenih aplikacija, može da nasledi sve napredne funkcionalnosti novih rešenja, a migracija podataka omogućena je „na živo“, bez prekida u radu aplikacija.

NVMe predstavlja prirodan i konačan korak ka upotpunjavanju palete alata za kreiranje savremenog i efikasnog data centra koji će omogućiti isporuku bržih poslovnih aplikacija, agilnost u implementaciji i, pre svega, zaštitu investicije na duže staze. I, što je još i najvažnije, tehnologija je dostupna odmah, bez potrebe za menjanjem cele ili većeg dela IT infrastrukture, a ekonomska korist uveliko nadmašuje cenu implementacije. IBM rešenja su, standardno, u prvim redovima ponude, sa stogodišnjim iskustvom u primeni najnovijih tehnologija u realnim poslovnim okruženjima.

Korisna adresa: rs.ingrammicro.eu

Ovaj tekst je deo PC Press specijala posvećenog Data centrima. Kompletan specijal je potpuno besplatan za čitanje i možete ga čitati u digitalnoj čitaonici ili ga preuzeti direktno odavde u PDF formatu.