自一年半前(2015/12)宣布併入NetApp旗下後,SolidFire的SF系列全快閃儲存陣列產品,便憑藉著嶄新的產品架構,為NetApp的快閃儲存產品線注入了新的活力。

我們這次介紹的SF4805是SF系列入門款式,每臺節點可提供5萬IOPS效能與4.8TB容量,藉由專屬Element OS軟體的Scale-Out架構,可組成從4節點到100節點的儲存叢集,並且支援原生的iSCSI儲存應用,或搭配光纖通道閘道器支援FC SAN環境,還擁有精細的效能調節功能,以及豐富、完整的資料服務功能。

這款SF4805是NetApp SolidFire的基本機型,每臺節點為含有10臺SSD的1U機箱,可提供5萬IOPS效能與4.8TB原生容量,基本組態是4節點叢集,最高可擴充到100臺節點,提供500萬IOPS與480TB容量。

基於iSCSI的大型儲存叢集環境

SolidFire本身是2010年成立的年輕公司,如同許多晚近投入全快閃儲存領域的新創廠商,SolidFire也是從可分散式叢集儲存架構,以及基於通用伺服器硬體的軟體定義式產品型態切入,發展出自己的全快閃儲存陣列。藉由分散式儲存叢集架構,可獲得靈活的Scale-Out擴展能力,而基於通用硬體的軟體定義架構,則有助於降低成本、並便於升級硬體規格。

儘管其他全快閃儲存陣列產品也同樣標榜Scale-Out,以及軟體定義等特性,但SolidFire有個與眾不同的特點——一開始便是以基於乙太網路的iSCSI架構為目標,雖然SolidFire也提供了透過FC閘道器節點介接FC SAN環境的選項,但iSCSI才是SolidFire的原生支援協定。

相較於其他廠商基於FC SAN的產品架構,SolidFire選擇iSCSI的優點,主要是可藉由乙太網路建構出超大規模的叢集,可提供最大100節點的叢集組態,從而獲得可隨節點數增加而線性增長,最高達到千萬IOPS等級效能,以及10PB等級容量的龐大擴展能力,而其他Scale-Out型式全快閃儲存陣列的擴展能力便遠不及此(其他基於FC SAN架構的Scale-Out全快閃儲存陣列,大多只提供最大8~16節點的擴展能力)。

事實上,SolidFire最初設定的銷售對象是大型的服務供應商,而非一般企業,透過這種基於乙太網路與iSCSI協定所帶來的龐大叢集擴展能力,來因應服務供應商的需求。後來隨著企業需求的提高,也適用於這樣的大規模Scale-Out擴展架構。

突出的I/O效能調節能力

SolidFire這類軟體定義儲存廠商的核心技術,是儲存系統軟體。就功能來說,SolidFire的Element OS軟體提供的功能,大多是其他全快閃儲存供應商也能提供的,包括整合Thin Provisioning、壓縮、重複資料刪除等資料縮減技術,以及快照、Clone與遠端複製等資料服務功能。不過SolidFire在此之外,還能提供較其他同類產品精細的服務品質管理(QoS)。

藉由專屬的Element OS系統軟體,用戶可以為SF系列儲存陣列的個別Volume,分別設定IOPS效能等級,還能分為最小、最大與爆發(burst)等3種效能等級設定。

而在最新的v9版Element OS當中,更進一步將SolidFire獨門的QoS功能,帶進VMware VVols架構中,也為VMware虛擬化環境的應用,提供精細、靈活的I/O效能調節能力。

SolidFire SF4805儲存組態

SolidFire SF系列是非常典型的「軟體定義式」儲存設備,儲存節點本身由市售標準規格的SSD與1U x86伺服器組成,完全依靠專屬的Element OS作業系統軟體,來將儲存節點硬體的運算能力與SSD儲存空間,組成分散式架構的全快閃儲存叢集系統。

SolidFire在今年調整了產品線,我們去年曾介紹過的入門機型SF2405,已經在今年初停止銷售,SolidFire另在6月初新增一款容量更高的新款式SF38410,目前SolidFire產品線一共包含SF4805、SF9605、SF19210與SF38410等4款節點,全部都採用1U/10Bay規格的機箱,差別只在於效能與SSD容量不同。

我們這裡介紹的SF4805是SF系列的基本款式,每臺節點含有128GB記憶體與10臺480GB SSD,可提供5萬IOPS效能(4k隨機,80%讀取,開啟重複刪除與壓縮)與4.8TB原生容量。

與SolidFire其他機型相比,SF4805屬於儲存容量較小,更傾向於提供IOPS效能的款式,每增加1臺SF4805,理論上能增加5萬IOPS效能,但容量則只增加4.8TB。另一款SF9605則是容量與效能並重,每一臺同樣提供5萬IOPS效能,容量則翻倍達到每臺節點9.6TB。至於SF19210與SF38410則是屬於更傾向於提供容量的機型,每臺節點提供比SF4805高一倍的10萬IOPS效能,儲存容量則大了4倍與8倍。

無論選用哪一種節點,在Element OS作業系統管理下,最小的系統規模是4個節點,最大規模則是100個節點。

在ㄧ個SolidFire儲存叢集中,依開機順序第1個啟動的節點,將被預設為管理節點,若管理節點失效時,會自動由另ㄧ節點替代,另外系統還要求每個叢集中的頭4個節點,都必須是相同的SF系列款式,不過當進一步擴充節點數量時,從第5個節點起,便可混用不同款式的SF系列儲存節點。

採用標準規格的SAS/SATA SSD

每臺SF4805節點都安裝10臺SSD,我們借測的這臺安裝的是三星的PM853T 2.5吋SATA SSD,每臺含有480GB容量。另外今年也增加了採用Toshiba HK4系列SATA SSD的選擇。

採用標準的1U伺服器機箱

SF4805的節點是取用自Dell的1U二路伺服器,4臺節點彼此間透過10GbE iSCSI埠互連,組成最基本的4節點儲存叢集。

 

SolidFire SF系列的Scale-Out擴充

SF系列在各個款式上,提供不同的效能與容量取向選擇,而我們在這裡所介紹的SF4805,屬於容量較小、較傾向提供更高IOPS效能的節點款式;至於中高階的SF19210則相反,傾向提供更大容量,IOPS比SF4805高一倍,但容量大了4倍。(圖片來源/NetApp)

SolidFire SF4805硬體徹底解剖

除了內含1片專用於承接寫入I/O的PCIe NVRAM模組外,SF4805的硬體和一般的1U伺服器沒甚麼不同,完全依靠SolidFire專屬的Element OS軟體,來建構出提供iSCSI儲存服務的叢集環境,充分展現了軟體定義架構的特性。

SF4805這款節點剛發表時的,採用的是2.1GHz的Xeon E5-2620 v3處理器,我們測試的這臺SF4805,處理器已更新為2.4GHz Xeon E5-2620 v3,不過SolidFire是以固定的IOPS效能與儲存容量,來設定每臺SF節點的規格,用戶只需確認SF節點的容量與效能規格,能否符合自身需求即可,而無需太過在意處理器等細節規格。

SolidFire一開始便是以打造基於iSCSI 的全快閃儲存叢集為職志,所以SF節點預設都只含有2組10GbE iSCSI埠(另外加上管理用的2組GbE埠),雖然可另外選購FC節點提供介接FC SAN環境的選項,不過整個SF系列本質上仍是iSCSI SAN儲存設備。

就傳輸效能來說,10GbE iSCSI的規格,明顯不如FC SAN主流的16Gb或新的32Gb規格,不過SolidFire表示,下一代SF系列節點將會導入25Gb與40Gb的乙太網路規格,屆時在傳輸效能規格上便能扳回一城。

SolidFire軟體架構與管理功能

專屬的Element OS作業系統軟體,是SolidFire全快閃儲存陣列的核心,目前最新的版本是v9.2版。Element OS是典型的分散式儲存作業系統,可將多臺儲存節點組成儲存叢集,提供Scale-Out型式的儲存節點擴充能力,透過節點間資料分散與複製提供的資料保謢功能,以及快照、Clone、同步/非同步遠端複製等資料服務功能。

Element OS提供了非RAID式的資料保謢架構,透過跨節點資料複製與分散存放方式,來保護資料的可用性。前端主機寫入SolidFire儲存叢集的資料,會自動被分散到不同節點上存放,藉此維持各節點負載的均衡,提高存取效能,同時,每筆寫入的資料區塊,也會複製1份副本到其他節點上,所以每筆資料區塊在整個叢集中都同時保有2份,不僅可保護資料,還能避免傳統RAID架構系統重建時間過長的問題。

當叢集中任一臺硬碟失效時,系統會透過重新分散(redistributing)資料副本作業,重建失效硬碟上的資料,維持所有資料區塊都有2份副本的架構,SolidFire宣稱,這個架構可提供等同於RAID-6的保護能力,一般只需5分鐘時間就能完成重建,重建過程也不會影響效能。

若SolidFire叢集損失一整臺節點時,由於該節點保存的資料在其他節點上存有副本,所以系統會把前端主機的存取需求,自動導向剩餘完好的節點,同時,系統也會在剩餘完好節點上執行重新分散資料作業,重建出每份資料區塊保有2個副本的完整備援架構。

值得ㄧ提的是,Element OS還是最早整合重複資料刪除與壓縮功能的全快閃儲存陣列系統軟體,可提供Inline型式的全域重複資料刪除功能,以及結合了Inline與後處理的2段式壓縮功能。

至於SolidFire的系統管理則十分簡單,進入網頁控制臺後,管理者建立Volume時,只需設定Volume容量大小與IOPS效能限制,以及哪些前端主機可以存取這個Volume,其餘細部設定與調整全都由系統自動執行,無須實際管理該Volume是由叢集中哪個節點來提供。文⊙張明德

內含完整空間縮減技術

Element OS擁有完整的資料縮減技術,包括Thin Provisioning、壓縮與重複資料刪除,藉由結合這3種縮減技術,SolidFire宣稱在典型的工作負載下,可提供5到10倍的空間節省效益。

豐富資料服務功能

在當前的全快閃儲存陣列產品中,SolidFire的資料服務功能算是相當完整,可提供資料保護與測試用的快照、Clone與同步/非同步遠端複製等功能。

儀表板式控制臺

SolidFire的系統管理是透過網頁控制臺來執行,Element OS在v9.0版以後,更換了全新的控制臺介面,比起以前版本的簡樸控制臺介面,提供了更親和易讀的資訊顯示型式。

SolidFire的效能調節功能

服務品質管理(QoS)是SolidFire的絕活,藉由Element OS系統軟體,可為個別Volume設定IOPS效能等級,並分為最小、最大與爆發(burst)等3種等級。

其中最大與最小IOPS兩個項目,分別用於設定個別Volume的IOPS效能上下限,爆發IOPS則允許該Volume在特定條件下,可超越最大IOPS限制,每次提供持續60秒的爆發效能。

VMware VVols架構下的效能調節

在v9.0版以後的Element OS,進一步將SolidFire獨門QoS功能,帶進VMware VVols架構中,不僅同樣可以個別VM為單位設定磁碟區的最小、最大與爆發IOPS等級,還可區分為:VM的組態(Config)用Volume,以及資料用Volume,來進行個別設定,比起其他廠商的VVols功能更精細。

研究機構Taneja Group對於VVols支援的程度,分為3個層級(Type),Type 1只是基本支援,只能讓VM自動掛載與配置VVols磁碟區區;Type 2加上了設定I/O效能計量的能力,可以設定最低或最高效能參數目標,更精細地調節儲存效能;Type 3進一步增加負載優先等級設定,在遭遇資源競爭的時候,系統可以判斷應哪個VVols磁碟區可優先得到效能。

而SolidFire在VVols中的最大與最小IOPS設定功能,已經達到Type 2的支援層次,而透過爆發IOPS的設定,則能允許個別VVols磁碟區在特定條件下使用更高的IOPS效能,一定程度上已達到了Type 3的支援層次。

精細I/O效能調節

可為個別Volume設定IOPS效能等級,並有最小、最大與爆發等3種IOPS等級設定,其中爆發IOPS是設定允許的瞬間尖峰IOPS,可適用於ㄧ些對延遲比較敏感的存取負載。

VVols架構下的效能調節(1)

只要為vCenter匯入SolidFire提供的VASA Provider元件,就能讓vCenter識別與抓取SolidFire的儲存叢集,並掛載SolidFire提供給vSphere的Storage Container(即VVols儲存空間)。

VVols架構下的效能調節(2)

選擇使用SolidFire的Storage Container,作為vSphere的datastore儲存區,便能在SolidFire儲存空間建立儲存效能政策——這裡同樣有最大、最小與爆發等IOPS設定,並分為設定磁碟與資料磁碟兩類。

VVols架構下的效能調節(3)

用戶可建立多個不同的儲存政策設定,接下來,在建立VM時,只要選擇使用SolidFire的儲存空間,就能套用SolidFire的VVols效能政策設定。

 

 產品資訊 

NetApp SolidFire SF4805

●原廠:NetApp(02)8729-5000

●建議售價:廠商未提供

●機箱型式:每節點1U

●儲存容量:每節點4.8TB原生容量

●主機端介面:每節點2個10GbE iSCSI SFP+(資料傳輸埠),2個GbE(管理埠)

●內含軟體功能:Thin Provisioning、壓縮、重複資料刪除、快照、Clone、同步/非同埠遠端複製、效能QoS、VMware VVols支援

【註:規格與價格由廠商提供,因時有異動,正確資訊請洽廠商。】


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