在當前的快閃儲存應用風潮下,除了出現了越來越多原生的全快閃儲存廠商與產品外,原本專注於傳統儲存陣列或混合式儲存陣列的廠商,也紛紛推出全快閃組態的產品,我們這里介紹的這款Nimble Storage AF5000,便是這樣的一種產品。

Nimble Storage是2008年才成立的年輕公司,自2010年推出首款產品以來,便是以提供SSD+傳統硬碟的CS系列混合式儲存陣列為發展核心,透過獨門存取技術來發揮SSD+硬碟的混合架構功效。

雖然Nimble Storage的CS系列混合儲存陣列,在專屬存取架構的幫助下,已能提供接近全快閃儲存陣列的I/O效能表現,還比全快閃產品擁有更佳的成本效益,不過為了因應快閃儲存應用風潮,Nimble Storage也在今年初發表了改用全快閃架構的AF系列儲存陣列。

AF5000是Nimble Storage繼原有CS系列混合儲存陣列之後,於今年初推出的AF系列全快閃儲存陣列一員,採用4U/48Bay的雙控制器機箱,可提供10TB~167TB原生容量,並擁有Nimble OS軟體的豐富資料服務功能。

獨特I/O架構無縫轉型全快閃組態

許多廠商的全快閃儲存陣列產品,其實只是原有SAN儲存陣列產品的全快閃化衍生型,存取機制仍與原先以硬碟為基礎的儲存陣列相同,沒有針對SSD的特性,提供最佳化的存取機制。

而對Nimble Storage來說,新推出的AF系列全快閃儲存陣列,儘管也是原有CS系列混合式陣列的全快閃化衍生產品,但Nimble Storage產品所採用的快取加速循序布局(Cache Accelerated Sequential Layout,CASL)存取技術與軟體功能,本身就很適合應用在全快閃架構上。

CASL存取技術包含了SSD讀取快取,以及將隨機I/O累加轉為循序I/O、再以Stripe寫入磁碟群組兩種機制。對純SSD的全快閃環境來說,雖然用不到CASL的SSD讀取快取功能,但CASL的寫入機制十分有助於發揮SSD的效能,同時還能分散寫入損耗。另外CASL的寫入機制還結合了重複資料刪除與壓縮功能,可進一步改善SSD的空間運用效率,減少寫入損耗。

不遜於原生全快閃陣列的規格特性

也就是說,藉由獨門的CASL存取架構,可以相對容易地讓Nimble Storage從SSD+硬碟的混合架構,轉移到全快閃架構,並能提供當前全快閃儲存陣列不可或缺的重複資料刪除與壓縮功能,功能特性不遜於專為全快閃應用發展的全快閃儲存陣列產品。

除了存取架構適用於全快閃環境外,AF系列全快閃儲存陣列還延續了Nimble Storage原有CS系列混合陣列的Scale Out+Scale Up雙向擴充功能、完整的資料服務功能,以及對VMware與微軟虛擬化平臺的豐富支援,無論擴充彈性與軟體功能,都更勝許多只支援雙控制器Scale Up架構、軟體功能也有限的全快閃儲存陣列產品。

涵蓋入門級到高階應用領域

AF系列目前有AF1000、AF3000、AF5000、AF7000與AF9000等5款機型,以及結合4臺AF9000的叢集產品,我們這裡介紹的AF5000屬於中階等級款式。

最低階的AF1000可提供42TB原生容量與4萬IOPS效能,屬於全快閃入門級產品,AF5000則為167TB原生容量與14萬IOPS,最高階的AF9000的規格為503TB與35萬IOPS,已經屬於中階應用層次。若組成4臺AF9000的叢集,還能提供2PB原生容量,以及140萬IOPS的效能,達到了高階產品的等級。

藉由Nimble Storage獨特的Triple Parity RAID組態,無論是混合架構的CS系列,還是全快閃的AF系列,也十分適合大規模的系統擴展,或是應用新一代超大容量的硬碟或SSD。

Triple Parity RAID架構可容忍RAID群組中出現3臺硬碟或SSD失效,比起只能允許1或2臺磁碟失效的RAID 5、6、10等常見架構,具備更高的系統可用性,可容許組成更大規模的RAID群組、或是使用超大容量的SSD,而無需擔心系統的可用性因此而降低。

 全快閃與混合陣列CASL存取架構差異 

相較於SSD+硬碟的混合組態,Nimble Storage在全快閃組態上的資料讀取省略了SSD快取這一層,直接由底層SSD群組讀取。在寫入時則增加了重複資料刪除的程序,可改善SSD儲存空間使用效率。不過該公司明年也會為SSD+硬碟混合組態增加重複資料刪除功能。

快取加速循序佈局(CASL)是Nimble Storage產品專屬的資料存取架構,可結合SSD與硬碟的特性,加速I/O效能。不過在Nimble Storage從SSD+硬碟的混合陣列,轉移到新的純SSD全快閃陣列時,也對全快閃陣列產品的CASL架構做了一些調整。

對於混合陣列的CASL架構來說,讀取與寫入I/O的處理流程為:

讀取I/O主要由SSD組成的快取區域來承擔,當快取未命中時,再由底層硬碟蘭來承擔。

寫入I/O則分為2段:先由NVRAM/NVDIMM承接寫入I/O,在NVRAM/NVDIMM構成的緩衝區中,執行資料壓縮,然後資料分為兩條路徑,一方面依照快取演算法的判斷,將部分資料複製到SSD快取區域中存放;另一方面則將前端的隨機寫入I/O累積成為一個循序的資料區塊,再以Stripe的型式寫入底層磁碟群組,透過這種方式可將隨機寫入I/O轉為循序寫入I/O,從而避開硬碟的隨機寫入瓶頸。

而對全快閃AF系列儲存陣列來說,I/O處理流程則有所更動:

讀取I/O直接由底層SSD承擔,沒有SSD快取這一層。

寫入I/O的路徑也只有一條,由NVRAM/NVDIMM承接寫入I/O,在NVRAM/NVDIMM構成的緩衝區中,依序執行重複資料刪除與資料壓縮後,便直接寫入底層SSD。多了執行重複資料刪除這個步驟,但沒有抓資料到SSD快取區這個程序。

就讀取I/O來說,全快閃AF系列儲存陣列底層儲存裝置便是SSD,所以不需要SSD快取區這個加速I/O的手段,直接由底層SSD讀取資料即可。

而就寫入I/O而言,全快閃AF系列儲存陣列同樣也保留了將前端隨機寫入I/O累積成為循序資料區塊,再以Stripe型式寫入底層SSD群組的機制,藉此不僅可以提高整個陣列的寫入效能,還能分散SSD的寫入損耗。

 

 Nimble Storage AF5000系統軟體與管理功能 

儀表板式控制臺

相較於Nimble OS 2,新版的控制臺介面外觀稍有不同,同樣都提供結合儀表板的首頁介面,以圖形直接呈現空間耗用與效能。點選儀表板頂部的工具列,可進入管理、監控、事件記錄等功能頁面。

提供完整的資料服務功能

透過Nimble OS軟體,AF系列全快閃儲存陣列可提供快照、Clone、遠端複製與Volume層級加密等幾種功能,還有搭配VMware與微軟虛擬化環境的進階管理功能支援。

結合雲端管理

透過InfoSight雲端管理平臺,用戶可經由雲端網頁介面檢視儲存陣列運作,原廠也能收集用戶資訊,主動發出異常警示,還能經由分析提出升級建議。

如同先前的CS系列混合陣列,AF系列全快閃儲存陣列的軟體核心也是Nimble OS,提供了存取管理、RAID保謢、SAN管理、系統管理介面與進階資料服務等功能。

全快閃AF系列搭載的核心軟體是新的Nimble OS 3平臺,在原有的壓縮功能外,新增了重複資料刪除功能,可提供更好的儲存空間運用效率。還加強了對VMware與微軟虛擬化平臺的支援,針對VMware應用環境,新增支援VVols儲存政策管理架構,與VAAI Copy卸載功能;針對微軟環境,則強化了對System Center Virtual Machine Manager(SCVMM)的支援,可透過SMI-S支援FC介面,並新增創建資料夾與功能改善的iSCSI支援。

在系統管理方面,如同先前的Nimble Storage產品,AF系列全快閃陣列的系統管理,也可分為用戶本地端管理與InfoSight雲端管理兩個層級。本地端管理包括利用網頁GUI與文字命令列兩種方式,直接登入管理系統。Nimble也提供了內嵌VMware vCenter的管理工具。

InfoSight則是Nimble Storage原廠的雲端管理服務,可透過InfoSight Engine、InfoSight Portal 及 Proactive Wellness 三大功能,提供更靈活的管理服務,包括收集與監控全球各地的Nimble Storage儲存陣列運行狀態,並在必要時向用戶發出警示,也讓有權限的用戶透過InfoSight從雲端監視自身的儲存陣列,還能藉由分析用戶使用趨勢,作出升級建議。

至於資料服務功能則有快照、Clone、遠端複製,以及系統與Volume層級加密等,可讓用戶建立本地端與異地端的磁碟區複本,或為寫入的資料加密,作為資料保護的手段。值得一提的是,Nimble Storage的所有軟體功能都是內建,無需購買授權。

 

【儲存組態】Nimble Storage AF5000硬體解剖 

包括AF5000在內的AF系列儲存陣列,都採用與新一代CS系列(CS1000/3000/5000/7000)相同的4U雙控制器機箱,除了將CS系列的機械式硬碟更換為SSD,並調整了軟體外,AF系列的組態與CS系列基本上是相同的。

AF系列採用的是標準規格的2.5吋SAS介面SSD,包含240GB到3.84TB等5種容量,透過特別設計的雙層式磁碟托盤,AF系列的4U機箱可容納最多48臺SSD,並可透過Scale Up或Scale Out型式來擴充容量。

其中Scale Up擴充,是透過控制器的12Gb SAS介面,串接同樣是4U/48Bay規格的擴充儲存櫃(Expansion Shelves)。AF1000、AF3000與AF5000等3款機型,均可外接1座擴充櫃,更高階的AF7000與AF9000則可外接2座擴充櫃。

至於Scale Out擴充,則是透過Nimble OS將多臺AF儲存陣列組成叢集,最多可組成含4臺AF儲存陣列、一共8組控制器與700多臺SSD的全快閃儲存叢集

 

【控制器組態】Nimble Storage AF5000硬體解剖 

AF系列儲存陣列本身是常見的雙控制器架構,並採用了Active-Standby組態,雖然資源利用率較Active-Active組態低,閒置了1組控制器的效能,不過,一旦發生Active控制器失效需要切換的情況時,可確保接手的Standby控制器有足夠的效能承接作業,不致出現效能衝擊。Nimble Storage原廠宣稱,AF系列可達到99.9997%的可用性,這意味著平均每個月只有8秒鐘的停機時間。

對於有更高效能與容量需求的用戶,可以透過Nimble OS的叢集功能,組成一個含有4臺AF儲存陣列的儲存叢集,雖然4臺儲存陣列的8組控制器中只有4組可用,另4組控制器為Standby,不過4組控制器的叢集規格,在當前的全快閃儲存陣列中已經頗為可觀,勝過許多只支援雙控制器的產品。

 

 產品資訊 

Nimble Storage AF5000

●原廠:Nimble Storage(02)8729-1352

●代理:鉅晶國際(02)7730-7669

●建議售價:廠商未提供

●機箱型式:控制器4U,擴充儲存櫃4U

●儲存容量:10TB~167TB原生容量

●RAID模式:Triple+ Parity RAID

●主機端介面:每臺陣列(2組控制器)預設4組10Gb iSCSI埠,可選購1/10Gb iSCSI或8/16Gb FC埠4或8組

【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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