我們這裡介紹的Pure Storage,是這兩年來讓全固態儲存陣列市場競爭更趨激烈的主要推手之一,雖然該公司歷史很短,2009年才成立,然後在2011年8月發表第一款產品,但短短幾年,便已成為固態儲存陣列的領導廠商之一,旗下主力產品FlashArray系列固態儲存陣列也成了這領域的要角。

這次我們介紹的是FlashArray FA-400系列中的入門款FA-405,基本單元由2臺1U控制器與1臺2U儲存櫃組成,提供最大11TB的原生容量,必要時可再接上一組2U擴充儲存櫃,額外增加6或12TB原生容量。透過Pure Storage專屬的Purity作業系統,FA-405可提供快照、Thin Provisioning、壓縮、重複資料刪除等,還有搭配VMware平臺的嵌入套件,附屬軟體功能相當豐富。

使用標準規格元件打造專屬Flash儲存系統

在固態儲存陣列領域中,Pure Storage的FlashArray屬於典型的「通用硬體型」產品,也就是說,相較於IBM FlashSystem、Violin Memory那種從底層Flash儲存模組、到控制器與機箱全部硬體都採用專屬設計的產品,Pure Storage直接使用市售通行的標準伺服器與儲存裝置元件,來打造FlashArray儲存陣列。

以我們這邊介紹的FA-405來說,基本單元是由2臺控制器與1臺儲存櫃組成的典型儲存陣列,控制器負責系統管理與前端連接,2臺控制器構成Active-Active高可用性架構,儲存櫃則負責提供儲存空間。

其中控制器部份,實際上就是2臺標準的1U、2路Xeon伺服器,並使用標準的HBA卡與網路卡,來提供前、後端連接埠,儲存櫃則是DAS型式的SAS介面陣列機箱,儲存櫃中使用的儲存裝置,也是採用SAS介面與MLC Flash晶片的標準規格2.5吋SSD。

相較於另外專屬硬體式產品,Pure Storage這種通用硬體產品有幾項優點:首先,藉由採用大量生產的標準通用硬體元件,有助於降低成本。

其次,便於引進最新技術規格,可方便地採用最新的處理器與I/O卡。相對的,採用專屬硬體設計的專屬硬體式產品,就沒辦法這樣迅速地跟隨最新規格而升級,硬體規格通常會落後一至兩代。

缺點則是,通用硬體式儲存陣列會受到既有硬體規格的制肘,不像專屬硬體設計可以完全針對設計需求從頭打造理想的系統,進而更充分地發揮Flash儲存裝置的效能。一般來說,通用硬體式固態儲存陣列的IOPS效能,雖然足以跟專屬硬體式產品相比,但存取延遲通常較大,不過只要妥善地選擇與搭配硬體元件,將能減少這類問題給I/O效能帶來的限制。

專屬作業系統支援多樣化應用

雖然FlashArray的硬體是由普通的伺服器與SSD等元件組成,但這些系統上所運行的核心軟體,是專門針對Flash記憶體特性而設計的Purity作業系統,也是Pure Storage產品真正的精華所在。

Purity是跟著FlashArray系列產品一同問世的專屬作業系統,目前最新版本是4.0.4版,功能涵蓋了從基本的系統管理與存取管理功能、FlashProtect功能群組下的RAID保護與加密功能、FlashReduce功能群組下的重複資料刪除、壓縮與Thin Provisioning功能、FlashRecover功能群組下的資料保護功能等多個面向。

為確保Flash模組的可用性,Purity為FlashArray陣列提供了針對Flash記憶體的RAID 3D保護機制,從兩個層次—整套陣列的多臺SSD之間,以及單一SSD上的多個page之間,分別進行parity計算,可因應陣列中2臺SSD失效,或個別SSD中的單一page讀取錯誤,與位元錯誤等情況。

Purity也提供了針對Flash的日誌結構存取機制,寫入的資料區塊會先進入NVRAM模組,匯聚成固定大小的區段(segment)後,再循序地寫入SSD,藉此可將許多小區塊寫入I/O合併為一個大區塊寫入I/O,而且每個區段都是橫跨分散在多臺SSD的空間上,藉此不僅能獲得跨多臺SSD的RAID 3D機制的保護,還能同時運用多臺SSD的效能、避免產生熱點,也免除設定熱備援SSD的需要。

Pure Storage的產品除了強調效能,還兼顧了儲存空間運用效益與資料服務功能,是最早在固態儲存陣列中整合重複資料刪除與壓縮功能的廠商,也很早就開始提供快照、加密等進階應用功能。

早從2011年發布的第1個正式版本起,Purity作業系統就提供了線上重複資料刪除與壓縮功能,可讓昂貴、有限的SSD空間發揮更大的效益,存放比原始資料大上數倍的資料。2012年8月發表的2.5版開始增添一系列進階應用功能,包括快照、搭配VMware vCenter Web Client的Plug-in等。接下來的3.0版又增加了加密,以及與更多第三方產品的協作功能,還有新的線上服務功能。

最新的4.0版則進一步整合並改進了資料保護功能,在FlashRecover功能群下提供了快照、遠端複製與相關的政策設定功能,搭配前端應用平臺與第三方產品的相關功能也有所強化。

更新升級系統不影響服務

從最早的版本起,以至最新的4.0版,FlashArray都可以非中斷升級(non-disruptive upgrade,NDU)的方式,平滑地更新Purity作業系統。

一套SAN儲存設備往往支撐著多套前端應用系統的服務,一旦儲存設備因系統更新而停擺,將造成難以估計的影響,這也讓非中斷式升級(NDU),成為企業級儲存設備的關鍵特性。

Pure Storage儲存陣列採用了控制器與儲存櫃分離的設計,meta data與快取記憶體的鏡像都放在儲存櫃上,因此可以直接更換控制器,而不影響系統資料。在雙控制器下,可以一次更換一臺控制器,由另一臺維持服務,藉此可在不中斷系統服務的情況下,依次讓2臺控制器完成升級。

 

Pure Storage FlashArray FA-405徹底解剖

FlashArray全系列機型,都採用企業級儲存設備常見的雙控制器機箱+外接儲存櫃、雙控制器共用一套儲存櫃的型式,FA-405便是由2臺1U的控制器,加上1臺2U/24Bay的儲存櫃組成。

藉由這種控制器與儲存資料的儲存櫃彼此分離的架構—控制器僅提供系統管理功能,儲存空間則由儲存櫃來提供,FlashArray允許分別升級控制器與儲存櫃,而不會影響到彼此。用戶可透過類似傳統儲存設備的Scale-Up升級方式,來升級硬體,如在FA-405控制器後端再加上第2組擴充儲存櫃來擴充儲存容量,每套FA-405允許連接最多2組儲存櫃;也可保留原有的儲存櫃不變,然後將控制器換成更高階的FA-420或FA-450,藉此升級處理效能。

 

Pure Storage FA-405機箱背面配置

Pure Storage的FlashArray全固態儲存陣列,是典型的通用硬體類型產品,也就是說,從底層的Flash儲存裝置、儲存櫃、到控制器與前端I/O介面,全都是由市售標準規格的元件組成。

以這裡的FA-405為例,Flash儲存裝置就是標準的2.5吋SAS介面SSD,儲存櫃也是標準的2U SAS磁碟櫃,控制器則是2臺1U高度的2路Xeon伺服器,前、後端I/O介面分別是標準的伺服器10GbE網路模組、市售的8Gb FC HBA卡,以及SAS HBA卡與InfiniBand HCA卡。關鍵在於透過Pure Storage專屬的Purity作業系統,在這些標準規格元件上,建立了一套具備企業級高可用性、擁有高I/O效能的SAN儲存系統。

 

Pure Storage FlashArray的操作與管理介面

結合儀表板的網頁式控制臺

Purity作業系統提供了結合儀表板的網頁控制臺介面,透過儀表板提供的圖像式資訊,可一目了然地掌握當前系統的空間耗用與IOPS效能與存取延遲等狀態。

操作簡便的資料服務功能

Pure Storage的儲存陣列內含了多種資料服務功能,藉由最新Purity4.0作業系統,用戶現在可以利用網頁控制臺設定快照與遠端複製政策,建立執行,還新增排程快照與內含多個LUN的保護群組功能。

便利的Phone-Home雲端監控服務

在系統基本組態設定中,只要啟用Phone-Home功能,系統便會以每30秒一次的頻率,向原廠的雲端監控中心發送容量耗用、效能狀況與系統檢測資訊,讓原廠能即時監控系統狀態,並適時提供協助。

 

【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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