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Steven Miller
Senior Technical Director und Platform Architect
NetApp

NetApp entwickelt seit langem Storage-Systeme, mit denen Sie richtig starten und dann einfach und clever wachsen. Wenn Sie einige der jüngsten Tech OnTap Kundenreferenzen gelesen haben, wird Ihnen nicht entgangen sein, dass Storage-Administratoren insbesondere eine Eigenschaft von NetApp Storage hervorheben: die Möglichkeit, mit einem kleinen System zu beginnen und dieses System im Laufe der Zeit nach Bedarf zu erweitern – und zwar ohne komplizierte Datenmigrationen beim Wechsel zu einer anderen Plattform.

Dieser Aspekt stand bei der Entwicklung des neuen Einstiegs-Storage-Systems FAS2240 im Mittelpunkt. Wir wollten die Funktionen für hohe Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Benutzerfreundlichkeit bei der neuen Plattform deutlich verbessern und an die Funktionen der Serien FAS3200 und FAS6200 angleichen.

In diesem Artikel werden die Besonderheiten der FAS2240 Plattform erläutert. Hierzu zählen unter anderem:

  • Integration von Controllern in die NetApp SAS-Platten-Shelves
  • Verbesserungen bei I/O und Performance
  • Neue Funktionen zur Verbesserung der Ausfallsicherheit und Verfügbarkeit

Tabelle 1) Kernfunktionen der FAS2240 Plattform

ProgrammbestandteilVorteil
Platten-Shelf-KonvertierungWenn Ihnen die Funktionen der FAS2240 Plattform nicht mehr reichen, können Sie eine Datenmigration vermeiden, indem Sie das System in ein Platten-Shelf konvertieren und einen neuen Storage-Controller hinzufügen.
Hochleistungs-I/O-Optionen10GbE und Fibre Channel mit 8 GBit reduzieren die Gefahr von Netzwerkengpässen.
Performance-Steigerung um den Faktor 2 bis 3Performance zur vollständigen Nutzung der Hochleistungs-I/O-Optionen.
Als 2- und 4-HE-Varianten erhältlichDie Performance-orientierte Version mit 2 HE ist speziell für den Einsatz bei eingeschränktem Platz konzipiert. Die 4-HE-Version bietet eine besonders hohe Kapazität.
Verbesserungen bei Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Wartungs- und BenutzerfreundlichkeitEs kommt das gleiche Serviceprozessor-Managementsystem wie bei den Midrange- und High-End-Plattformen von NetApp zum Einsatz.
Gleiche Mikroarchitektur wie bei FAS6200 SerieErhöhte Kompatibilität innerhalb der gesamten Produktreihe

Klein, aber fein

Auf die FAS2240 Plattform trifft dies in besonderem Maße zu. Seit 2009 orientiert sich NetApp am Storage Bridge Bay (SBB) Standard. Aus diesem Grund findet die FAS2240 Plattform in einem noch kleineren und dichteren Gehäuse als bisherige Systeme Platz. Gleichzeitig erleichtert das neue Design das Upgrade vom FAS2240 System auf eine andere Plattform erheblich.

Die Controller für das FAS2240 System sind als SBB-Behälter ausgelegt, die sich direkt an die SBB-kompatiblen Platten-Shelves DS4243 und DS2246 anschließen lassen. Auf diese Weise erhalten Sie in einem gerade einmal 2 HE großen Platten-Shelf ein vollständiges Hochverfügbarkeits-Storage-System.

Flexible Konfigurationen

Das FAS2240-2 System bietet bei Verwendung des 2 HE hohen und 19 Zoll tiefen Gehäuses des DS2246 Platten-Shelfs Platz für SAS-Festplatten mit kleinem Formfaktor. Damit eignet sich das System ideal für Umgebungen und für Situationen, in denen nur wenig Platz vorhanden bzw. größtmögliche Einfachheit gefragt ist, beispielsweise bei Zweigstellen ohne eigene IT-Mitarbeiter.

Das FAS2240-4 System umfasst bis zu 24 SATA Festplatten im 4-HE-Gehäuse des DS4243. (SAS-Festplatten werden im Basisgehäuse des FAS2240-4 nicht unterstützt.) Durch den Einsatz von SATA-Festplatten liegt der Schwerpunkt des FAS2240-4 Systems auf hoher Kapazität. In einem 4-HE-Rack können bis zu 72 TB Daten gespeichert werden.

Unabhängig vom ausgewählten Modell können Sie bis zu 120 zusätzliche externe Festplatten (also insgesamt 144 Festplatten) konfigurieren. Bei der Wahl der Platten-Shelves und der Festplattentechnologie sind Sie an keine Vorgaben gebunden. Wenn Sie sich zuerst für SAS-Festplatten entscheiden, können Sie später auch SATA-Festplatten hinzufügen (und umgekehrt). Darüber hinaus werden Fibre Channel-Festplatten und externe Solid-State Drives (SSDs) unterstützt.

Abbildung 1) FAS2240-2 (Rückansicht). Abgebildet ist die HA-Konfiguration. Die Standalone-Konfiguration umfasst nur ein PCM.

Abbildung 2) FAS2240-4 (Rückansicht). Abgebildet ist die HA-Konfiguration. Die Standalone-Konfiguration umfasst nur ein PCM.

Einfache Upgrades: keine Datenmigration erforderlich

Wenn die FAS2240-2 bzw. FAS2240-4 Systeme nicht mehr Ihren Anforderungen genügen, können Sie das Basis-Gehäuse in ein Standard-Platten-Shelf umwandeln. Hierzu werden die FAS2240-Controller (Prozessor-Controller-Module, PCMs) durch die entsprechenden I/O-Module (IOMs) ersetzt. Anschließend muss das Shelf nur noch an einen beliebigen NetApp Controller angeschlossen werden. Somit ist das System innerhalb kürzester Zeit und ohne Datenmigration wieder verfügbar.

Ein Blick unter die Haube: Prozessoren und I/O

Im FAS2240 System stecken Intel Jasper Forest Prozessoren, die für eine hohe Performance sorgen und mit denen Data ONTAP auch in Zukunft unterstützt wird. Diese speziell für integrierte Applikationen und Storage-Applikationen entwickelten Prozessoren weisen die gleiche 64-Bit-Architektur wie in der FAS6200 Serie auf – Nehalem-EP. Durch die Verwendung der gleichen Mikroarchitektur steigt auch die Kompatibilität, da auf den beiden Plattformen der gleiche Mikrocode ausgeführt werden kann. Dank Intel Hyper-Threading-Technologie lassen sich in jedem Kern mehrere Threads ausführen. Dadurch verdoppelt sich praktisch die Anzahl der unabhängigen Threads, die von Data ONTAP parallel verarbeitet werden können. Mit Jasper Forest auf dem FAS2240 System bietet NetApp jetzt in der gesamten Produktreihe eine vollständige 64-Bit-Architektur. Data ONTAP unterstützt seit 2006 native 64-Bit-Hardware. Damit ist das FAS2240 eine weitere Plattform in einer langen Reihe von 64-Bit-Storage-Systemen.

Optionale I/O mit "Mezzanine"-Karten

Die neue Prozessorarchitektur wird mit optionalen Mezzanine-Karten (eine pro PCM) kombiniert. Mit diesen Karten können Sie 10 Gigabit Ethernet bzw. Fibre Channel mit 8/4/2 GBit/s ergänzen und uneingeschränkt nutzen (zwei Ports pro Karte). Mit 10GbE werden Cluster-Mode-Konfigurationen unter Data ONTAP 8.1 und Hochgeschwindigkeits-Client-Verbindungen unterstützt. Die Fibre Channel-Karte mit 8 GBit/s kann als Ziel oder Initiator konfiguriert werden. Darüber kann nach Bedarf eine Verbindung zu SAN-Hosts oder Fibre Channel-Platten-Shelves und Bandgeräten hergestellt werden.

Die I/O pro PCM umfasst 4 Gigabit Ethernet Ports für LAN-Verbindungen und zwei 6 GBit breite SAS-Ports zum Anschluss an interne und externe SAS- und SATA-Festplatten bzw. SAS-Bandlaufwerke. Sie erhalten damit bei geringen Abmessungen eine hohe I/O-Unterstützung.

Abbildung 3) PCM mit Zustands-LEDs, Standard-Ports und optionalen Ports an der Mezzanine-Karte.

Vergleich mit FAS2040

Tabelle 2 vergleicht das FAS2240 HA-System und die Vorgängerversion FAS2040.

Tabelle 2) Vergleich der Modelle FAS2040HA und FAS2240HA.


FAS2040HAFA2240HA
Prozessorkerne4x 32 Bit4x 64 Bit
Hyperthreading CPU
Physischer Speicher8 GB12 GB
Onboard I/O4 x FC
8 x GbE
2 x SAS mit 3 GBit
8 x GbE
4 x SAS mit 6 GBit
I/O-Erweiterungsoption
10GbE oder 8 Gbit FC optional
Höchstanzahl Spindeln136144
Konvertierung in Shelf
ManagementBMCSP
Data ONTAP Unterstützung7.3.2, 8.0, 8.18.1

Je nach Applikation bietet das FAS2240 System die rund 2- bis 3-fache Performance des FAS2040 Systems.

Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Wartungs- und Benutzerfreundlichkeit

Was die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit anbelangt, wurde das FAS2240 um einige Funktionen ergänzt, mit denen das System zu den Plattformen FAS3200 und FAS6200 aufschließt.

Serviceprozessor

Bei den bisherigen Einstiegsplattformen kam ein einfacherer Serviceprozessor als in den Midrange- und Enterprise-Storage-Plattformen zum Einsatz. Im FAS2240 wird dagegen das gleiche Serviceprozessor-Design wie bei den höherwertigen Plattformen verwendet. Der Serviceprozessor bleibt auch dann in Betrieb, wenn das restliche Storage-System ausgefallen ist. Der Prozessor ermöglicht unter anderem ein Ein- und Ausschalten per Fernzugriff, die "Call Home"-Benachrichtigung über ausgefallene Systeme und "Always On"-Zugriff zur Fehlerbehebung. Darüber hinaus sind folgende Funktionen verfügbar:

  • FRU-Berichterstellung und Tracking

  • erweiterte Berichterstellung des Strom-/Spannungs- und Temperatursensor

  • Überwachung des LED-Status

  • Erzwingung von Core Dumps (ersetzt die NMI-Taste von Controllern)

Darüber hinaus bietet der FAS2240 Serviceprozessor NetApp Alternate Control Path (ACP) Technologie zum Out-of-Band-Management von NetApp SAS-Platten-Shelves. ACP verbessert die Datenverfügbarkeit, da ein Storage Controller einen Storage Channel zurücksetzen kann, ohne über diesen Channel kommunizieren zu müssen. Falls ein Channel ausfällt oder fehlerhaftes Verhalten zeigt, kann er durch kurzes Zurücksetzen ohne externen Eingriff wieder online geschaltet werden. Mithilfe von ACP kann ein Storage-System bei Fehlern, die ansonsten möglicherweise einen Neustart erfordern würden, wiederhergestellt werden - eine signifikante Verbesserung.

ACP bietet Ihnen eine Hintertür für Ihre Platten-Shelves. Die ACP-Technologie ist völlig unabhängig von dem SAS-Datenpfad und eröffnet neue Optionen für unterbrechungsfreies Recovery von Shelf-Modulen. Außerdem besteht die Möglichkeit, ein individuelles I/O-Modul oder eine gesamte Domäne zurückzusetzen oder den Energiezyklus dafür zu aktivieren. Ebenso kann der Energiezyklus für ein gesamtes Shelf aktiviert werden. Die ACP-Technologie verbessert die Fähigkeit von Data ONTAP, automatisch eine Komponente mit fehlerhaftem Verhalten zurückzusetzen, um ohne Unterbrechung zum vollständigen Betriebsmodus zurückzukehren.

Vom Engineering-Standpunkt aus gesehen ist das Stabilitäts-Feature, das mich am meisten begeistert, die Möglichkeit, den internen Prozessorstatus sogar dann auszulesen, wenn der Prozessor nicht läuft. Die Kombination aus Core Dumps und internem Prozessorstatus liefert uns detaillierte Informationen darüber, was genau bei einem aufgetretenen Problem passiert ist, damit wir es beheben können. Es besteht sogar die Möglichkeit, die Haupt-CPU in Einzelschritten zu betreiben, um Fehler zu ermitteln. Diese Funktionen mögen den Benutzern nicht auf den ersten Blick wichtig erscheinen, aber sie helfen uns dabei, Hardwarefehler schneller zu isolieren und die potenziellen Auswirkungen einzudämmen. Diese Funktionen sind bei Storage-Systemen der Einstiegsklasse nicht üblich.

Diagnose auf Systemebene

Zur besseren Ermittlung von Hardwareproblemen sind auch die gleichen Optionen zur Diagnose auf Systemebene wie bei den Plattformen FAS3200 und FAS6200 enthalten. Die Diagnose auf Systemebene kann nach den folgenden Ereignissen ausgeführt werden:

  • System-Erstinstallation

  • Ergänzung oder Austausch von Hardwarekomponenten

  • Durch nicht geklärte Fehler verursachte Systempanik

  • Zugriff auf ein Gerät, das unterbrochen oder gar nicht mehr verfügbar ist

  • Abnehmende Systemgeschwindigkeit, ohne dass andere Maßnahmen Abhilfe geschaffen hätten

Multipath HA für interne Festplatten

Das FAS2240 liefert Multipath HA für alle angeschlossenen internen wie externen Festplatten. Multipath HA ist die Fähigkeit zur Bereitstellung redundanter Pfade zwischen Storage-Controllern und Festplatten für Dual-Controller-(HA-)Konfigurationen. Die Funktion trägt dazu bei, dass es zu weniger Failover aufgrund von Pfadausfällen kommt. Indem ein zweiter Pfad zum Storage verfügbar ist, lassen sich zahlreiche mögliche Fehler vermeiden:

  • Port-Fehler

  • Fehler bei der Verkabelung von Controller und Shelf (bei Konfigurationen mit mehreren Platten-Shelves)

  • Fehler des Shelf-Moduls

  • Doppelter Kabelfehler im Shelf

  • Fehler im sekundären Pfad (in HA-Konfigurationen)

Multipath HA erhöht die allgemeine Zuverlässigkeit des Storage und ermöglicht darüber hinaus Data ONTAP die Durchführung von Wartungsaktivitäten wie etwa unterbrechungsfreien Firmware-Upgrades für Festplatten. Auch eine Steigerung der Performance ist möglich, da der Storage durch Multipath HA die doppelte Bandbreite zur Verfügung hat.

Schlussfolgerung

Das FAS2240 System bietet mehr Flexibilität als alle bisherigen Einstiegs-Plattformen und gleichzeitig ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit, wie es normalerweise nur bei Storage der Enterprise-Klasse der Fall ist. Darüber hinaus umfasst das FAS2240 System sämtliche Storage-Protokolle ohne Aufpreis: NFS, CIFS, Fibre Channel und iSCSI. Dies unterstreicht erneut unsere Bestrebungen, den Funktionsumfang von Software auch auf Einstiegsebene auszudehnen.

Unser einzigartiges Design nach Storage Bridge Bay-Standard ermöglicht Standalone- und HA-Storage-Konfigurationen in einem Platten-Shelf. Somit können Sie, sobald Ihr Unternehmen zu groß für das FAS2240 System wird, das Basissystem in ein Platten-Shelf konvertieren und an ein Storage-System der FAS3200 oder FAS6200 Serie anschließen, ohne Daten migrieren zu müssen. Auf sämtlichen NetApp Plattformen wird die gleiche Data ONTAP Betriebsumgebung ausgeführt. Da sich auf dem FAS2240 System die gleiche Mikroarchitektur wie auf dem FAS6200 System befindet, besteht eine noch höhere Kompatibilität zwischen den Plattformen.

Außerdem wurde das FAS2240 System speziell für Umgebungen entwickelt, die sich außerhalb von Rechenzentren befinden und in denen ein möglichst geringer Platzverbrauch oberste Priorität hat. Das FAS2240-2 bildet ein vollständiges und hochperformantes, fehlertolerantes Storage-System mit bis zu 24 SAS-Laufwerken in einem nur 19 Zoll tiefen und 2 HE hohen Gehäuse.

Steven ist seit knapp sechs Jahren als Plattformarchitekt bei NetApp tätig und ist verantwortlich für die FAS3100, FAS3200, FAS6200 und FAS2240 Serien sowie für das Performance Acceleration Module (PAM) und Flash Cache (PAM II). Er ist außerdem der direkte Ansprechpartner im NetApp Engineering Team für die National Security Agency (NSA), die National Geospatial-Intelligence Agency (NGA) und die Central Intelligence Agency (CIA). Steven leistet aktuell seinen Beitrag in verschiedenen IEEE-Gruppen und Branchenverbänden. 26 erteilte und 19 angemeldete Patente im Bereich Storage und High-Performance Computing laufen auf seinen Namen.

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Erfahren Sie mehr zu NetApp Hardware und Software

Weitere Informationen zu den Hardware- und Softwareplattformen von NetApp finden Sie in den folgenden Tech OnTap Artikeln: