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FAS6200 en profundidad

Estoy encantado de que, tras la gran respuesta que generó mi artículo anterior sobre la serie FAS3200, Tech OnTap me haya pedido que vuelva para hablar sobre el diseño de la serie FAS6200.

Aunque la serie FAS6000 anterior supuso un cambio radical en su momento, con más núcleos y más de 4 veces la memoria, desde su presentación han cambiado muchas cosas que hay que tener en cuenta. Naturalmente, los usuarios de NetApp quieren un rendimiento mayor y, a la vez, hemos añadido nuevas funcionalidades en Data ONTAP® en el transcurso de los años, como la deduplicación y compresión, que genera nuevas demandas en los recursos del sistema de almacenamiento. Esto es un revés doble.

Con la serie FAS6200 nuestro objetivo era crear una plataforma con suficiente margen para un rendimiento de primera y para tareas del sistema importantes además de la capacidad para soportar una amplia gama de cargas de trabajo, cualquier cosa desde archivos a cargas de base de datos intensivas IOPS, y que pudiera ofrecer soporte a dichas cargas de trabajo de forma simultánea. Esto es como construir un Maserati y una camioneta a la vez, pero los resultados son muy buenos.

La serie FAS6200.

Figura 1) La serie FAS6200.

Si todavía no está familiarizado con las funciones generales de la serie FAS6200 (y los modelos de controlador de almacenamiento abierto V6200 correspondientes que le permiten gestionar cabinas de discos EMC, IBM, Hewlett-Packard, Hitachi Data Systems y otros de los proveedores principales), el reciente artículo de Chris Lueth y Mukesh Nigam le informará sobre todos los pormenores. En este artículo pretendo ir más allá y centrarme en algunos puntos específicos:

  • Diseño del complejo de procesador/memoria
  • Las mejoras del subsistema I/O
  • Nuevas funciones de flexibilidad seleccionadas

El complejo de procesador/memoria

El motor que proporciona todas las funcionalidades avanzadas de Data ONTAP es su complejo de memoria/procesador. Observamos la gran variedad de procesadores disponibles hoy y finalmente nos decidimos por Nehalem de 4 núcleos y Westmere de 6 núcleos de Intel. Nos entusiasmamos con estos procesadores al darnos cuenta de que podíamos triplicar el ancho de banda de memoria con respecto a nuestras plataformas anteriores y aumentar el número de núcleos en un único controlador de 8 a 12 (en FAS6280). Fuimos capaces de empezar a proporcionar sistemas con los procesadores Westmere con una fecha muy próxima a la del lanzamiento del procesador: la mejor alineación que ha tenido jamás NetApp con el programa de productos de Intel® .

Además de la potencia de procesado y ancho de banda de la memoria, hemos triplicado la cantidad de memoria por plataforma, lo que nos proporciona 96 GB por controladora en el FAS6280. Esto nos da espacio para ofrecer un mayor rendimiento y nos permite ofrecer soporte para las nuevas funciones como Flash Cache de NetApp®, incluida actualmente con la mayoría de nuevos sistemas.

Flash Cache reduce el número de discos necesarios para conseguir un nivel de rendimiento determinado hasta en un 75% y también puede reducir significativamente la latencia de las operaciones de lectura. Sin embargo, cada terabyte de Flash Cache consume 4 GB de memoria del sistema por cada tabla de página. De modo que puede observar que añadir diversos terabytes de Flash Cache en un sistema de gran tamaño consume bastante memoria. (También utiliza ranuras de ampliación, pero trataremos este tema en la siguiente sección).

Para completar los nuevos sistemas, realizamos un diseño completamente nuevo para la RAM no volátil (NVRAM) que utiliza Data ONTAP para mantener un registro de las solicitudes. El diseño de la NVRAM 8 consigue un rendimiento de escritura continuado de más de 1 GB/seg. Cuando se tiene en cuenta el hecho que la NVRAM procesa datos en fragmentos más pequeños de tamaño apto para la red, esto significa que para conseguir este nivel de rendimiento la NVRAM tiene que realizar un millón de transferencias por segundo. Cada transferencia tiene que prepararse en un microsegundo, lo que requiere un hardware rápido y unas rutinas ininterrumpidas y extremadamente eficientes para que todo vaya como la seda.

Acelerar I/O

Un sistema de almacenamiento de NetApp realiza de 10 a 20 veces más I/O que un servidor estándar. Las instalaciones de almacenamiento de gran tamaño disponen una potencia de procesado de aplicaciones equivalente a hasta 256 núcleos en un único sistema de almacenamiento de NetApp. Esto supone un gran I/O.

Cuando empezamos a hablar con Intel sobre los procesadores Nehalem y Westmere, los diseños de referencia de Intel estándar para implantar dichos componentes solo eran compatibles con un único chip I/O (IOH). Como NetApp quería toda la potencia de I/O posible, nos pusimos en contacto con Intel para tratar la compatibilidad con dos chips IOH para doblar el I/O. Hemos trabajado con Intel para hacerlo posible y verificar que el nuevo diseño funcione de la forma esperada.

Dos chips IOH nos dan 72 pipes gen 2 PCIe, mientras que un diseño de servidor estándar ofrece normalmente de 20 a 30 pipes. Todavía desglosamos más estos pipes mediante conmutadores para crear 152 pipes PCIe de conectividad I/O en el FAS6280, con un ancho de banda interno total que pasa de los 72 GB por segundo.

Nuestro nuevo diseño de chasis le permite unir un módulo de controlador con 4 ranuras PCIe y un módulo de expansión I/O opcional (IOXM) con 8 ranuras PCIe adicionales. Esto supone un total de 12 ranuras por cada controladora o 24 ranuras en un par HA típico. Como comparación, FAS6080 proporcionaba 3 ranuras PCIx y 5 ranuras PCIe. Además de ranuras de expansión I/O, la serie FAS6200 también proporciona un número sustancial de 8 GB FC internos, 10 GB E y puertos 6 GB SAS. (Ver tabla 1) Si no necesita ranuras de expansión adicionales, también tiene la opción de elegir una configuración muy densa que proporciona dos controladoras (un par de alta disponibilidad) en un espacio de rack de solo 6 U.

Tabla 1) Comparación de los tres nuevos modelos de la serie FAS6200 con FAS6080 (modelo de gama alta anterior).

  FAS/V6210 FAS/V6240 FAS/V6280 FAS/V6080
Núcleos de procesador 16 16 24 16
Memoria 48 GB 96 GB 192 GB* 64 GB
Flash Cache máx. 3 TB 6 TB 8 TB 4 TB
Módulos de ampliación de I/O No No
Nº máx. de ranuras PCIe 8 24 10
8 Gb FC internos 8 o 16 8 o 32 Ninguno
10 Gb E internos 8 8 Ninguno
6 Gb SAS internos 0 u 8 0 o 24 Ninguno
Nº máx. de discos 1.200 1.440 1.176
Capacidad máxima 2400 TB 2880 TB 2352 TB**
Tamaño máx. de agregado/volumen 70 TB 100 TB 100 TB
Data ONTAP 8.0.1 8.0.1 7.2.5 o posterior
* La asignación real de memoria depende de la versión de Data ONTAP.
**Requiere Data ONTAP 8.0 o posterior. La capacidad equivale a la mitad del valor mostrado para Data ONTAP 7.x.x.

Como ya he comentado, se pueden utilizar las ranuras adicionales para Flash Cache Además, ante la transición de disco FC a SAS que estaba teniendo lugar en el sector del almacenamiento, nos dimos cuenta de que teníamos que poner los medios para facilitar esa transición incorporando puertos SAS y FC y asegurándonos de que, cuando fuera necesario, los sistemas de almacenamiento fueran capaces de admitir un elevado número de los dos tipos de puertos de forma simultánea.

Los puertos internos y las ranuras de ampliación adicionales también garantizan que la serie FAS6200 es completamente compatible con Data ONTAP 8 en modo clúster (C-Mode). Será compatible con una gran cantidad de puestos de 10 GbE de modo que la red no se convierte en una limitación para las configuraciones de C-Mode.

Un nuevo nivel de flexibilidad

Para el FAS6200, también hemos querido subir el nivel en las funcionalidades de fiabilidad, disponibilidad, capacidad de servicio y capacidad de gestión (RASM). En primer lugar, hemos añadido una nueva función para crear un registro de escritura persistente. La NVRAM respaldada por batería puede utilizarse durante aproximadamente 72 horas. Gracias a la nueva función de registro de escritura persistente, el contenido de la NVRAM se separa en la memoria flash en el supuesto de un apagado con errores, con lo que se protege el registro de escritura de forma indefinida. En el siguiente arranque, el NVLOG resultante simplemente se vuelve a reproducir para restaurar el sistema a un estado consistente.

Asimismo, hemos añadido un nuevo procesador de servicio a la serie FAS6200 que va más allá de las funcionalidades del módulo de LAN remota (RLM) utilizado en modelos anteriores. El procesador de servicio permanece operativo incluso cuando el resto del sistema de almacenamiento está fuera de servicio. Proporciona todas las funciones de RLM, tales como el ciclo de energía remoto, notificación de aviso a central en caso de caída del sistema y acceso ininterrumpido a resolución de problemas. El procesador de servicio también añade nuevas funciones que van más allá de las funcionalidades de RLM e incluyen:

  • Notificación y seguimiento de FRU
  • Informes avanzados de sensor de corriente/tensión y temperatura
  • Supervisión y ajuste del estado de los LED
  • Forzado de volcado de memoria (en sustitución del botón NMI en las controladoras)

Desde un punto de vista de ingeniería, la función de flexibilidad del FAS6200 que más me fascina es la capacidad para entrar en el procesador y ver su estado interno incluso cuando no está en funcionamiento. Gracias a la combinación de volcado de memoria y el estado de procesador interno nos proporciona información detallada para comprender exactamente qué pasaba cuando ocurrió el problema de forma que podamos corregirlo. Al igual que con funciones anteriores, pondremos esta funcionalidad a disposición de la gama media y baja con el tiempo.

Conclusión

Es posible que mi punto de vista no sea imparcial, pero creo que la serie FAS6200 supone un nuevo hito para NetApp. La plataforma aumenta el rendimiento hasta 3,6 veces con respecto a FAS6000. Además, proporciona una memoria significativamente mayor, más ancho de banda I/O y más capacidad de ampliación para proporcionar de forma simultánea un rendimiento de primera y tareas del sistema importantes y compresión, sin sacrificar la compatibilidad con el resto de la línea de productos de NetApp. Hemos añadido nuevas funciones para una fiabilidad del hardware incluso mayor y la plataforma está lista para el futuro de Data ONTAP 8 en modo clúster, cuando usted esté listo para este cambio.

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Steven Miller

Steven Miller
Director Técnico Senior y Arquitecto de Plataformas
NetApp


Steven lleva casi seis años como arquitecto de plataformas de NetApp. Es el responsable de las series FAS3100, FAS3200 y FAS6200, así como de los módulos de aceleración del rendimiento (PAM) y Flash Cache (PAM II). Es, asimismo, el enlace del equipo de ingeniería de NetApp con la NSA (Agencia Nacional de Seguridad), la NGA (Agencia Nacional de Inteligencia Geoespacial) y la CIA (Agencia Central de Inteligencia). Actualmente, Steven colabora con varios grupos de IEEE y del sector. Tiene 23 patentes reconocidas publicadas y otras 19 aplicaciones pendientes de patente en los campos del almacenamiento e informática de alto rendimiento.


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En noviembre de 2010, NetApp presentó Data ONTAP 8.0.1 y dos nuevas plataformas de hardware. Puede obtener más información en los siguientes artículos de Tech OnTap:

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