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Eficiencia del almacenamiento en Clustered Data ONTAP
Julian Cates
Ingeniero Técnico de Marketing

La arquitectura de Clustered Data ONTAP® es un sistema operativo de almacenamiento altamente virtualizado que abstrae el almacenamiento físico a un conjunto de SVM para proporcionar servicios de almacenamiento basados en normativas para SAN y NAS con multi-tenancy nativo. La newsletter de Tech OnTap® ha incluido diversos artículos recientes sobre Clustered Data ONTAP centrados en las funcionalidades de la última versión, la 8.2. En el primer artículo se ofrecía un resumen de las nuevas funciones, y en el segundo artículo se profundizaba en las operaciones no disruptivas.

 

Clustered Data ONTAP logra que tanto el almacenamiento como el personal del departamento de TI sean más productivos y eficientes, para que pueda escalar su infraestructura de almacenamiento sin escalar su organización de TI. Los procesos de administración se escalan de forma que tener el doble de almacenamiento ya no significa tener el doble de trabajo. Un conjunto de funciones y procedimientos comunes simplifican las tareas complejas para que su personal del departamento de TI pueda centrarse en solucionar problemas más importantes y así crezca la eficiencia operativa según aumenta la escala.

 

Con Clustered Data ONTAP, podrá consolidar y compartir la misma infraestructura para cargas de trabajo o clientes con distintas necesidades de rendimiento, capacidad y seguridad. También puede lograr una reducción en los costes del almacenamiento con una eficiencia del almacenamiento exhaustiva.

 

En este artículo, profundizo en el conjunto de tecnologías de eficiencia del almacenamiento de Clustered Data ONTAP. Estas tecnologías, ya se utilicen por separado o, especialmente, juntas, pueden reducir de forma significativa la cantidad total de almacenamiento necesario. La reducción de la cantidad de almacenamiento que ha puesto en funcionamiento reduce obviamente su gasto de capital, pero también supone un beneficio significativo en términos de energía, refrigeración, espacio en el centro de datos y carga administrativa.

 

El uso de múltiples tecnologías de eficiencia del almacenamiento puede aumentar el ahorro en el almacenamiento y reducir los costes generales del almacenamiento.

Figura 1) El uso de múltiples tecnologías de eficiencia del almacenamiento puede aumentar el ahorro en el almacenamiento y reducir los costes generales del almacenamiento.

 

 

En este artículo veremos qué hay de nuevo o diferente en todas las tecnologías de Data ONTAP conocidas que contribuyen a la eficiencia del almacenamiento, especialmente la tecnología SnapVault®, que acaba de ser añadida a Clustered Data ONTAP 8.2.

Comparación de Clustered Data ONTAP con respecto a 7-Mode

En su mayor parte, las funciones de eficiencia del almacenamiento de Clustered Data ONTAP son similares a las funcionalidades de Data ONTAP 7G y de Data ONTAP 8 7-Mode con las que puede que ya esté familiarizado. Si hace años que lee la serie de Conceptos básicos de Tech OnTap, es probable que ya sepa mucho acerca de funciones de NetApp como las tecnologías de thin provisioning, deduplicación, FlexClone®, SnapMirror® y RAID-DP®, y la compresión. Si no conoce algunas de estas funciones, los siguientes capítulos de Conceptos básicos son un buen punto de partida.

 

 

Todavía no se ha escrito ningún capítulo sobre SnapVault. Cabe mencionar que thin provisioning, la deduplicación, la compresión y RAID-DP son todos gratuitos, ya que van incluidos al comprar un sistema de la serie FAS o V-Series de NetApp.

 

Algunas de las tecnologías de eficiencia como RAID-DP y Snapshot son idénticas entre las versiones de 7-Mode y Clustered Data ONTAP, por lo que no vamos a dedicarles tiempo. En cuanto a las demás, explicaré en qué se diferencian, empezando por SnapVault.

SnapVault: novedades de Clustered Data ONTAP 8.2

La nueva funcionalidad de eficiencia del almacenamiento más importante de Clustered Data ONTAP es la adición de la tecnología SnapVault con thin replication. SnapVault es la solución de NetApp para backups de disco a disco con una gestión eficiente del espacio. Realiza una replicación asíncrona mediante las copias Snapshot de NetApp de un volumen primario. Una vez que se ha creado la copia base, se realizan todos los backups incrementales necesarios; estos resultan muy eficientes, ya que solo se copian los bloques que han sido modificados tras realizar la última copia Snapshot.

 

Si es necesario, puede convertir un SnapMirror en una relación de SnapVault. La principal diferencia operativa entre SnapMirror y SnapVault es que SnapVault le permite tener distintos calendarios de conservación para las copias Snapshot del volumen primario y del secundario. (Las copias Snapshot funcionan como backups incrementales). Puede conservar las copias Snapshot que se han emitido a partir del almacenamiento primario en el almacenamiento secundario. Puede conservar hasta 251 copias Snapshot por volumen.

 

Funciones nuevas en SnapVault con Clustered Data ONTAP 8.2

Figura 2) Funciones nuevas en SnapVault con Clustered Data ONTAP 8.2

 

 

Como sucede en SnapMirror para volúmenes en 7-Mode, SnapVault funciona a nivel de volumen y conserva la eficiencia del almacenamiento de origen a través del cable y en el volumen secundario. Si el volumen primario está deduplicado y/o comprimido, el volumen secundario estará en el mismo estado. Habilitar estas funciones en el volumen primario también hace que cada backup sea menor y reduce los requisitos de ancho de banda de red. Ya no tendrá que volver a ejecutar la deduplicación y la compresión en el volumen de destino, lo cual puede reducir el tiempo de backup, en ocasiones de forma significativa, porque envía menos bloques físicos a través del cable durante el proceso de backup.

 

Opcionalmente, puede disponer de diversas configuraciones de eficiencia del almacenamiento en el primario y en el secundario. Por ejemplo, puede tener la deduplicación en el primario y la deduplicación y la compresión habilitadas en el secundario.

 

Las ventajas de SnapVault incluyen:

 

  • Backups eficientes y rápidos que hacen posible que se puedan lanzar backups con más frecuencia para un mayor nivel de protección
  • Restauraciones fiables que incluyen la navegación y restauración por parte del usuario final, restauración de todo el volumen y restauración de un único archivo
  • Creación de réplicas utilizables de los datos en backup con FlexClone
  • Gestión sencilla con System Manager 3.0 y Unified Manager 6.0
  • Capacidad para configurar relaciones de SnapVault con OnCommand® WorkFlow Automation 2.1

 

Configuraciones de distribución incorporada, distribución ramificada y en cascada

 

Distribución incorporada. SnapVault puede utilizarse en diversas configuraciones. Por ejemplo, una configuración popular es la de «incorporar» múltiples ubicaciones remotas en una única ubicación centralizada. En Clustered Data ONTAP 8.2, se pueden incorporar hasta siete clústeres en un único clúster. En otras palabras, pueden lanzarse backups de los volúmenes de algunos o todos los nodos de siete clústeres en un único clúster de almacenamiento. Cada volumen primario cuenta con su propio volumen secundario correspondiente en el destino. Tenga en cuenta que esto es ligeramente diferente a la distribución incorporada en 7-Mode, en la cual puede lanzar backups de varios qtrees de distintas fuentes en el mismo volumen.

 

Distribución ramificada. En cualquier volumen individual, puede distribuir de forma ramificada a cuatro destinos independientes. Estos pueden ser relaciones de SnapMirror o de SnapVault.

 

Cascada. Puede crear cascadas en las que un volumen primario se replica a un volumen secundario, el secundario se replica de nuevo y así sucesivamente. Puede mezclar SnapMirror y SnapVault (una única instancia) en forma de cascada.

 

Configuración

 

Para configurar SnapVault para su uso con Clustered Data ONTAP, se deben configurar clústeres de almacenamiento y SVM aparte en una relación de grupo. Se debe configurar al menos una interfaz lógica interclúster por cada nodo de clúster y se da la replicación entre las SVM. También puede configurar SnapVault para que funcione dentro de un único clúster (SnapVault intraclúster) si así lo desea. En este caso, la agrupación de SVM puede ser necesaria o no según la ubicación de los volúmenes de origen y destino; la agrupación de clústeres no es necesaria.

 

Si lo desea, puede crear el volumen de destino con la opción de autocrecimiento activada. De esta forma, el volumen será capaz de crecer para dar cabida a los backups según sea necesario mientras haya espacio en el agregado.

 

Para obtener más información sobre el uso de SnapVault con Clustered Data ONTAP, consulte TR-4183.

Otras tecnologías de eficiencia del almacenamiento

Ahora profundizaré en las novedades o diferencias de thin provisioning, la deduplicación, la compresión, FlexClone y SnapMirror en Clustered Data ONTAP, de nuevo, centrándome en la reciente versión 8.2.

 

Thin provisioning

 

Thin provisioning de NetApp le permite presentar más almacenamiento lógico a hosts o usuarios del que realmente dispone en su pool de almacenamiento físico. En lugar de asignar un espacio inicial, el espacio de almacenamiento se asigna de forma dinámica a cada volumen o LUN a medida que se escriben los datos. En la mayoría de configuraciones, el espacio libre también se libera de nuevo al pool de almacenamiento común cuando se elimina el volumen de datos o LUN.

 

Sus ventajas incluyen:

 

  • Le ahorra el tener que disponer de grandes cantidades de almacenamiento asignado pero sin utilizar.
  • Aumenta el aprovechamiento y se reduce la cantidad de almacenamiento necesario.
  • La planificación se simplifica. Múltiples volúmenes comparten el mismo pool de almacenamiento libre, por lo que hay menos pools que gestionar.

 

Thin provisioning en Clustered Data ONTAP es idéntico que en el funcionamiento en 7-Mode. Cuando reasigna un volumen con el movimiento de volúmenes (consulte el artículo sobre operaciones no disruptivas del mes pasado para obtener más información), la configuración de thin provisioning del volumen se mueve con él.

 

Deduplicación y compresión

 

Describo la deduplicación y la compresión en la misma sección porque son tecnologías complementarias. La compresión requiere que la deduplicación esté habilitada. Hay diversas mejoras en estas tecnologías en Clustered Data ONTAP 8.1 y 8.2.

 

La deduplicación de NetApp® mejora la eficiencia al localizar bloques de datos 4K idénticos en un volumen flexible (volumen de FlexVol®) y sustituirlos por referencias a un único bloque compartido tras realizar una comprobación de verificación a nivel de byte (lo cual asegura que los bloques son idénticos antes de eliminarlos, evitando así los problemas relacionados con las colisiones de hash). La deduplicación reduce los requisitos de capacidad de almacenamiento al eliminar los bloques de datos redundantes.

 

Estoy bastante seguro de que ya se ha hecho una idea general de qué hace la compresión. La clave de la compresión de NetApp es que NetApp ha desarrollado una forma de proporcionar una compresión de datos inline y un postprocesamiento transparentes en el software, a la vez que se mitiga el impacto sobre los recursos del sistema de almacenamiento.

 

Las ventajas de las tecnologías de deduplicación y la compresión son similares:

 

  • Funcionan tanto en el almacenamiento primario como en el secundario.
  • Son transparentes en la ejecución de aplicaciones.
  • Ambas pueden aplicarse a datos nuevos o a datos escritos anteriormente.
  • Ambas pueden ejecutarse durante las horas de menor actividad.

 

Cuando realiza un movimiento de volúmenes, la eficiencia se conserva tanto en la deduplicación como en la compresión. En otras palabras, no se pierde nada y no tendrá que volver a ejecutar las operaciones en el destino. Un volumen movido conserva todas sus configuraciones de deduplicación y compresión, de modo que no tendrá que hacer nada para que las operaciones de eficiencia del almacenamiento permanezcan en el volumen en la nueva ubicación.

 

Ahorro típico debido a la compresión y deduplicación de diversas aplicaciones.

Figura 3) Ahorro típico debido a la compresión y deduplicación de diversas aplicaciones.

 

 

Mejoras a partir de Data ONTAP 8.1. A partir de Data ONTAP 8.1, se han realizado algunas mejoras significativas (estas se aplican tanto en 7-Mode como en Clustered Data ONTAP).

 

  • Se han eliminado los requisitos de licencia para la deduplicación y la compresión.
  • Se han realizado mejoras significativas en el rendimiento de ambas tecnologías.
  • Los metadatos de la deduplicación siguen un volumen. Como resultado, las operaciones de deduplicación permanecen frente a un fallo o cuando se realiza un movimiento de volúmenes.
  • Habilitar la compresión en un volumen habilita la compresión de postprocesamiento de forma predeterminada. La compresión de postprocesamiento comparte el mismo planificador con la deduplicación: la compresión se ejecuta primero y va seguida por la deduplicación. También puede habilitar la compresión inline.
  • Se han eliminado los límites de tamaño del volumen, el límite de tamaño de los datos lógicos se ha aumentado y el límite de uso compartido de bloque se ha elevado de 255 a 32 000. (En otras palabras, un bloque deduplicado puede tener hasta 32 000 referencias).

 

Específicamente para Clustered Data ONTAP, hemos añadido normativas de eficiencia del volumen que le proporcionan la capacidad para planificar tareas en un momento específico (no solo a la hora) y le permiten incluir la duración para que pueda planificar una hora de parada. Si la compresión y/o deduplicación no se han completado en el tiempo asignado, se crea un punto de control y la operación continuará en el siguiente plazo programado. También hemos simplificado la administración para que los cambios en las normativas puedan afectar a múltiples volúmenes y no tenga que modificar cada volumen por separado. El conjunto de normativas se mantiene cuando se mueve un volumen.

 

Mejoras a partir de Data ONTAP 8.2. Data ONTAP 8.2 añade algunas mejoras adicionales.

 

  • La cantidad de metadatos de deduplicación se ha reducido. Ahora es un máximo del 7 % del tamaño de datos físicos (los bloques físicos reales en el volumen) en lugar de en función del tamaño de datos lógico (el tamaño que tendría el volumen sin la deduplicación). La reducción en la cantidad de metadatos supone que la deduplicación se ejecuta más rápidamente.
  • El tamaño de datos lógicos máximo se ha aumentado a 640 TB.
  • Se han añadido prioridades a las normativas de eficiencia del volumen para Clustered Data ONTAP.
    • Priorización (predeterminado). Las operaciones de eficiencia de volumen compiten por los recursos en condiciones de igualdad con las cargas de trabajo del usuario y otros procesos del sistema que no se ejecutan en segundo plano. Esta prioridad permite que la deduplicación y la compresión se realicen más rápidamente pero pueden repercutir de algún modo sobre el rendimiento de I/O del cliente.
    • Información previa. Las operaciones de eficiencia de los volúmenes utilizan los recursos restantes sin utilizar por las cargas de trabajo del usuario y otros procesos del sistema que no se ejecutan en segundo plano. Como resultado, puede que necesiten más tiempo para completarse pero también deberían afectar menos al I/O del cliente.

 

Detección de datos incomprensibles. La detección de datos incomprensibles se ha añadido para reducir el impacto de la compresión inline.

 

  • Los intentos de compresión inline se detendrán en aquellos archivos que tengan menos de 500 MB (este valor predeterminado se puede modificar) si se descubre que un grupo de compresión dentro del archivo tiene un ahorro inferior al 25 %.
  • En archivos de 500 MB o más (de nuevo, este valor se puede modificar), la compresión inline intentará comprimir los primeros 4K de cada grupo de compresión. Si hay un ahorro de al menos un 25 %, la compresión continuará para ese grupo de compresión; de lo contrario, el grupo de compresión se escribirá sin comprimir.
  • La compresión de postprocesamiento no se ve afectada por estos cambios e intentará comprimir cualquier grupo de compresión que se haya saltado.

 

FlexClone

 

En el mundo tecnológico, existen innumerables situaciones en las que es deseable crear una copia de un conjunto de datos. Desgraciadamente, las copias no son gratuitas; consumen una gran cantidad de espacio de almacenamiento y las operaciones de copia pueden requerir mucho tiempo para completarse. La tecnología FlexClone de NetApp le permite clonar un volumen, archivo o LUN existente en cuestión de minutos a la vez que solo consume una cantidad incremental de almacenamiento adicional.

 

Además de ser rápido y realizar una gestión eficiente del espacio, FlexClone ofrece algunas ventajas adicionales.

 

  • Puede reducir el almacenamiento necesario para el desarrollo y pruebas o para entornos virtuales hasta en un 50 % o más.
  • Puede mejorar la calidad de desarrollo y pruebas al proporcionar tantos conjuntos de datos de pruebas como sean necesarios y hacer que su equipo sea más productivo a la vez que consume tan solo una capacidad de almacenamiento incremental mínima.
  • Aprovisionamiento de equipos virtuales acelerado.
  • Puede clonar y comprobar completamente un entorno de recuperación ante desastres utilizando solo la capacidad de almacenamiento incremental.

 

Hay algunas operaciones en los volúmenes de FlexClone con los que debe tener cuidado en los entornos de Clustered Data ONTAP.

 

  • Si utiliza el movimiento de volúmenes para mover un volumen de FlexClone a un agregado nuevo, perderá ahorro de espacio, ya que el clon ya no puede compartir bloques con el original, que todavía se encuentra en el agregado de origen.
  • Si utiliza el movimiento de volúmenes para mover un volumen que tiene clones (un volumen original), el volumen se mueve y el I/O cliente se redirige al agregado de destino. Sin embargo, el volumen original permanece en el agregado de origen en modo restringido (sin I/O cliente). De esta manera, todos los volúmenes de FlexClone todavía pueden acceder a sus bloques compartidos. El volumen original se conserva hasta que todos los clones se dividen, mueven o eliminan.
  • Los clones de LUN y archivo se mueven al volumen original.

 

SnapMirror

 

La funcionalidad de thin replication proporcionada por el software SnapMirror de NetApp ha sido la tecnología preferida para la replicación y para recuperación ante desastres en una gran variedad de entornos de almacenamiento de NetApp desde hace años. Esto es gracias a su eficiencia demostrada, su simplicidad y el coste moderado en comparación con otras soluciones de recuperación ante desastres. Las ventajas de SnapMirror incluyen:

 

  • Actualizaciones eficientes a nivel de bloque que reducen el tiempo y el ancho de banda necesarios.
  • Se mantiene la eficiencia del almacenamiento (deduplicación, compresión) a través de la red y en el volumen secundario.
  • Los datos se pueden replicar de forma flexible entre nodos de almacenamiento distintos de NetApp con las topologías de replicación de uno a uno, uno a muchos, muchos a uno o muchos a muchos (con replicación asíncrona).
  • Conjuntamente con FlexClone, puede utilizar los datos de recuperación ante desastres para desarrollo y pruebas, minería de datos u otras funciones, y puede comprobar completamente su plan de recuperación ante desastres sin afectar a la producción ni a la replicación en curso.
  • Puede utilizar SnapMirror en un único clúster o entre clústeres.

 

Si está familiarizado con SnapMirror para volúmenes en sistemas de almacenamiento de 7-Mode, SnapMirror en Clustered Data ONTAP le resultará conocido; los ahorros en eficiencia del almacenamiento en el volumen primario (de la deduplicación y/o compresión) se heredan en la copia secundaria.

 

Las nuevas funciones como el mirroring para compartir la carga, que le permite replicar un volumen en múltiples nodos en el mismo clúster para acelerar las cargas de solo lectura, también están disponibles para su uso en Clustered Data ONTAP.

 

Como sucede con SnapVault, cuando se configura SnapVault desde un clúster a otro, tendrá que configurar al menos una interfaz lógica interclúster por cada nodo de clúster, y la replicación entre SVM se da en una relación de grupo. Encontrará información completa sobre el uso de SnapMirror con Clustered Data ONTAP en TR-4015.

Conclusión

Las tecnologías de eficiencia del almacenamiento en Clustered Data ONTAP no se limitan a ampliar las funciones de 7-Mode conocidas. NetApp trabaja duramente para añadir funciones nuevas y mejores que le permitan lograr más, con menos esfuerzo y menos almacenamiento, en su entorno de almacenamiento en clúster.

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En su cargo actual como Ingeniero de Marketing Técnico, Julian centra su trabajo en Clustered Data ONTAP y en el multi-tenancy seguro. En los nueve años que lleva en NetApp, ha desempeñado funciones de preventa y posventa en Ingeniería de Sistemas y Servicios Profesionales, así como de marketing técnico para soluciones conjuntas de VMware® y NetApp.

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Medir la eficiencia del almacenamiento

NetApp proporciona diversas herramientas para ayudarle a entender la eficiencia del almacenamiento. Vaya sobre seguro y consulte lo siguiente.

  • Calculadora de tecnología eficiente: calcule cuánto almacenamiento puede ahorrar con las funciones de eficiencia del almacenamiento de NetApp.
  • Administrador de sistemas de NetApp: esta herramienta proporciona una interfaz gráfica sencilla que le permite habilitar funciones de eficiencia del almacenamiento y ver cuánto almacenamiento puede ahorrar.
  • My AutoSupport: entre sus muchas funcionalidades, la herramienta My AutoSupport™ incluye un panel de eficiencia del almacenamiento que le permite ver cuánto almacenamiento está ahorrando. (Requiere inicio de sesión en el soporte de NetApp). Obtenga más información acerca de My AutoSupport en Tech OnTap.

 

Conceptos básicos

 

Descubra los conceptos fundamentales de las tecnologías clave de NetApp en la serie de Conceptos básicos de Tech OnTap:

 

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