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Tout sur les systèmes FAS 100 % Flash
Saurabh Modh
Responsable produits
Chetan Khetani
Responsable produits senior

Les solutions de stockage 100 % Flash abondent sur le marché, certaines offres faisant d'ailleurs l'objet de campagnes marketing démesurées. En réalité, seuls quatre éléments sont importants pour l'évaluation des solutions 100 % Flash : les performances, l'efficacité du stockage, la disponibilité et la gestion des données.

Si vous ne connaissez pas bien encore nos systèmes de stockage FAS 100 % Flash, sachez qu'ils sont bien positionnés sur le marché en termes de performances et d'efficacité du stockage. L'alliance de la disponibilité éprouvée du matériel FAS et des fonctionnalités de gestion des données prises en charge par notre environnement d'exploitation Data ONTAP® est en effet difficile à égaler.

Dans cet article, nous examinons en détail les systèmes FAS 100 % Flash. Vous y découvrirez notamment une présentation de ces systèmes, ce qui fait que Data ONTAP est optimisé pour le Flash, les fonctionnalités complètes d'efficacité du stockage et la mise en place de solutions FAS 100 % Flash dans deux cas d'utilisation courants (infrastructure VDI et base de données). Nous présenterons également les situations les plus appropriées pour les systèmes FAS 100 % Flash ou les baies EF-Series 100 % Flash.

Présentation des systèmes FAS 100 % Flash

NetApp fournit des configurations FAS 100 % Flash depuis de nombreuses années. Mais ce n'est qu'avec la sortie du système FAS8000 début 2014 et le lancement récent du système FAS8080 EX que ces solutions se sont réellement imposées. Basées sur les derniers CPU Sandy Bridge et Ivy Bridge, ces plateformes offrent les performances de calcul brut, la bande passante d'E/S et la connectivité réseau ultra-rapide requises par toute solution 100 % Flash. (Si vous ne connaissez pas encore les modèles FAS8000, cliquez sur les hyperliens de ce paragraphe pour en savoir plus.)

Un système FAS 100 % Flash, ce sont des contrôleurs FAS configurés avec des tiroirs SSD. Lorsque les tiroirs contiennent des disques SSD et HDD, il ne s'agit pas d'un système FAS 100 % Flash. Tous les modèles FAS peuvent être configurés en tant que systèmes FAS 100 % Flash, mais la gamme FAS8000 se révèle la plus appropriée pour cette configuration.

Les systèmes FAS 100 % Flash sont très intéressants, car ils offrent les fonctionnalités que les utilisateurs attendent désormais du matériel FAS et des logiciels Data ONTAP. Si vous disposez d'un cluster FAS existant, vous pouvez ajouter un système FAS 100 % Flash, migrer des charges de travail existantes sans interruption, et bénéficier immédiatement des avantages d'une configuration 100 % Flash. Si vous êtes un client NetApp ou pensez le devenir, vous pouvez tirer parti des performances 100 % Flash avec tous les avantages de clustered Data ONTAP, notamment :

  • Stockage unifié. Les configurations FAS 100 % Flash sont adaptées aussi bien aux charges de travail SAN que NAS. Presque tous les autres systèmes 100 % Flash ne prennent en charge que les environnements SAN. IT Brand Pulse a récemment reconnu NetApp comme le leader 2014 dans la catégorie des systèmes NAS 100 % Flash.
  • Évolutivité horizontale avec mobilité des données. Les configurations FAS 100 % Flash peuvent évoluer horizontalement jusqu'à 24 nœuds, de nombreux pétaoctets de capacité SSD et des millions d'IOPS. Pour d'autres systèmes 100 % Flash majeurs, l'évolutivité horizontale existe principalement sur la feuille de route des améliorations à venir. L'évolutivité horizontale peut s'effectuer en utilisant uniquement des systèmes FAS 100 % Flash, ou en mélangeant systèmes FAS 100 % Flash et hybrides et en déplaçant les ensembles de données en 100 % Flash sans perturbation lorsque des performances maximales sont requises.
  • Continuité de l'activité. Vous pouvez effectuer toutes les opérations de maintenance et de mise à jour logicielle et matérielle (y compris une mise à jour technologique complète) sans perturber les applications en cours de fonctionnement.
  • Disponibilité éprouvée. Le système FAS 100 % Flash est basé sur l'association de matériel FAS éprouvé (avec des centaines de milliers d'unités installées sur le terrain) et de l'environnement d'exploitation Data ONTAP, toujours plus résistant aux pannes grâce à 20 ans de développement continu. La disponibilité mesurée sur le terrain atteint 99,9999 %.
  • Qualité de service. La qualité de service intégrée vous permet de définir des limites de performance sur les fichiers, les volumes, les LUN ou un SVM complet afin de donner la priorité à vos charges de travail les plus importantes.
  • Fonctionnalités complètes d'efficacité du stockage. Une gamme complète de technologies d'efficacité du stockage (déduplication, compression, provisionnement fin, clonage, etc.) permet d'augmenter la capacité réelle et de stocker ainsi plus de données sur un volume inférieur. (Plus de détails dans une section ultérieure)
  • Protection des données intégrée. NetApp perfectionne ses fonctions de protection des données depuis des années. Toutes les technologies sont faciles à gérer, efficaces et compactes, et offrent des avantages significatifs pour tous les systèmes FAS 100 % Flash. Par exemple, vous pouvez réaliser des économies en répliquant des supports Flash onéreux sur des disques durs moins coûteux pour la reprise après incident.
  • Meilleure intégration des applications. Votre système de stockage doit fonctionner en synergie avec les applications et les outils logiciels dont vous dépendez. Data ONTAP est le meilleur système d'exploitation du stockage, grâce à son intégration des applications plus large et plus complète, et à son réseau de partenaires.

Data ONTAP : optimisé pour la technologie Flash

Certains disent que Data ONTAP, créé avant la technologie Flash, n'est pas conçu pour répondre aux exigences particulières des disques SSD. Cependant, il est évident que le système WAFL (Write Anywhere File Layout), l'évolutivité horizontale et l'ensemble de fonctionnalités conviennent parfaitement aux environnements Flash. La technologie FAS 100 % Flash offre une faible latence prévisible. Non seulement la latence moyenne est faible (une milliseconde), mais la variabilité de la latence est réduite au minimum. Cette grande cohérence est bénéfique aux applications.

Nous proposons des outils de contrôle avancé des performances qui vous permettent de valoriser votre investissement. De plus, le système Data ONTAP est doté de nombreuses optimisations qui le rendent particulièrement adapté à la technologie Flash.

Activation de tous les cœurs

Les charges de travail 100 % Flash demandent bien évidemment beaucoup de puissance de calcul. Comme nous l'avons déjà évoqué, la gamme FAS8000 fournit cette puissance brute. Nous avons beaucoup travaillé sur le système Data ONTAP pour être certains d'utiliser entièrement tous les cœurs disponibles dans les processeurs multi-cœurs avec une planification illimitée des processus sur tous les cœurs. Ceci améliore en effet la latence au sein du complexe CPU et nous permet de prendre en charge les charges de travail frontales et les tâches de gestion des données internes telles que la sauvegarde et la réplication.

Utilisation du CPU pour un système FAS8080 EX 100 % Flash exécutant clustered Data ONTAP 8.2.2. Les cœurs sont utilisés uniformément lorsque la charge est pratiquement au maximum lors du test des performances de la base de données.

Figure 1. Utilisation du CPU pour un système FAS8080 EX 100 % Flash exécutant clustered Data ONTAP 8.2.2. Les cœurs sont utilisés uniformément lorsque la charge est pratiquement au maximum lors du test des performances de la base de données.

Une utilisation efficace des cœurs génère davantage d'IOPS par cœur. En effet, l'architecture FAS fournit cinq fois plus d'IOPS par cœur qu'une plateforme à évolutivité horizontale d'un de nos concurrents. (Lors des tests, les deux plateformes utilisaient des configurations de stockage hybrides.)

Performances optimisées en écriture

Les opérations aléatoires en écriture ont une incidence sur la durée de vie des disques SSD. Il est notoire que l'effacement avant écriture, typique de la technologie Flash, peut avoir des effets indésirables comme l'amplification d'écriture, susceptible de diminuer les performances en écriture et de réduire la durée de vie des appareils. Data ONTAP bénéficie de plusieurs optimisations qui améliorent les performances en écriture, aussi bien pour les disques SSD que pour les disques durs.

  • La mémoire NVRAM accélère les écritures. Les écritures entrantes sont traitées au niveau de la mémoire, protégées dans la mémoire NVRAM, puis immédiatement réceptionnées sur le client ou l'hôte, ce qui entraîne un temps de réponse en écriture extrêmement rapide. Les écritures sur les disques SSD ne figurent pas sur le chemin de latence stratégique.
  • Écritures optimisées. Toutes les écritures fusionnent dans la mémoire avant d'être déchargées sur les disques SSD. Les métadonnées sont inscrites avec les données utilisateur afin de minimiser le nombre d'opérations requises pour allouer les données sur les disques SSD. La segmentation en écriture sur les différents SSD permet des performances optimales et réduit l'usure irrégulière des disques SSD.
  • Pas d'écrasement de bloc. En cas d'écrasement, le bloc est toujours inscrit sur un nouvel emplacement. Les blocs existants (données et métadonnées) ne sont jamais ré-inscrits au même emplacement.

Cette combinaison de fonctionnalités réduit l'impact des écritures aléatoires sur les disques SSD des systèmes FAS 100 % Flash :

  • Les disques SSD ont moins de données à déplacer lors des collectes de données superflues.
  • L'effort nécessaire pour atteindre un niveau donné de débit en écriture est moindre.
  • L'amplification d'écriture est inférieure et la durée de vie des disques SSD est prolongée.
  • Les performances au niveau du système sont meilleures.
  • La réduction de l'effort en écriture permet des latences en lecture plus cohérentes pour les charges de travail combinant lecture et écriture.

Grâce à ces optimisations, NetApp peut proposer une garantie SSD indépendante des limites de nivellement de l'usure. De plus, comme nous le verrons ultérieurement, les systèmes FAS 100 % Flash fonctionnent parfaitement sur des charges de travail Flash exigeantes en écriture telles que les infrastructures VDI.

Fonctionnalités exceptionnelles pour l'intégrité des données

La technologie Flash présente la caractéristique de subir des perturbations et des pertes de bits au fur et à mesure que les cellules Flash vieillissent. Data ONTAP offre une protection complète pour éviter la perte de données et assurer l'intégrité du système :

  • Protection RAID double parité
  • Checksums au sein de la mémoire et au niveau des blocs sur disque
  • Détection et correction complètes de la perte en écriture pour éviter la corruption silencieuse des données
  • Gestion des blocs erronés au niveau des disques SSD
  • Nettoyage continu des supports pour détecter et corriger les erreurs

Fonctionnalités complètes d'efficacité du stockage

S'il est un aspect des systèmes 100% Flash autour duquel la communication marketing est particulièrement excessive, c'est la question de l'efficacité du stockage. La capacité de stockage Flash étant coûteuse par rapport aux disques durs, plus vous économisez de capacité grâce à l'efficacité du stockage, et moins vous dépensez dans le système de stockage.

Au risque de paraître prétentieux, il n'est pas exagéré de dire que NetApp est à l'origine de nombreuses idées qui ont abouti à l'efficacité du stockage telle qu'on la connaît actuellement. Dès le départ, nous avons développé des technologies qui permettent à l'utilisateur de stocker et de protéger davantage de données. C'est certainement pour cela que Data ONTAP est le meilleur environnement d'exploitation du stockage.

À moins que ce ne soit le premier article Tech OnTap® que vous lisez, vous connaissez probablement déjà les technologies d'efficacité du stockage NetApp®. En voici une liste assez complète, avec des liens explicatifs vers des articles Tech OnTap précédents :

(Veuillez également consulter l'article Efficacité du stockage dans clustered Data ONTAP pour connaître les dernières nouveautés relatives à ces technologies.)

Toutes ces technologies sont conçues pour fonctionner ensemble de façon à ce que les effets s'additionnent. Par exemple, si vous répliquez un volume qui est dédupliqué et compressé, la réplique l'est tout autant.

Bien que nous adhérions à des normes plus élevées que celles de nos concurrents (qui citent parfois des chiffres en se basant sur une poignée de clients sélectionnés), nous sommes certains que la technologie FAS 100 % Flash peut générer en moyenne une capacité efficace de 5:1. Ce chiffre est basé sur des données provenant de centaines de milliers d'installations et collectées pendant de nombreuses années. Bien entendu, comme toujours, les résultats obtenus dépendent des caractéristiques des ensembles de données et des charges de travail. Ce chiffre est généralement supérieur dans les environnements virtualisés (10:1) et inférieur dans les environnements de base de données (2:1).

Cas d'utilisation de systèmes FAS 100 % Flash

Deux cas d'utilisation principaux pour les systèmes FAS 100 % Flash sont les infrastructures VDI et les bases de données. Ils en illustrent parfaitement les fonctionnalités, car l'infrastructure VDI est exigeante en écriture, tandis que les charges de travail des bases de données sont souvent orientées vers les performances en lecture.

VDI

Nous avons procédé à un test VDI complet de toute la gamme FAS8000, en mesurant les performances à l'état stable et en rafale, sur la base d'une charge de travail composée de 80 % d'écriture et de 20 % de lecture. Comme le montre la Figure 3, les quatre modèles sont bien répartis. Le graphique inclut également pour référence un concurrent connu, XtremIO. On constate que les performances du modèle FAS8060 sont équivalentes à celles de XtremIO, et que celles du modèle FAS8080 EX les dépassent de 30 %.

Performances de l'infrastructure VDI FAS 100 % Flash par rapport à celles d'un concurrent.

Figure 2. Performances de l'infrastructure VDI FAS 100 % Flash par rapport à celles d'un concurrent.

Lors de ce test, nous avons utilisé une taille moyenne de 12 Ko en écriture et de 16 Ko en lecture, alors que nos concurrents utilisent des tailles de bloc de 8 Ko. La différence de taille de bloc est due à notre méthodologie de test. Nous avons utilisé Login VSI (Login Virtual Session Indexer), l'outil standard de test de charge qui permet de mesurer les performances et l'évolutivité d'une infrastructure VDI. Tous les détails du test VDI relatif au système FAS8060 figurent dans le document TR-4307 : Solution FAS 100 % Flash de NetApp pour VMware Horizon View.

Selon ce test, le système FAS8060 a une marge de performance suffisante pour prendre en charge 4000 postes de travail (avec basculement haute disponibilité) et revient à 55 $ par poste. C'est un prix très compétitif pour une infrastructure VDI.

Selon ce test, le système FAS8060 a une marge de performance suffisante pour prendre en charge 4000 postes de travail.

Les bancs d'essai sont certes importants, mais il est également primordial de comprendre pourquoi les clients VDI choisissent d'adopter les systèmes FAS 100 % Flash :

  • Une grande compagnie d'assurance et d'investissement a opté pour un système FAS 100 % Flash pour son environnement VDI Citrix après avoir évalué les fournisseurs majeurs du 100 % Flash. Elle a choisi un système FAS 100 % Flash pour ses performances éprouvées associées aux fonctionnalités de gestion intégrée des données de clustered Data ONTAP, notamment SnapMirror® pour la réplication, FlexClone®, ainsi que la possibilité d'effectuer des tests de reprise après incident sans perturbation.
  • Un fournisseur de services médicaux a opté pour cette solution en raison de toutes ses applications, notamment son environnement VDI et les dossiers médicaux électroniques. Dans ce cas, un accès plus rapide aux données signifie de meilleurs soins aux patients.

Base de données

Pour les bases de données, nous avons effectué des tests de performances en utilisant une charge de travail composée uniquement de lectures aléatoires. Les performances sont présentées à la Figure 4 et incluent celles de deux concurrents connus. Les performances du système FAS8060 sont équivalentes à la meilleure performance des deux concurrents, tandis que les performances de la solution FAS8080 EX sont supérieures. Les prochaines améliorations de Data ONTAP vont augmenter encore davantage les performances en lecture (jusqu'à 50 %, en fonction des charges de travail).

Performances des bases de données FAS 100 % Flash par rapport aux chiffres officiels de plusieurs concurrents.

Figure 3. Performances des bases de données FAS 100 % Flash par rapport aux chiffres officiels de plusieurs concurrents.

Le tableau ci-dessous fournit un peu plus de détails. Comme vous pouvez le voir, la solution FAS8080 EX est bien placée par rapport aux concurrents en termes de $/IOPS et de $/Go. Elle apparaît comme extrêmement compétitive, sans même tenir compte de la disponibilité éprouvée de la plateforme ni des fonctionnalités avancées de gestion des données.

Comparaison du système FAS8060 100 % Flash par rapport aux concurrents, pour les charges de travail de bases de données.

Tableau 1. Comparaison du système FAS8060 100 % Flash par rapport aux concurrents, pour les charges de travail de bases de données.

Bien entendu, les clients de bases de données ont leurs propres raisons de choisir les systèmes FAS 100 % Flash :

  • Une grande chaîne hôtelière a opté pour une solution FAS 100 % Flash afin de répondre aux exigences en termes de performances de son nouveau système de réservation en ligne. Les avantages offerts en ce qui concerne la sauvegarde et la gestion des données ont achevé de la convaincre.
  • Un client public a eu besoin d'accélérer son système SQL Server. Chaque jour, il importe 6 To de données dans un entrepôt de données : le débit est dans ce cas aussi important que les IOPS. Un test du système FAS 100 % Flash a montré qu'il pouvait fournir 4,4 Go/s avec deux nœuds, c'est-à-dire trois fois les performances d'un concurrent majeur. Ce client avait également besoin d'une copie de reprise après incident et de plusieurs copies de développement, qui pouvaient être facilement obtenues grâce à SnapMirror et FlexClone, avec une surcharge minimale du stockage (et du réseau).
  • Une banque internationale a sélectionné la solution FAS 100 % Flash afin de prendre en charge des applications VMware® et SQL Server hautes performances. En tant que client NetApp, le choix était simple, car la banque était déjà convaincue des atouts de SnapVault® et de SnapMirror. Suite à ce changement, la réactivité des applications a été en moyenne multipliée par huit.

Faire le bon choix en termes de solution 100 % Flash

Il apparaît désormais évident que la configuration FAS 100 % Flash remplit toutes les fonctions d'un système 100 % Flash, offre de très bonnes performances, des fonctionnalités complètes d'efficacité du stockage, une disponibilité éprouvée et une gestion des données avancée. Lorsqu'elle est associée, dans un cluster, à d'autres configurations FAS, il est simple de migrer des charges de travail depuis et vers la solution 100 % Flash, au fur et à mesure des besoins, ou de fournir des copies de données secondaires sur des systèmes de stockage moins coûteux sur disques durs.

Toutefois, le système FAS 100 % Flash n'est pas la seule corde à notre arc. NetApp propose également des baies EF-Series 100 % Flash. Nous avons décrit précédemment les baies EF540 et EF550.

Les baies EF-Series sont particulièrement adaptées aux charges de travail exigeantes en termes d'E/S, pour lesquelles la gestion des données est assurée par l'application. Par exemple, dans de nombreux environnements Oracle, la sauvegarde et la reprise après incident sont gérées par Oracle, et la baie 100 % Flash requiert simplement des performances et une fiabilité élevées à un prix compétitif. La baie EF550 offre plus de 400 000 IOPS à des latences inférieures à quelques millisecondes et un débit jusqu'à 12 Go/sec.

Le système FAS 100 % Flash fonctionne extrêmement bien dans les environnements VDI et de base de données. C'est un très bon choix dans des situations qui peuvent tirer parti de l'efficacité du stockage, du stockage NAS et des fonctionnalités de gestion des données de Data ONTAP. Les clients FAS actuels découvriront que le système est géré et fonctionne de la même façon que tout autre système FAS : ils n'auront aucun mal à l'adopter.

 Vous avez des commentaires sur les systèmes FAS 100 % Flash ?

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De Saurabh Modh, Responsable produits, et Chetan Khetani, Responsable produits senior

Saurabh Modh est Responsable produits pour le groupe des systèmes FAS NetApp, en charge des systèmes de stockage FAS 100 % Flash, FAS3200 et FAS6200. Avant de rejoindre NetApp, il a occupé le poste de Chef de projet chez Oracle, où il faisait du développement logiciel pour Oracle Enterprise Manager. Il a obtenu un MBA à l'Université de Washington (Foster School of Business).

Chetan Khetani est responsable de tout ce qui touche à la technologie Flash dans Data ONTAP. Cela inclut aussi bien les solutions FAS 100 % Flash que les solutions hybrides, qui ont connu une très forte croissance ces dernières années (fois 10). Il participe fréquemment au Centre d'information des dirigeants NetApp, où il a récemment été nommé meilleur orateur du trimestre. Avant de rejoindre NetApp, il a travaillé 11 ans chez Cisco sur les technologies associées à la virtualisation du réseau, à l'inspection approfondie des paquets et à l'infrastructure basée sur le contexte. Il est titulaire d'un MBA et d'un MS en systèmes d'information de gestion.

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Octobre 2014

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NetApp nommé leader 2014 en matière d'innovation pour le stockage NAS 100 % Flash

NetApp a été sélectionné par des professionnels informatiques comme leader dans la catégorie NAS 100 % Flash 2014. Les participants devaient nommer l'entreprise qu'ils estimaient occuper la première place sur le marché, en termes de prix, de performances, de fiabilité, de services et support, et d'innovation. Le résultat a été annoncé en même temps que d'autres prix lors de l'événement Flash Memory Summit 2014.

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