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Évolutivité horizontale destinée aux entreprises avec Data ONTAP 8 Cluster-Mode
Mike McNamara
Responsable senior, Marketing produit

L'idée sous-jacente au stockage évolutif est très simple. Plutôt que de développer un système de stockage monolithique jusqu'à atteindre ses limites avant d'en ajouter un nouveau identique, le stockage évolutif fournit un cluster de nœuds de stockage, qui fonctionne comme une entité unique. Un nouveau nœud au cluster ajoute une quantité prévisible de capacité de stockage et de performances, qui vous permet d'augmenter les ressources de stockage en fonction de la demande.

Bien que les produits de stockage évolutif soient disponibles auprès de différents fournisseurs depuis un bon moment, ils ne sont pas toujours en mesure de répondre aux besoins de stockage traditionnels. Ils sont généralement destinés aux applications techniques et d'ingénierie, ne prennent en charge que le NAS, se limitent à un type ou à un modèle de contrôleur de stockage spécialisé particulier et offrent une prise en charge limitée ou inexistante des capacités de protection des données et d'efficacité du stockage requises par la plupart des utilisateurs.

NetApp® Data ONTAP® 8 est le premier ensemble unifié et complet de solutions d'évolutivité horizontale, qui fournit aux environnements virtualisés une infrastructure de stockage adaptable et toujours active. L'approche évolutive de NetApp fournit :

  • un stockage unifié, capable de prendre en charge les protocoles FC, FCoE, iSCSI, NFS, pNFS et CIFS
  • une continuité de l'activité, qui élimine les temps d'indisponibilité planifiés, même pendant la maintenance et les mises à niveau
  • la protection intégrée des données, avec la technologie NetApp Snapshot™ et la réplication SnapMirror®
  • des configurations de cluster hétérogènes, qui intègrent différents types de contrôleur et de disque et la capacité à fournir une hiérarchisation du stockage dans un même cluster
  • une efficacité du stockage innovante, incluant déduplication, provisionnement fin et compression
  • une gestion simplifiée des déploiements à grande échelle
  • une colocation sécurisée, à l'aide de vServers fournissant une isolation sécurisée
  • des performances et une évolutivité remarquables, capables d'évoluer jusqu'à 50 Po de stockage et plus de 1,5 million d'opérations par seconde (SPECsfs2008_nfs.v3)

En outre, la dernière version, Data ONTAP 8.1.1, offre de nouvelles fonctionnalités qui améliorent les performances, la gestion et la prise en charge, que ce soit en Cluster-Mode ou en 7-Mode.

Cet article s'intéresse aux capacités d'évolutivité horizontale de Data ONTAP 8 Cluster-Mode.

Comprendre Cluster-Mode

Data ONTAP 8 Cluster-Mode est le système qui permet d'obtenir les configurations de stockage à évolutivité horizontale de NetApp. Les éléments de base de Cluster-Mode sont les fameuses paires haute disponibilité de NetApp dans lesquelles deux contrôleurs de stockage sont interconnectés au même jeu de disques. Si un contrôleur subit une défaillance, l'autre prend le relais du stockage et continue à transférer les données.

En mode Cluster-Mode, chaque contrôleur de stockage est désigné comme un nœud de cluster. Les nœuds peuvent être de dimensions et de modèles différents. Par exemple, un système FAS2240, FAS3270, FAS6280, FAS3040 et un contrôleur Open Storage V-Series (solution frontale pour une baie de stockage tiers comme EMC, HDS, HP ou IBM) peuvent tous se trouver dans le même cluster. Les disques sont regroupés, selon leur type, en agrégats, composés d'au moins un groupe RAID et protégés par NetApp RAID-DP®.

Un réseau Ethernet dédié et redondant de 10 Gigabit est utilisé pour la communication entre les nœuds de cluster et pour déplacer les données d'un système de stockage physique ou logique à un autre. Un réseau distinct est utilisé pour les fonctions de gestion.

La figure 1 décrit un cluster hétérogène, avec différents types de contrôleurs (y compris des V-Series), de protocoles de stockage et de disques pris en charge, afin d'adapter les performances et le coût du stockage aux exigences en termes de données et de charges de travail. Les systèmes sur la gauche du diagramme sont des systèmes à hautes performances, conçus à partir de contrôleurs haut de gamme (p. ex. FAS6280) et de disques SAS et/ou SSD très rapides. Du côté droit du cluster, les systèmes représentent des contrôleurs milieu de gamme (p. ex. FAS3240) et des disques SATA haute capacité, choisis pour obtenir le meilleur coût par gigaoctet de stockage. En cas de modification des besoins, les données peuvent être déplacées sans interruption au sein du cluster, afin d'optimiser les performances ou la capacité. Par exemple, lorsqu'un projet à hautes performances, tel qu'une conception de semi-conducteurs, arrive à son terme, il peut être déplacé vers un stockage à moindre coût. Lors de la prochaine révision de la puce, le projet pourra être ramené vers un stockage à hautes performances.

Les clusters homogènes peuvent également être conçus afin d'optimiser les performances ou les capacités de différentes applications. Le dernier paragraphe, sur l'évolutivité et les performances, présente des exemples de clusters homogènes.

Un seul cluster de stockage hétérogène peut inclure à la fois des options de stockage hautes performances et haute capacité, afin de répondre aux exigences de différentes charges de travail. Un espace de noms unique peut fournir de nombreuses classes de service.

Figure 1) Un seul cluster de stockage hétérogène peut inclure à la fois des options de stockage hautes performances et haute capacité, afin de répondre aux exigences de différentes charges de travail. Un espace de noms unique peut fournir de nombreuses classes de service.

Continuité de l'activité

Alors que les opérations commerciales dépendent de plus en plus des services informatiques, les temps d'indisponibilité (planifiés ou non) sont de moins en moins acceptables. Un temps d'indisponibilité peut entraîner une perte d'activité, une insatisfaction de la part des clients et une baisse de compétitivité. L'infrastructure de stockage doit toujours être disponible et les données toujours accessibles. La continuité de l'activité fait partie intégrante de Data ONTAP 8 Cluster-Mode, ce qui permet à votre infrastructure de stockage de rester active et de transférer des données pendant les opérations de maintenance matérielle et de mise à jour logicielle.

Lorsque vous envisagez de changer de matériel, vous pouvez transférer vos données sans interruption d'une paire haute disponibilité vers une autre au sein du cluster de stockage et retirer l'ancien matériel du cluster sans avoir à mettre les données hors ligne.

La possibilité de déplacer individuellement les volumes de données, connue sous le nom de DataMotion™ for Volumes, permet la redistribution des données dans le cluster, à tout moment et pour quelque raison que ce soit. L'option DataMotion est transparente et sans interruption pour les hôtes NAS et SAN. Cette approche de remplacement par déploiement vous permet de gérer, de mettre à niveau et d'entretenir votre infrastructure de stockage sans interruption, tout au long du cycle de vie de vos données, même pendant les heures de bureau.

Les opérations de maintenance matérielle et logicielle spécifiques, peuvant être réalisées sans interruption dans un environnement Cluster-Mode, incluent la mise à niveau d'une version de Data ONTAP à une autre, la mise à niveau de firmware (système, disque et commutateur), le remplacement d'un contrôleur ou d'un composant défaillant au sein du contrôleur (p. ex. HBA, carte réseau) et le remplacement de câbles, disques et modules E/S défaillants.

En outre, avec Data ONTAP 8, l'ajout de contrôleurs ou de tiroirs de stockage à un cluster, l'ajout de HBA et de Flash Cache et la mise à niveau de composants ne nécessitent aucune interruption. Vous pouvez également redistribuer les données entre les contrôleurs afin d'améliorer les performances, déplacer les données d'un contrôleur à l'autre afin de rééquilibrer les capacités et redistribuer les données d'un niveau de stockage à l'autre au sein d'un cluster pour optimiser les performances du disque.

Colocation

Il est important pour les différents clients de clouds publics et pour les différentes unités commerciales dans les clouds privés d'être isolés de façon sécurisée dans les couches de calcul, de réseau et de stockage. La mise en cluster de Data ONTAP 8 fournit une colocation à la couche de stockage, en isolant les entités de stockage telles que les interfaces logiques, les LUN et les volumes, au sein d'un vServer.

Data ONTAP 8 Cluster-Mode utilise les vServers pour fournir la colocation.

Figure 2) Data ONTAP 8 Cluster-Mode utilise les vServers pour fournir la colocation.

Un vServer est un conteneur de stockage virtualisé et sécurisé, qui inclut sa propre sécurité d'administration, ses propres adresses IP et son propre espace de noms. Un vServer peut inclure des volumes résidant sur n'importe quel nœud du cluster. La mise en cluster de Data ONTAP prend en charge jusqu'à plusieurs centaines de vSservers au sein d'un seul cluster.

Chaque vServer active un ou plusieurs protocoles d'accès SAN (FC, FCoE, iSCSI) et NAS (NFS, pNFS, CIFS) et contient au moins un volume et une interface logique, ou LIF. Les LIF présentent soit une adresse IP (qui sera utilisée par les clients NAS et les hôtes iSCSI) soit un WWN (pour l'accès FC et FCoE). Chaque LIF est mappée à un port d'origine sur une carte réseau ou HBA. Les LIF virtualisent les ports NIC et HBA. Chaque vServer requiert son propre jeu dédié de LIF. Jusqu'à 128 LIF peuvent être définies sur un nœud de cluster. Comme chaque vServer fonctionne dans son propre espace de noms, chaque client mappé à un vServer est complètement isolé. L'administration de chaque vServer peut également être déléguée, afin que des administrateurs séparés puissent être responsables d'opérations relatives aux volumes de provisionnement et d'autres opérations spécifiques au vServer, une fonctionnalité particulièrement intéressante dans les environnements en colocation.

Évolutivité et performances

Les configurations NAS peuvent actuellement évoluer jusqu'à 24 nœuds et les configurations SAN jusqu'à 6 nœuds. NetApp a publié des chiffres de performances pour NAS et SAN (fichiers et blocs) conformes aux normes de l'industrie.

Performances NAS

NetApp a évalué les performances des services de fichiers Cluster-Mode à l'aide du banc d'essai SPECsfs. Un cluster de nœuds FAS6240 a démontré une évolutivité linéaire au fur et à mesure de l'ajout de nœuds, avec une performance maximale de plus de 1,5 million opérations/s SPECsfs2008_nfs.v3 en utilisant 24 nœuds. Ces performances indiquent que Data ONTAP 8 Cluster-Mode offre l'évolutivité et les performances nécessaires pour répondre à n'importe quelle charge de travail. Ces résultats ont été décrits plus en détail dans un précédent article Tech OnTap®.

Performances SAN

NetApp a également soumis un cluster de stockage unifié FAS6240 à 6 nœuds à un test de performances de block SPC-1 (Storage Performance Council), avec Data ONTAP 8.1.1. Les résultats de ce banc d'essai SPC-1 du Cluster-Mode sont de ~250 000 opérations d'E/S SPC-1 par seconde (IOPS), 6,69 USD par opération d'E/S par seconde (USD/IOPS) et un temps de réponse minimum (LRT) de 0,99 milliseconde. Ces résultats démontrent que ce modèle d'évolutivité horizontale modulaire fournit des bases solides à une croissance continue, au fur et à mesure que le nombre de nœuds et les performances des contrôleurs augmentent.

En termes de performances relatives, le système FAS6240 à 6 nœuds se trouve parmi les 10 % meilleures configurations soumises, entermes de LRT. Les résultats en termes d'IOPS indiquent une augmentation de 267 % des performances et une réduction de 12 % des coûts par rapport aux résultats SPC-1 publiés sur le FAS3270. Par ailleurs, NetApp utilise les tarifs catalogue dans ses essais SPC-1, alors que la plupart des autres fournisseurs utilisent des tarifs réduits. Notre rapport USD/IOPS est donc plus prudent et plus facile à vérifier que ceux de nos concurrents.

Technologie Infinite Volume Technology pour référentiels de contenu d'entreprise

Alors que les entreprises génèrent des pétaoctets de données, il devient de plus en plus difficile de stocker, de gérer et de récupérer du contenu de façon flexible et efficace. En outre, de nombreuses entreprises font face au besoin de conserver leurs données à long terme (souvent sur plusieurs dizaines d'années), tout en étant capables de les retrouver, quel que soit l'endroit où elles sont stockées. NetApp a créé Infinite Volume spécifiquement pour répondre aux besoins d'évolutivité des référentiels de contenu d'entreprise ; cette technologie élimine la complexité de la structuration de données dans de multiples petits conteneurs.

NetApp Infinite Volume est un cluster dédié utilisant Data ONTAP 8.1.1. Il fournit un point de montage NFSv3 unique, qui peut évoluer jusqu'à 20 Po ou 2 milliards de fichiers, le tout contenu dans un seul vServer. Infinite Volume prend actuellement en charge jusqu'à cinq paires haute disponibilité (10 nœuds) dans Data ONTAP 8.1.1.

Infinite Volume est un volume composé, au sein duquel les données sont réparties sur les multiples volumes contenus (que nous appelons les composants), sur l'ensemble des nœuds du cluster. La hiérarchie de l'espace de noms est stockée dans un volume composant de l'espace de noms actif unique pour l'intégralité du référentiel de contenu. Les clients NFS voient le contenu de ce volume. Toutes les recherches sur métadonnées (lectures de répertoire, ouverture de fichier, récupération d'attributs, etc.) sont réalisées sur le volume composant de l'espace de noms. Les lectures et écritures suivantes vont directement vers le nœud qui « possède » le composant de données contenant le fichier consulté. À leur entrée, les données font automatiquement l'objet d'un équilibrage de charge sur Infinite Volume.

Infinite Volume offre une gestion simplifiée grâce à OnCommand® System Manager 2.1. Des copies Snapshot sont créées pour la protection des données et à des fins de réplication au niveau d'Infinite Volume. Elles sont coordonnées dans tous les composants du référentiel, afin d'assurer la cohérence des données.

Infinite Volume fournit toutes les fonctionnalités de résilience de stockage et de disponibilité élevée d'un cluster Data ONTAP, y compris la continuité des activités et des fonctionnalités avancées d'efficacité du stockage.

NetApp Infinite Volume est une fonctionnalité valorisante pour un référentiel de contenu d'entreprise.

Figure 3) NetApp Infinite Volume est une fonctionnalité valorisante pour un référentiel de contenu d'entreprise.

Technologie Flash Pool

Avec la version Data ONTAP 8.1.1, NetApp a ajouté une nouvelle technologie Flash Pool à Data ONTAP, pour dynamiser encore plus l'évolutivité et les performances des configurations 7-Mode et Cluster-Mode. Flash Pool est pris en charge par tous les systèmes de stockage NetApp, y compris les systèmes d'entrée de gamme. Aucun autre fournisseur n'offre ce type de fonctionnalité sur le marché d'entrée de gamme.

Flash Pool est un cache d'écriture et de lecture permanent, au niveau de l'agrégat. Il vous permet d'ajouter des groupes RAID composés de SSD à un agrégat contenant des disques, afin d'offrir des performances comparables à celles d'un agrégat uniquement composé de SSD, à un prix proche de celui d'un agrégat de disques durs. Un nombre relativement limité de SSD dans un agrégat est utilisé en tant que cache permanent, pour accélérer les écritures et lectures aléatoires.

Flash Pool fait partie de NetApp virtual storage tier (VST) et fonctionne, par bien des aspects, de manière similaire à NetApp Flash Cache. Flash Pool partage la même granularité de 4 Ko, travaille en temps réel, est totalement automatique et fonctionne conjointement avec les technologies de protection des données et d'efficacité du stockage NetApp. En outre, Flash Pool permet de mettre en cache des données d'écriture aléatoire et offre des performances régulières lors des opérations de basculement et de reprise après incident. Le cache de données au niveau de l'agrégat reste en effet accessible et disponible pendant ces opérations. Flash Pool et Flash Cache peuvent coexister sur le même système et les agrégats existants peuvent être convertis sans interruption d'activité pour utiliser Flash Pool.

Technologie Flash Pool de NetApp.

Figure 4) NetApp Flash Pool

Conclusion

Outre des performances exceptionnelles et une faible latence, Data ONTAP 8 Cluster-Mode propose la totalité des produits NetApp en matière de protection des données et d'efficacité du stockage, mais aussi la continuité des opérations et un support complet des environnements cloud et en colocation sécurisés.

Que vous choisissiez des systèmes FAS ou V-Series, Data ONTAP 8 Cluster-Mode vous apporte la fiabilité dont vous avez besoin pour assurer la continuité de votre activité, la flexibilité nécessaire pour rester en phase avec l'évolution du marché et l'efficacité opérationnelle indispensable à la croissance de votre entreprise. L'intégration à un vaste écosystème de partenaires rend votre succès encore plus facile.

 Vous avez des commentaires sur la technologie Cluster-Mode ?

Posez vos questions, échangez des idées et partagez vos points de vue directement en ligne via les communautés NetApp.

Par Mike McNamara, Responsable senior, Marketing produit

Mike McNamara a plus de 23 ans d'expérience dans le marketing informatique, dont 17 ans dans le stockage. Il a travaillé chez Adaptec, EMC et Hewlett Packard avant de rejoindre NetApp il y a plus de six ans. Mike McNamara a également été président marketing de la Fibre Channel Industry Association (FCIA) et membre de l'Ethernet Alliance. Il intervient fréquemment lors d'événements organisés par l'industrie.

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