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Faites évoluer votre stockage sur disque avec la technologie SAS

Au cours des prochaines années, l'interface SAS (serial-attached SCSI) devrait remplacer Fibre Channel (FC) pour l'interconnexion des disques de stockage principaux hautes performances dans les systèmes de stockage d'entreprise.

NetApp a lancé la commercialisation de disques SAS en tant qu'option de la gamme FAS2000 il y a déjà quelques années et vient d'annoncer la commercialisation de sa première baie de stockage basée sur la technologie SAS : la DS4243. Ce nouveau tiroir disque offre aux entreprises la densité, la flexibilité et la fiabilité requises, avec en supplément la résilience d'une baie.

Tech OnTap a demandé un entretien à Chris Lueth, du service Marketing et Technique et Doug Coatney, de l'équipe Ingénierie de stockage de Core Systems, pour en savoir plus. Nous avons décomposé leur session de questions/réponses en trois grands sujets :

  • Comparaison des technologies SAS et Fibre Channel
  • Nouvelles technologies de tiroir disque
  • Fonctionnalités de gestion hors bande

Technologie SAS


Chris Lueth : Pourquoi NetApp remplace-t-il FC par SAS sur ses infrastructures de stockage ?

Doug Coatney : Comme le savent la plupart des lecteurs de Tech OnTap, le secteur du stockage effectue déjà la transition entre le stockage Fibre Channel et SAS afin de répondre aux besoins du stockage hautes performances. En 2008, les ventes de disques SAS étaient deux fois supérieures à celles des disques FC. En 2013, les ventes de disques SAS devraient représenter quasiment 60 % du marché des disques durs, tandis que les ventes de matériel FC devraient cesser.

Ventes de disques durs réalisées (2008) et ventes prévues (2013)

Figure 1) Ventes de disques durs réalisées (2008) et ventes prévues (2013). SAS phagocyte essentiellement le marché des disques Fibre Channel et SCSI parallèle, tandis que les ventes de la technologie ATA restent relativement stables.

Chris : La technologie SAS offre-t-elle des avantages motivant cette transition ?

Doug : Oui, il existe trois principaux facteurs en faveur de la technologie SAS :

  • Isolation point à point
  • Bande passante supérieure
  • Amélioration sensible de la connectivité

Ces fonctionnalités offrent des avantages significatifs pour toutes les entreprises déployant la technologie SAS.

Comparaison des topologies FC et SAS

Figure 2) Comparaison des topologies FC et SAS.

Point à point. SAS repose sur une approche point à point avec des commutateurs non bloquants (expandeurs), similaires à un commutateur Ethernet. Ces expandeurs assurent une isolation complète de chaque périphérique connecté, ce qui élimine de nombreux problèmes pouvant affecter la résilience dans les topologies en boucle comme FC-AL (Fibre Channel-Arbitrated Loop), le protocole de connexion des disques FC. Les expandeurs SAS assurent la commutation des chemins d'accès, l'arbitrage et la centralisation de la gestion, tout en faisant office d'agent de circulation en garantissant un partage équitable de la bande passante entre tous les périphériques.

Bande passante. La bande passante actuelle des disques FC est de 4 Gb/s par port. Nous utilisons des adaptateurs PCIe à quatre ports. La bande passante FC-AL agrégée par slot PCIe est donc de 16 Gb/s.

Le produit NetApp® DS4243 prend en charge les liaisons SAS de 3 Gb/s. Sur un même slot PCIe, un adaptateur quadruple SAS possède quatre ports offrant chacun une bande passante agrégée de 12 Gb/s, soit un total de 48 Gb/s.  

La connexion du contrôleur de stockage au sous-système de disques s'effectue via un port d'extension SAS. Le port d'extension standard est un ensemble de quatre couloirs SAS associés afin d'offrir un débit maximal. Avec une bande passante SAS de 3 Gb/s, le regroupement de quatre ports offre une bande passante maximale de 12 Gb/s et donc un canal étendu permettant aux systèmes de stockage de déplacer des données vers et à partir des sous-systèmes de disque. Ces couloirs fournissent une bande passante supérieure, des contrôleurs de stockage aux baies de disques, tout en améliorant l'équilibrage de la bande passante, la redondance des chemins d'accès et la récupération d'erreurs, ce qui permet à une connexion SAS de prendre en charge, en toute sécurité, un grand nombre de disques durs.

Connectivité. Avec FC-AL, le nombre maximal théorique de disques durs pris en charge sur une boucle est de 126.

Dans le cas de la technologie SAS, le nombre de disques durs pouvant être connectés à un port SAS unique est principalement limité par des facteurs de performances. Dans un domaine SAS, l'utilisation d'expandeurs permet de prendre en charge jusqu'à 16 384 périphériques à adresse unique. Un expandeur en éventail permet de connecter jusqu'à 128 expandeurs périphériques, chacun permettant de connecter jusqu'à 128 disques durs : 128 x 128 = 16 384. (Il s'agit de valeurs maximales théoriques. Consulter la section suivante pour connaître le nombre de disques pris en charge par le DS4243.)

Chris : Quelle est la différence entre un disque FC et un disque SAS ?

Doug : La principale différence entre un disque SAS et un disque FC équivalent se trouve dans l'électronique de l'interface. Les disques durs SAS ne présentent pas de nouveaux risques technologiques, car ils sont mécaniquement équivalents aux disques durs FC existants, utilisent le même jeu de commandes SCSI et possèdent les mêmes caractéristiques de performances et de fiabilité. Les disques durs SAS utilisent simplement un protocole de communication série différent.

Le tiroir disque NetApp DS4243

Vues de face et arrière du DS4243

Figure 3) Vues de face et arrière du DS4243.

Chris : Pouvez-vous présenter à nos lecteurs un aperçu des fonctionnalités du nouveau disque tiroir NetApp ?

Doug : Le principal élément à retenir par les utilisateurs à propos du tiroir d'extension de disques durs NetApp DS4243 est qu'il a été conçu par NetApp et optimisé pour les systèmes de stockage NetApp. Ce nouveau tiroir possède une connexion SAS de 3 Gb/s ; des ports d'extension SAS (quatre couloirs de 3 Gb/s chacun) connectent le contrôleur de stockage au tiroir. Un châssis de montage en rack d'une hauteur de 4U prend en charge jusqu'à 24 disques durs (tous SAS ou SATA), ce qui améliore la densité de 22 % par rapport au sous-système de disques de la génération précédente. Le tiroir, qui repose sur la technologie SAS (entre le tiroir disque et le contrôleur, ainsi qu'au sein du tiroir), offre une nouvelle fonctionnalité de gestion hors bande, dénommée ACP (Alternate Control Path) qui sera abordée de manière plus approfondie dans la section finale).

L'alimentation du tiroir est entièrement redondante : un tiroir disque équipé de disques SAS nécessite quatre alimentations (deux s'il est équipé de disques SATA). Ce tiroir contient également quatre baies 1U pour les modules électroniques. Deux d'entre elles sont occupées par des modules E/S SAS (IOM3). Les deux baies restantes ne sont actuellement pas utilisées.

La conception mécanique et électrique repose sur la spécification SBB (Storage Bridge Bay) standard. SBB assure la flexibilité et la normalisation des interfaces de baie, ce qui vous permet de rationaliser vos transitions technologiques. Par exemple, les composants DS4243 actuels peuvent être réutilisés dans le cadre d'une future technologie de stockage basée sur SAS.

Chris : Qu'est-ce qu'une « pile » SAS ?

Doug : NetApp utilise le terme « pile » pour désigner un ensemble de tiroirs et d'adaptateurs SAS correctement câblés et interconnectés. Une pile prend en charge jusqu'à 10 tiroirs, soit un total de 240 disques, sauf pour le FAS2040 et le FAS2050, qui prennent en charge uniquement quatre tiroirs par pile. Il est possible de mélanger des disques SAS et SATA dans la même pile, mais pas dans le même tiroir.

Chris : Quelle est la prise en charge des disques durs SATA par le nouveau tiroir ?

Doug : Autre avantage potentiel par rapport à FC : l'interface SAS offre une prise en charge native des disques SATA par tunneling série. Les sous-systèmes de disques SAS peuvent aisément prendre en charge des disques SAS et SATA. Cependant, le tunneling série ne prend pas en charge les chemins multiples vers les disques durs SATA, ce qui rend impossible la mise en œuvre de configurations haute disponibilité.

Pour contourner cette limitation, les supports de disques durs SATA utilisés dans les tiroirs DS4243 contiennent un pont SATA/SAS. Cela signifie que le protocole SAS natif (avec fonctionnalité de chemins d'accès multiples) est utilisé entre le contrôleur de stockage et chaque disque, indépendamment de son type.

Chris : Sous quelles conditions puis-je bénéficier des avantages du tiroir disque ?

Doug : Il vous faut un système de stockage NetApp possédant un slot PCI Express (PCIe) disponible, un adaptateur SAS, la version correcte de Data ONTAP®, ainsi que le matériel et le câblage du tiroir disque.

Le DS4243 est pris en charge sur tous les systèmes de stockage NetApp FAS, V-Series et SA actuellement commercialisés, à l'exception du FAS 2020. Si vous souhaitez installer le nouveau tiroir sur un système de stockage existant, vous devez disposer d'au moins un slot PCIe disponible (pour installer un HBA SAS). Vous pouvez également utiliser le port SAS intégré sur un FAS2040. Vous devez également disposer de Data ONTAP 7.3.2 ou d'une version ultérieure. Vous ne pouvez pas utiliser vos disques durs existants provenant des gammes DS14 et FAS2000 dans le DS4243, car la configuration des supports de disques est différente.

Chris : Le nouveau tiroir disque intègre-t-il des fonctionnalités de résilience optimisées ?

Doug : Le DS4243 est conçu pour offrir des capacités de résilience, d'isolation des défauts et de restauration supérieures à celles des sous-systèmes de disques NetApp précédents. Outre les fonctionnalités SAS mentionnées précédemment, il offre des composants et des bus redondants, des journaux d'événement non volatils et des mises à jour de microgiciels sans perturbation.  
Toutes les configurations prises en charge offrent des connexions à double chemin d'accès ou MPHA (Multipath HA), sauf le FAS2040, qui possède un nombre limité de ports SAS. Par ailleurs, le DS4243 dispose de fonctionnalités de gestion hors bande offrant une résilience de baie, une première pour une baie de stockage modulaire. Ces dernières complètent les fonctionnalités de résilience intra-bande du protocole SAS. (Voir la section suivante pour davantage de détails.)

Gestion hors bande avec ACP


Chris : Pouvez-vous détailler votre présentation des fonctionnalités de gestion hors bande ajoutées par NetApp au DS4243 ?

Doug : Pour assurer la gestion hors bande sur le DS4243, NetApp a créé la technologie ACP (Alternate Control Path). ACP nous fournit un accès par porte dérobée à vos tiroirs disques. Distincte du chemin d'accès aux données SAS, elle fournit de nouvelles options de restauration sans perturbation des modules de tiroir, avec possibilité de réinitialiser de mettre hors tension/remettre sous tension un module E/S individuel (IOM) ou un domaine entier (c'est-à-dire, tous les IOM du domaine A). Nous avons également intégré la possibilité de mettre hors tension/remettre sous tension l'ensemble du tiroir. Chaque tiroir contient deux IOM, contenant chacun un ACP. La nouvelle technologie ACP améliore la capacité de Data ONTAP à réinitialiser automatiquement un composant au comportement erroné afin de rétablir son fonctionnement optimal sans interruption.

ACP n'est pas indispensable, mais il est fortement recommandé par NetApp. ACP étant distinct du chemin d'accès aux données, ce dernier continue de fonctionner lorsqu'ACP n'est pas connecté ou opérationnel.

Chris : Quel est le type de réseau utilisé par ACP ?

Doug : ACP utilise un réseau Ethernet dédié. Les tiroirs de stockage sont connectés selon une topologie en chaîne avec une connexion retour pour une résilience accrue. Les adresses IP sont automatiquement attribuées par Data ONTAP. (Les plages par défaut sont modifiables.)

Chris : Quels sont les avantages de la configuration d'ACP ?

Doug : ACP améliore la disponibilité des données en permettant à un contrôleur de stockage de réinitialiser un canal de stockage sans avoir à y communiquer. Si un canal est défaillant ou se comporte de manière erronée, une réinitialisation rapide permet de le remettre en ligne sans intervention externe. ACP permet la récupération d'un système de stockage après des défaillances sans effectuer de redémarrage, ce qui constitue un avantage indéniable. D'autres fournisseurs proposent ces fonctionnalités uniquement dans leurs produits de stockage de niveau haut de gamme, alors que NetApp l'offre indépendamment de la plate-forme ou du niveau de stockage.

Conclusion

Avec la commercialisation du tiroir disque DS4243, NetApp a franchi une nouvelle étape dans la simplification de votre environnement de stockage. Avec le DS4243, il vous suffit d'un seul type de tiroir disque pour prendre en charge l'ensemble des niveaux de stockage. Vous avez la possibilité de choisir des disques SAS orientés performances ou des disques SATA optimisés en termes de capacité (ou les deux). Son architecture standard basée sur la norme SBB (Storage Bridge Bay) offre la flexibilité nécessaire à une extension future.

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Doug  Coatney

Doug Coatney
Ingénieur principal en logiciels de stockage
NetApp

Doug possède une expérience de 23 ans dans le secteur du stockage, notamment chez NetApp ces 10 dernières années. Il a joué un rôle majeur dans le développement de chaque sous-système de disques commercialisé par NetApp durant cette période. NetApp détient une dizaine de brevets issus des travaux de Doug.

Chris  Lueth

Chris Lueth
Directeur Marketing et Technique
NetApp

Chris a plus de 17 ans d'expérience dans le secteur. Depuis qu'il a rejoint NetApp il y a plus de six ans, il a acquis une quantité considérable de connaissances techniques, en travaillant notamment sur les déploiements NearStore®, RAID-DP®, SnapLock®, les plates-formes d'entrée, de milieu et haut de gamme, ainsi que sur la résilience du stockage. Ancien ingénieur en conception de processeurs, il a travaillé sur la première puce de carte mère multiprocesseur, avant de se spécialiser en administration des systèmes UNIX®, puis en stockage.

 
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