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Passare dallo storage FC allo storage SAS

Se siete lettori abituali di Tech OnTap, sarete sicuramente al corrente della transizione in atto nel settore dello storage, vale a dire il passaggio dalle architetture e unità disco storage FC-AL a quelle Serial-Attached SCSI (SAS). Secondo Gartner Dataquest, entro il 2013 SAS sostituirà completamente FC-AL.

Ciò è dovuto alla maggiore affidabilità, flessibilità, larghezza di banda e connettività offerte da SAS. Per ottenere ulteriori informazioni su SAS, potete consultare un recente articolo di Tech OnTap® che presenta un'esauriente panoramica della tecnologia SAS, illustrandone anche i vantaggi.

NetApp è già al lavoro su questa importante transizione tecnologica. Gli shelf di dischi con connessione SAS rappresentano ormai circa il 10% della base installata di NetApp e oltre il 50% dello storage in dotazione ai nuovi sistemi NetApp®. L'affidabilità degli shelf di dischi SAS DS4243 non ha pari nella storia di NetApp: nessun disservizio dipendente da cause interne fino a gennaio 2011. Di recente, NetApp ha presentato lo shelf di dischi DS2246, in grado di sfruttare l'architettura di DS4243 in un pacchetto a maggiore densità. DS2246 si basa sul successo di DS4243, aumentando la densità e i risparmi economici di tale prodotto a parità di affidabilità e flessibilità.

Questo articolo si occupa dei prodotti SAS NetApp, offrendo inoltre informazioni sulle best practice per la scelta e l'implementazione.

Tecnologia NetApp SAS


NetApp sta lavorando per aiutarvi nel passaggio a SAS attraverso adeguate offerte tecnologiche e competenze. A partire dal 2007, abbiamo prodotto tre generazioni di prodotti SAS, iniziando con il supporto SAS sui sistemi entry level FAS2040 e FAS2050. I sistemi storage più recenti della serie FAS6200 e FAS3200 dispongono di porte SAS integrate al fine di semplificare la transizione verso tale standard.

Shelf di dischi

I nostri shelf di dischi SAS offrono un'eccezionale affidabilità e flessibilità grazie all'utilizzo di componenti ridondanti, switch cross-bar, Alternate Control Path (ACP) e aggiornamenti del firmware senza interruzioni operative. Di recente, abbiamo incrementato ulteriormente queste caratteristiche con il nuovo shelf di dischi DS2246, che utilizza unità disco a form factor compatto da 2,5 pollici. Rispetto allo shelf di dischi DS4243, già disponibile, DS2246 offre il doppio della densità di storage e una maggiore densità di performance con minori consumi energetici. I miglioramenti tecnici offerti comprendono un nuovo modulo di I/O dotato di una larghezza di banda pari a 24 Gb/sec per porta SAS.

Confronto fra le performance relative in lettura sequenziale dei nuovi modelli FAS6200 con quelle delle piattaforme già disponibili.

Figura 1) Lo shelf di dischi DS2246 può ospitare fino a 24 unità disco da 2,5 pollici in una enclosure 2U con connettività SAS da 6 Gb/sec (per un totale di 24 Gb/sec per porta SAS).

Molte specifiche di DS2246 sono codificate nel nome del prodotto:

DSxxxx: shelf di dischi
DS2xxx: 2U
DSx24x: 24 unità disco
DSxxx6: SAS 6 Gbps (per un totale di 24 Gb/sec)

In altre parole, DS2246 è una enclosure 2U che offre 24 unità disco SAS con connettività SAS 6 Gb. DS2246 offre la medesima capacità di uno shelf di dischi DS4243 riempito di unità disco SAS, ma con una densità doppia.

Secondo i nostri test di laboratorio, in termini di densità delle performance, DS2246 offre fino al 60% di IOP in più per unità di rack per i carichi di lavoro OLTP. Grazie all'utilizzo di unità disco con fattore di forma ridotto da 2,5 pollici, tale prodotto offre anche un risparmio economico del 30-50% rispetto a un DS4243 dotato della medesima configurazione. DS2246 richiede solo due alimentatori (PSU) per shelf, a differenza dei quattro necessari per DS4243 (entrambi gli shelf utilizzano gli stessi PSU).

Al momento, le unità disco SAS per DS2246 sono disponibili in due dimensioni:

  • Unità disco SAS da 450 GB, 2,5 pollici e 10k rpm
  • Unità disco SAS da 600 GB, 2,5 pollici e 10k rpm

DS2246 supporta SAS 2.0 con una larghezza di banda di 6 Gb/sec. Il prodotto è dotato di IOM6, un nuovo modulo di I/O perfettamente conforme con SAS 2.0. I sistemi storage NetApp possono connettersi a IOM6 utilizzando una porta standard wide: una serie di quattro "lane" SAS con una larghezza di banda aggregata di 24 Gb/sec.

Lo shelf di dischi DS4243, commercializzato nel 2009, è dotato di un form factor 4U ed è in grado di contenere fino a 24 unità disco SAS con connettività da 3 Gb/sec, vale a dire 12 Gb/sec per porta wide. Nota: si tratta di una larghezza di banda maggiore di uno shelf di dischi FC da 4 o 8 Gb. DS4243 è uno shelf di dischi di versatilità ottimale grazie al supporto di tre tipi di unità disco: SAS, SATA e SSD. Lo shelf FC DS14 costringeva ad acquistare diversi modelli al fine di supportare diversi tipi di dischi. DS4243 consente anche di combinare diversi shelf con SAS e SATA nello stesso stack SAS.

Nella tabella 1 vengono messi a confronto DS2246 e DS4243 in termini di capacità e densità in un rack 42U.

Tabella 1) Confronto fra DS2246 e DS4243 in termini di densità e consumo energetico.

  Cabinet DS2246 42U completamente riempito (unità disco da 600 GB) Cabinet DS4243 42U completamente riempito (unità disco da 600 GB) Cabinet ESH4 42U completamente riempito (unità disco da 600 GB)
Shelf per cabinet 21 shelf 10 shelf 14 shelf
Unità disco per cabinet 504 unità 240 unità 196 unità
GB per unità rack (nominali) 7.200 GB 3.600 GB 2.800 GB
GB per cabinet (nominali) 302.400 GB 144.000 GB 117.600 GB
Tipico consumo energetico per cabinet con unità disco da 600 GB 39,48 ampere
7.266 watt
24.801 BTU/hr
28,7 ampere
5.470 watt
18.650 BTU/hr
23,5 ampere
4.424 watt
15.078 BTU/hr

 

Lo shelf di dischi DS4243 con unità SAS da 15.000 giri/min offre il massimo delle performance per le unità a disco rigido. DS2246 (con SAS da 10k rpm) offre performance leggermente inferiori a DS4243, ma una maggiore capacità e densità di performance oltre a notevoli risparmi economici. Con NetApp Flash Cache è possibile differenziare le performance in funzione dei diversi carichi di lavoro (fare riferimento alla sezione successiva).

Adattatori SAS NetApp

NetApp ha iniziato a fornire l'adattatore SAS PCIe X2065A a quattro porte in occasione del lancio di DS4243. Si tratta di un adattatore in grado di lavorare a 6 Gb/sec e di offrire una maggiore velocità di collegamento con DS2246. Il prodotto supporta sia DS4243 che DS2246.

Per agevolare il passaggio a SAS, NetApp ha dotato i suoi più recenti sistemi storage, la serie FAS3200 e FAS6200, di porte SAS integrate. Tali porte supportano velocità di collegamento di 6 Gb/sec e possono lavorare sia con DS4243 che con DS2246. Per ulteriori informazioni sulla serie FS3200, è possibile consultare un altro articolo di questo numero di Tech OnTap.

La porta SAS integrata di FAS2040 e l'HBA SAS a doppia porta X2062 di FAS2050 supportano sia DS4243 che DS2246. Tuttavia, se collegati a DS2246, continueranno a funzionare ad una velocità di 3 Gb/sec.

Flash Cache

NetApp Flash Cache (PAM II) è compatibile con tutte le tecnologie di dischi e shelf NetApp, come DS2246, DS4243 e i modelli meno recenti di DS14. Grazie all'utilizzo intelligente del caching, le performance dello storage non sono più legate al numero e ai tipi di dischi dell'array sottostante. Così facendo è possibile ridurre notevolmente i costi e il carico amministrativo necessario per rifinire al meglio le performance. Flash Cache offre una cache opzionale di secondo livello che riceve i blocchi in uscita dal buffer di sistema al fine di creare un pool di blocchi di grandi dimensioni e bassa latenza.

Con Flash Cache è possibile ridurre i costi relativi allo storage di almeno il 50%, diminuendo l'ingombro e il consumo energetico di circa il 60%. Si tratta di un prodotto in grado di ridurre i costi dello storage diminuendo di almeno il 75% il numero di spindle necessari per ottenere un dato livello di performance, consentendo di sostituire i dischi ad alta performance con altri più economici, come i dischi SATA (al posto di SAS).

Utilizzando Flash Cache insieme a tecnologie NetApp come la deduplica o FlexClone® è possibile ottenere l'effetto di amplificazione della cache, che consente di aumentare il numero di cache hit riducendo ulteriormente la latenza.

Per ulteriori informazioni sull'utilizzo di Flash Cache in sinergia con le tecnologie NetApp, potete consultare un recente articolo di Tech OnTap.

Best practice SAS di NetApp


Con i sistemi NetApp è possibile iniziare a lavorare con la tecnologia SAS in maniera semplice e immediata. Tuttavia, occorre prestare attenzione a una serie di best practice per favorire un risultato ottimale. Innanzitutto, bisogna decidere quale shelf di dischi, fra DS2246 e DS4243, sia più adatto alle vostre esigenze. I criteri di scelta illustrati nella tabella 2 saranno sicuramente utili per prendere questa decisione. Consultate anche la tabella 1 per informazioni su densità e alimentazione.

Tabella 2) Linee guida per la scelta del corretto shelf di dischi SAS.

Criteri di scelta Supporti storage Shelf di dischi SAS
Densità delle performance
Densità dello storage
Riduzione del consumo energetico
Dischi rigidi con form factor ridotto
(SAS, 10k RPM, SFF da 2,5 pollici)
DS2246
Capacità massima
Costo inferiore per GB
Densità massima dello storage
Dischi rigidi a elevata capacità
(SATA, 7200 giri/min, 3,5 pollici)
DS4243
Massime performance dei dischi rigidiDischi rigidi a elevate performance
(SAS, 15.000 giri/min, SFF da 3,5 pollici)
DS4243
Latenza minima
Densità massima delle performance
Unità a stato solido (SSD)DS4243

 

Per utilizzare entrambi gli shelf è possibile collegare DS2246 e DS4243 allo stesso sistema storage seguendo le linee guida illustrate nella prossima sezione.

Configurazione degli stack SAS

NetApp utilizza il termine "stack" per indicare una serie di shelf e adattatori SAS opportunamente cablati e interconnessi. Per questa situazione valgono le seguenti linee guida:

  • Ciascuno stack supporta fino a 10 shelf, a eccezione di FAS2040 e FAS2050, che supportano solo 4 shelf per stack.
  • Non è possibile usare contemporaneamente DS4243 e DS2246 nello stesso stack. Tali prodotti possono essere utilizzati assieme nel medesimo sistema solo collegandoli a diverse porte SAS. Collegandoli a diverse porte dello stesso adattatore, esso utilizzerà automaticamente la corretta velocità di collegamento per ciascuno stack.
  • Se si utilizza DS4243, è possibile utilizzare unità SATA e SAS nel medesimo stack, ma non nel medesimo shelf.
  • Non è possibile utilizzare contemporaneamente unità disco SAS da 15K e da 10k RPM nello stesso aggregato. Anche se possibile, ciò limiterebbe le performance delle unità disco più rapide.
  • NetApp esegue un accurato lavoro di qualifica dei cavi SAS da utilizzare con la sua famiglia di shelf SAS. I cavi SAS sono un componente ad alte performance e di fondamentale importanza dell'architettura SAS. Per le connessioni dei percorsi dati SAS sono supportati solo i cavi ufficiali SAS NetApp.

Configurazione degli ID degli shelf

Gli ID degli shelf possono spaziare tra 00 e 99. Consigliamo di assegnare intervalli di 10 unità a ciascuno stack collegato a un sistema storage. Ad esempio, il primo stack utilizzerebbe gli ID da 10 a 19, il secondo da 20 a 29 e così via. Questi ID sono assegnati anche se gli stack non vengono riempiti. Ad esempio, se il primo stack dispone di quattro shelf, verrebbero occupati gli ID 10, 11, 12 e 13. Il secondo stack inizierebbe con l'ID di shelf 20, anche se gli ID da 14 a 19 non dovessero essere utilizzati. Così facendo è possibile identificare facilmente gli shelf assegnati a ciascuno stack. Gli ID non utilizzati possono essere adoperati per la futura espansione degli stack. DS4243 e DS2246 supportano l'aggiunta a caldo della capacità, consentendo di installare shelf aggiuntivi a un sistema sempre in funzione, senza alcuna interruzione operativa.

Alternate Control Path

Alternate Control Path (ACP) è stato presentato insieme a DS4243 per la gestione fuori banda degli shelf di dischi SAS. ACP costituisce un percorso alternativo di comunicazione verso ciascuno shelf di dischi. Si tratta di una funzionalità completamente distinta dal percorso dati SAS, che consente di ripristinare i moduli degli shelf senza interruzioni operative, nonché di reimpostare o eseguire un ciclo di accensione e spegnimento su un singolo modulo di I/O (IOM) o un intero dominio (vale a dire tutti gli IOM collegati ai moduli dello shelf "A" di uno stack SAS). Inoltre, è possibile eseguire un ciclo di alimentazione sull'intero shelf. Per motivi di ridondanza, ciascuno shelf contiene due IOM dotati singolarmente di connettività ACP. Grazie alla tecnologia ACP, Data ONTAP è in grado di reimpostare automaticamente, e in maniera più efficiente, i componenti con comportamento errato, ripristinando l'operatività senza alcuna interruzione operativa.

ACP consente di monitorare attivamente il percorso dati SAS in modo da rilevare eventuali problemi risolvibili attraverso un ciclo di accensione e spegnimento o una reimpostazione del modulo dello shelf senza alcuna interruzione operativa. Il meccanismo proattivo di ripristino degli shelf integrato in Data ONTAP consente di eseguire automaticamente questo tipo di azioni: ciò è possibile semplicemente grazie all'utilizzo di ACP.

Anche se NetApp consiglia di utilizzare ACP, non si tratta di una funzionalità obbligatoria. Essendo ACP completamente separato dal percorso dati, quest'ultimo continua a funzionare anche quando ACP non è connesso o operativo. È possibile utilizzare molte funzioni di ACP anche quando tale tecnologia non è presente.

Iniziare a lavorare con SAS


Considerando che DS14 a breve non sarà più disponibile (vedere barra laterale), è consigliabile iniziare a prendere in considerazione SAS. Questo articolo, insieme a un altro articolo di Tech OnTap dello scorso anno, offre informazioni utili a comprendere la tecnologia e fare le scelte giuste.

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Mark Woods

Mark Woods
Product Marketing Manager
NetApp

Mark vanta oltre 15 anni di esperienza nel marketing e nella gestione di prodotto. Prima di entrare in NetApp, Mark ha lavorato nel settore server di Hewlett-Packard. Ha ottenuto una laurea BS in ingegneria elettrica all'University of Colorado e un MBA all'University of Texas.

Jay White

Jay White
Technical Marketing Engineer
NetApp

Jay è il Technical Marketing Engineer NetApp per l'affidabilità di sistema, per i sottosistemi storage (shelf, unità disco e così via) e per i RAID. Ha sviluppato diversi report tecnici e domande frequenti sulla configurazione e l'affidabilità dei sottosistemi storage.

 
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