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Steven Miller
Senior Technical Director e Platform Architect
NetApp

NetApp vanta una lunga tradizione nella progettazione di sistemi storage che consentono di partire con il piede giusto, mantenere la semplicità e crescere in modo intelligente. Se hai letto alcuni dei recenti case study su Tech OnTap®, tra cui il case study di questo mese su Be the Match e l'articolo del mese scorso su Broome-Tioga , ti sarà chiaro come uno degli aspetti dello storage NetApp® più apprezzati dagli amministratori sia la capacità di partire da un sistema piccolo e farlo evolvere progressivamente nel tempo in base alle necessità, senza dover ricorrere a complicate migrazioni di dati per passare da una piattaforma a quella successiva.

Avevamo in mente di garantire tale capacità quando ci siamo messi a progettare il nostro nuovo sistema storage entry-level FAS2240. Volevamo anche migliorare in modo significativo affidabilità, disponibilità, praticità e gestibilità della nuova piattaforma in modo da allinearla alle funzionalità che offriamo con le serie FAS3200 e FAS6200.

In questo articolo descriverò le esclusive caratteristiche del sistema FAS2240, tra cui:

  • Integrazione dei controller negli shelf di dischi SAS NetApp
  • Miglioramenti I/O e delle performance
  • Nuove funzionalità di affidabilità e disponibilità

Tabella 1) Caratteristiche chiave del sistema FAS2240.

CaratteristicaVantaggio
Conversione in shelf di dischiQualora si renda necessario un sistema più evoluto del FAS2240, è possibile trasformarlo in uno shelf di dischi, aggiungere un nuovo controller di storage ed evitare la necessità di migrazione dei dati.
Opzioni di I/O ad alte performanceLe tecnologie 10 GbE e FC da 8 Gb contribuiscono a eliminare i colli di bottiglia a livello di rete.
Performance raddoppiate o triplicatePerformance per utilizzare appieno le opzioni I/O a prestazioni elevate.
Ingombri 2U e 4UIngombro 2U orientato alle performance ottimizzato per l'implementazione in uno spazio minimo. Ingombro 4U ottimizzato per la capacità.
Miglior RASM (Reliability, Availability, Serviceability and Manageability)Stesso sistema di gestione del service processor (SP) utilizzato sulle piattaforme NetApp di livello medio e high-end.
Stessa microarchitettura della serie FAS6200Migliorata compatibilità su tutta la linea di prodotti.

Il vino migliore sta nella botte piccola

Con FAS2240 ci siamo proposti di alzare l'asticella. A partire dal 2009, NetApp ha adottato lo standard Storage Bridge Bay (SBB), una scelta che ci ha consentito di offrire il sistema FAS2240 in un package più piccolo e compatto di quelli che avevamo costruito in precedenza. Allo stesso tempo il nuovo design rende una passeggiata l'aggiornamento di FAS2240 a un'altra piattaforma.

Abbiamo progettato i controller per FAS2240 come contenitori SBB collegabili direttamente ai nostri shelf di dischi DS4243 e DS2246 conformi a SBB. Di conseguenza, è possibile avere un sistema storage HA completo nello spazio di un singolo shelf di dischi con un'altezza di solo 2U.

Configurazioni e prezzi

Il sistema FAS2240-2 ospita fino a 24 dischi SAS a fattore di forma ridotto utilizzando lo chassis 2U con profondità 19" dello shelf di dischi DS2246. Ciò ne fa il candidato ideale per ambienti estremi, ma anche la scelta ottimale per qualsiasi situazione caratterizzata da limiti di spazio o che richieda la massima semplicità, ad esempio uffici remoti che non dispongono di personale IT dedicato.

Il sistema FAS2240-4 ospita fino a 24 dischi SATA utilizzando lo chassis 4U del sistema DS4243 (i dischi SAS non sono supportati nello chassis di base di FAS2240-4). La scelta di SATA fa di FAS2240-4 un'opzione più orientata alla capacità, in grado di offrire fino a 72 TB in uno spazio rack pari solo a 4U.

Indipendentemente dal modello scelto, è possibile configurare fino a 120 dischi esterni aggiuntivi (per un totale di 144 dischi) utilizzando lo shelf di dischi o la tecnologia per i supporti disco più adatta alle proprie esigenze. Se si inizia con SAS, è possibile aggiungere successivamente SATA (o una combinazione delle due tecnologie) e viceversa. Sono inoltre supportati i dischi Fibre Channel così come le unità a stato solido (SSD) esterne.

Figura 1) Vista posteriore del sistema FAS2240-2. Viene mostrata la configurazione HA. La configurazione standalone utilizza un PCM singolo.

Figura 2) Vista posteriore del sistema FAS2240-4. Viene mostrata la configurazione HA. La configurazione standalone utilizza un PCM singolo.

Aggiornamenti facili: non è necessaria alcuna migrazione dei dati

In caso il sistema FAS2240-2 o FAS2240-4 non basti più, è possibile trasformare lo chassis di base in uno shelf di dischi standard sostituendo i controller FAS2240 (che noi chiamiamo moduli controller del processore o PCM) con i moduli I/O (IOM) appropriati. È sufficiente collegare lo shelf convertito al nuovo controller NetApp e si è di nuovo al lavoro senza che sia necessaria alcuna migrazione di dati e con un downtime minimo.

Un'occhiata veloce all'interno: processori e I/O

Per offrire grandi performance oggi e preparare FAS2240 a supportare senza problemi Data ONTAP® in futuro, lo abbiamo dotato di processori Intel® Jasper Forest. Questa linea di processori, progettata specificamente per applicazioni integrate e di storage, porta la stessa architettura a 64 bit che utilizziamo per la serie FAS6200 (Nehalem-EP) sulla nostra piattaforma entry-level. La scelta della stessa microarchitettura potenzia la compatibilità dal momento che le due piattaforme eseguono lo stesso microcodice. La tecnologia Intel Hyper-Threading permette l'esecuzione di più thread su ciascun core, praticamente raddoppiando il numero di thread indipendenti eseguibili in parallelo da Data ONTAP. Con Jasper Forest su FAS2240, NetApp è oggi in grado di offrire un'architettura a 64 bit completa nella sua intera linea di prodotti. Data ONTAP supporta dal 2006 hardware nativo a 64 bit, il che fa di FAS2240 l'ennesimo dispositivo in una lunga serie di sistemi storage completamente a 64 bit.

I/O opzionale utilizzando schede "Mezzanine"

L'architettura del nuovo processore è associata alle schede mezzanine opzionali (una per PCM) che consentono di aggiungere, e sfruttare appieno, la tecnologia 10 Gigabit Ethernet o Fibre Channel da 8/4/2 Gbps (due porte per scheda). Puoi utilizzare 10 GbE per il supporto di configurazioni Cluster-Mode in Data ONTAP 8.1 o per connessioni client ad alta velocità. La scheda Fibre Channel da 8 Gbps può essere configurata come destinazione o initiator, consentendo la connessione agli host SAN o agli shelf di storage di dischi Fibre Channel e alle unità nastro, se lo si desidera.

L'I/O integrato su ciascun PCM include quattro porte Gigabit Ethernet per connessioni LAN e due porte wide SAS da 6 Gb per la connessione a dischi SAS e SATA interni o esterni o unità nastro SAS. Il risultato? Abbondanza di I/O in un package di dimensioni estremamente ridotte.

Figura 3) PCM con LED indicatori, porte standard e porte opzionali sulla scheda mezzanine.

Confronto con FAS2040

Nella tabella 2 viene mostrato il confronto tra FAS2240HA e il sistema FAS2040 della generazione precedente.

Tabella 2) Confronto tra FAS2040HA e FAS2240HA.


FAS2040HAFA2240HA
Core di processore4 a 32 bit4 a 64 bit
CPU con hyperthreading
Memoria fisica8 GB12 GB
I/O integrato4 FC
8 GbE
2 SAS 3 Gb
8 GbE
4 SAS 6 Gb
Opzione di espansione I/O
10 GbE o FC da 8 Gb opzionali
Spindle massimi136144
Convertibile in shelf
GestioneBMCSP
Supporto Data ONTAP7.3.2, 8.0, 8.18.1

In termini di performance, il sistema FAS2240 offre all'incirca da 2 a 3 volte le performance di FAS2040 a seconda dell'applicazione.

Affidabilità, disponibilità, praticità e gestibilità

Sul fronte dell'affidabilità e della disponibilità, abbiamo aggiunto una serie di caratteristiche per potenziare il sistema FAS2240, portandolo alla pari con le serie FAS3200 e FAS6200.

Service processor

Le nostre precedenti piattaforme entry-level avevano un service processor più semplice rispetto alle piattaforme storage midrange ed enterprise. Abbiamo aggiornato FAS2240 introducendo lo stesso design del service processor delle nostre piattaforme di fascia più alta. Il service processor resta operativo persino quando il resto del sistema storage è inattivo e offe funzionalità quali il ciclo di accensione/spegnimento in remoto, la notifica in caso di inattività di un sistema e l'accesso continuativo per la risoluzione dei problemi. Le funzioni aggiuntive includono:

  • Segnalazione e tracciamento di FRU

  • Segnalazione avanzata con sensori di temperatura e voltaggio / corrente

  • Monitoraggio dello status dei LED

  • Core dump forzati (sostituisce il pulsante NMI dei controller)

Per la gestione fuori banda degli shelf di dischi SAS NetApp, il service processor del FAS2240 dispone della tecnologia NetApp Alternate Control Path (ACP). La tecnologia ACP aumenta la disponibilità dei dati, consentendo al controller di reimpostare un canale senza doverlo utilizzare per le comunicazioni. Se un canale non è attivo o funziona in modo errato, è sufficiente eseguire un ripristino rapido per riportarlo in linea, senza alcun intervento esterno. La tecnologia ACP assicura un grande vantaggio: consente di ripristinare un sistema storage in caso di errori che altrimenti richiederebbero un reboot del sistema.

Tale tecnologia garantisce un'accesso "back door" agli shelf di dischi. Si tratta di un elemento del tutto distinto dal percorso di dati SAS che offre nuove opzioni di ripristino dei moduli degli shelf senza interruzioni operative, come la possibilità di eseguire un riavvio o un ciclo di accensione/spegnimento di un singolo modulo I/O o di un intero dominio. NetApp consente di eseguire un ciclo di accensione/spegnimento anche su un intero shelf. Grazie alla tecnologia ACP, Data ONTAP è in grado di resettare automaticamente i componenti che non funzionano correttamente, ripristinandone l'operatività senza alcuna interruzione.

Dal punto di vista tecnico, la funzione di affidabilità di cui sono più orgoglioso è la possibilità di accedere al processore e leggerne lo stato interno anche se non è in funzione. In caso di problemi, l'unione dei core dump e dello stato interno del processore offre tutte le informazioni necessarie a comprendere la situazione, in modo da poter correggere l'errore. Possiamo persino effettuare un single-stepping sulla CPU principale per individuare le modalità di guasto. Anche se potresti non avere mai bisogno di sfruttare tali funzionalità, queste possono aiutarci a isolare guasti hardware molto più rapidamente, riducendone il potenziale impatto. Queste funzionalità non sono comuni nello storage entry-level.

Diagnostica a livello di sistema

Abbiamo inoltre incluso la stessa diagnostica a livello di sistema utilizzata per i sistemi FAS3200 e FAS6200 per consentire all'utente di identificare meglio i problemi hardware. Puoi effettuare la diagnostica a livello di sistema dopo uno dei seguenti eventi:

  • Installazione iniziale del sistema

  • Aggiunta o sostituzione di componenti hardware

  • Condizione critica del sistema provocata da un guasto non identificato

  • Accesso a un dispositivo che funziona in modo intermittente o diventa indisponibile

  • Lentezza di risposta da parte del sistema e mancata risoluzione del problema tramite altro troubleshooting

HA multipath per dischi interni

Il sistema FAS2240 è in grado di fornire MP-HA a tutti i dischi collegati, sia interni che esterni. MP-HA, ovvero la capacità di fornire percorsi ridondanti tra controller di storage e dischi per le configurazioni dual controller (HA), riduce la possibilità che si verifichi un failover a seguito di errori di percorso. La disponibilità di un secondo percorso per raggiungere lo storage protegge contro una serie di possibili errori, quali ad esempio:

  • Errore della porta

  • Errore del cavo che collega il controller allo shelf (nella configurazione con più shelf di dischi)

  • Errore del modulo dello shelf

  • Errore dei cavi doppi inter-shelf

  • Errore del percorso secondario (nelle configurazioni HA)

MP-HA incrementa l'affidabilità complessiva dello storage e consente al contempo a Data ONTAP di eseguire attività di manutenzione, quali aggiornamenti del firmware dei dischi, senza interruzioni. Anche le performance possono migliorare dal momento che MP-HA fornisce il doppio di larghezza di banda allo storage.

Conclusioni

Abbiamo progettato il sistema FAS2240 per offrire più flessibilità di quella mai offerta su una piattaforma entry-level, progettandolo con un livello di affidabilità e disponibilità tipico dello storage di fascia più alta e di livello enterprise. Come ulteriore vantaggio, FAS2240 include gratuitamente tutti i protocolli di storage: NFS, CIFS, Fibre Channel e iSCSI. Questo è solo l'ultimo sforzo in ordine di tempo per costruire un maggior valore software per la fascia entry level.

Il nostro esclusivo design basato sullo standard Storage Bridge Bay consente alle configurazioni storage sia standalone che HA di essere ospitate su un solo shelf di dischi. Di conseguenza, se il FAS2240 non basta più, è sufficiente trasformare il sistema di base in uno shelf di dischi e connetterlo a un sistema storage della serie FAS3200 o FAS6200 senza necessità di migrare i dati. Tutte le piattaforme NetApp utilizzano lo stesso ambiente operativo Data ONTAP e, dal momento che il sistema FAS2240 utilizza la stessa microarchitettura di FAS6200, la compatibilità tra piattaforme è più forte che mai.

Abbiamo infine prestato particolare attenzione a progettare FAS2240 per ambienti che non siano data center, in cui lo spazio costituisce un costo aggiuntivo. FAS2240-2 offre un sistema storage completo con tolleranza agli errori e a elevate prestazioni con fino a 24 unità SAS in uno chassis 2U con una profondità di soli 19".

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Steven lavora come Platform Architect per NetApp da oltre sei anni; si è occupato delle serie FAS3100, FAS3200, FAS6200 e FAS2240, di PAM (Performance Acceleration Module) e di Flash Cache (PAM II). Inoltre, Steven fa da tramite fra il reparto tecnico NetApp ed enti come NSA (National Security Agency), NGA (National Geospatial-intelligence Agency) e CIA (Central Intelligence Agency). Al momento, Steven sta collaborando con diversi gruppi IEEE e di settore. Ha al suo attivo 26 brevetti pubblicati e 19 in attesa di approvazione nel settore dello storage e dell'high-performance computing.

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