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Novità di Clustered Data ONTAP 8.2
Julian Cates
Technical Marketing Engineer

Nel corso dell'ultimo anno e mezzo, la newsletter Tech OnTap® ha dedicato molti articoli al sistema operativo Clustered Data ONTAP®. Le tecnologie di Clustered Data ONTAP ti consentono di incrementare l'agilità dell'IT e preparare il tuo data center ad affrontare il futuro, creando un'infrastruttura di software-defined storage (SDS) flessibile con servizi storage virtualizzati, applicazioni self-service e la possibilità di incorporare l'hardware di più vendor. Ulteriori informazioni su SDS sono disponibili nell'articolo di Vaughn Stewart di questo mese.

Oltre a ottimizzare le funzionalità già presenti, ogni nuova versione di Clustered Data ONTAP ne aggiunge di nuove per offrire:

  • Operazioni senza interruzioni, che eliminano la necessità di downtime pianificati
  • La massima efficienza per eseguire più operazioni con meno hardware di storage, dedicando meno tempo alla gestione di tale hardware
  • Perfetta scalabilità che ti consente di iniziare con poco, per poi crescere secondo le esigenze senza mettere i dati offline quando si rendono necessarie interruzioni per aggiornamenti tecnologici

In questo articolo intendo fornire una panoramica delle nuove funzionalità aggiunte a Clustered Data ONTAP 8.2 e illustrare i dettagli di alcune delle più importanti:

  • Quality of Service (QoS)
  • Upgrade dei controller senza spostamento dei dati
  • Nuove funzionalità per Microsoft® Windows®

Nuove funzioni

Clustered Data ONTAP 8.2 presenta una quantità incredibile di miglioramenti e nuove funzionalità. La Tabella 1 mostra molte delle nuove funzionalità.

Tabella 1) Nuove funzionalità di Clustered Data ONTAP 8.2.

Funzionalità Vantaggio
Operazioni senza interruzioni e protezione dei dati
Upgrade dei controller online senza spostamento dei dati Upgrade degli storage controller senza migrazione dei dati o senza metterli offline (i dettagli sono descritti in seguito).
Backup SnapVault® disk-to-disk a livello di volume, efficiente in termini di storage Backup su storage remoto o secondario conservando la deduplica al fine di ridurre la larghezza di banda occupata sulla rete e la quantità di storage necessaria.
Efficienza e gestione
Qualità del servizio (QoS) Consente di limitare le risorse che possono essere utilizzate dalla Storage Virtual Machine (SVM, in precedenza chiamata Vserver), volume, file o LUN (i dettagli sono descritti in seguito).
Scalabilità
Cluster SAN più grandi SAN e cluster SAN/NAS combinati supportano ora fino a 8 nodi.
Cluster a nodo singolo e a 2 nodi senza switch Consente di iniziare con poco e scalare fino a 8 nodi e 23 PB (SAN) oppure fino a 24 nodi e 69 PB (NAS) in modo conveniente.
Miglioramenti a Infinite Volume Infinite Volume ti permette di creare un unico volume di grandi dimensioni che comprende numerosi controller. Con la versione 8.2, ora puoi creare numerosi Infinite Volume in un unico cluster e utilizzare sia i protocolli NFS che CIFS.
Software FlexCache® intra-cluster FlexCache ti permette di creare un'architettura di caching all'interno del tuo cluster di storage per accelerare le build parallele di software, il rendering di animazioni, EDA, l'analisi sismica e le simulazioni dei mercati finanziari su protocollo NFS.
I limiti sono stati spostati più in là Molti dei limiti di Clustered Data ONTAP sono stati superati nella versione 8.2 per aumentare la scalabilità della piattaforma. Sono supportati:
  • Fino a 100.000 client NFS
  • Aggregati con dimensioni fino a 400 TB
  • 12.000 volumi in un cluster NAS a 24 nodi
  • 49.000 LUN in un cluster SAN a 8 nodi
Miglioramenti per Windows (i dettagli sono descritti in seguito)
SMB 3,0 Operazioni senza interruzioni ottimizzate per Hyper-V™ e altre funzionalità
ODX Sposta il carico dei trasferimenti di dati dagli host allo storage NetApp®
Localizzazione automatica Una funzionalità unica di NetApp che consente ai client di individuare il percorso più diretto per lo storage
BranchCache v2 Consente ai client Windows di memorizzare i dati nella cache locale per aumentare le performance, in particolare tramite connessioni WAN
Controllo dell'accesso ai file Supporta le esigenze di monitoraggio, prova, conformità e recovery
Altro
IPv6 Offre supporto di protocolli e SNMP

Ottimizzazione della gestione dei carichi di lavoro con Quality of Service

Clustered Data ONTAP ricorre alle Storage Virtual Machine (SVM, in precedenza Vserver) per separare l'accesso ai dati dai dispositivi fisici di storage. Uno storage cluster di NetApp può essere suddiviso in varie SVM, ognuna controllata da diritti e autorizzazioni autonomi. Le SVM possono essere utilizzate per isolare in maniera sicura singoli tenant, ad esempio nell'ambiente di un service provider, o singole applicazioni, gruppi di lavoro, business unit e così via. Poiché una SVM non è collegata a particolari risorse fisiche, puoi regolarne le risorse senza interruzioni.

Generalmente, ogni applicazione o tenant ha una sua SVM, che può essere gestita dal proprietario dell'applicazione o dal tenant (se necessario, gli ambienti con un unico tenant possono funzionare su un'unica SVM). I servizi storage controllati dalle applicazioni, disponibili attraverso le API e i plug-in di OnCommand®, consentono ai proprietari delle applicazioni di fornire, proteggere e gestire in modo automatico i dati mediante tool di gestione delle applicazioni a loro già noti.

Clustered Data ONTAP 8.2 aggiunge la gestione dei carichi di lavoro

Ogni volta che trasferisci numerosi carichi di lavoro a un sistema o a uno storage cluster, è possibile che l'eccesiva attività di un carico di lavoro influisca sugli altri. Questo si verifica soprattutto negli ambienti multi-tenant, ad esempio negli ambienti dei service provider, in cui capita che non si sappia come un determinato tenant utilizza lo storage messo a disposizione. È per questo che abbiamo aggiunto la Quality of Service (QoS) a Data ONTAP 8.2. Fa parte del sistema operativo di base, per cui non è necessaria un'ulteriore licenza.

La gestione dei carichi di lavoro QoS ti consente di definire i livelli di servizio creando policy in grado di controllare le risorse che possono essere utilizzate da oggetti storage quali volumi, LUN e file (fra cui VMDK) o SVM per gestire i picchi di performance e migliorare la soddisfazione dei clienti. I limiti sono definiti in termini di MB/sec oppure operazioni I/O al secondo (IOPS). I limiti di MB/sec sono più indicati per i carichi di lavoro che gestiscono I/O in blocchi di grandi dimensioni, mentre il conteggio di IOPS è più adatto per carichi di lavoro transazionali.

La QoS ti offre la possibilità di consolidare molti carichi di lavoro o tenant su un cluster senza che i carichi di lavoro più importanti ne risentano o che l'attività di una partizione di tenant influisca negativamente su un'altra.

Utilizzo della QoS

EF540 esegue il comprovato software SANtricity, che ti consente di mettere facilmente a punto un sistema per ottenere performance e utilizzo ai massimi livelli. I controller dual-active con componenti completamente ridondanti e hot swappable proteggono la disponibilità. I percorsi I/O completamente ridondanti e il failover automatico, che sorprendentemente non sono disponibili in alcuni flash array, sono standard su EF540.

Attuando alcune best practice, potrai ottenere i migliori risultati con la QoS.

Attualmente, la QoS è compatibile con cluster fino a otto nodi. Puoi definire i limiti per vari oggetti storage nello stesso cluster, ma non puoi inserirli negli oggetti. Ad esempio, se imposti un limite per un volume, non puoi definire i limiti anche per LUN o file all'interno di tale volume. Analogamente, se imposti un limite per una SVM, non puoi stabilire ulteriori limiti per gli oggetti storage all'interno di tale SVM. Ogni oggetto nella SVM viene aggregato e governato dalla policy della SVM.

La QoS viene applicata creando gruppi di policy e applicando limiti a ciascuno di loro. Ad esempio, un gruppo di policy può abbracciare una sola SVM, numerose SVM o una raccolta di volumi utilizzati da un'applicazione. Negli ambienti virtuali, un gruppo di policy può contenere uno o più file VMDK oppure LUN contenenti archivi dati. Il limite applicato a un gruppo di policy rappresenta un limite complessivo che si applica a tutti gli oggetti contenuti nel gruppo. Lo scheduler controlla attivamente le attività in modo che le risorse vengano distribuite uniformemente tra tutti gli oggetti di un gruppo.

Ricorda che non è necessario che gli oggetti si trovino sullo stesso nodo del cluster e che, in caso di spostamento di un oggetto, il limite della policy resta comunque valido. Puoi impostare un limite per un gruppo di policy in termini di IOPS o MB/s ma non entrambi.

Quando un gruppo di policy raggiunge il suo limite di throughput, un throttle avviene a livello di protocollo. Le ulteriori operazioni I/O vengono messe in coda e non influiscono sulle altre risorse del cluster. Per l'applicazione o l'utente finale, il comportamento al raggiungimento del limite è molto simile a ciò che si verifica quando il sistema di storage raggiunge il suo limite di performance.

Un gruppo di policy contiene una raccolta di oggetti storage quali SVM, volumi, LUN o file. Il limite per un gruppo di policy si applica collettivamente a tutti gli oggetti di tale gruppo.

Figura 1) Un gruppo di policy contiene una raccolta di oggetti storage quali SVM, volumi, LUN o file. Il limite per un gruppo di policy si applica collettivamente a tutti gli oggetti di tale gruppo.

La QoS viene gestita dall'amministratore del cluster e non può essere delegata al proprietario di un tenant o di un'applicazione che gestisce una SVM.

Upgrade dei controller senza spostare i dati

Prima o poi arriverà il momento in cui dovrai fare l'upgrade dei controller con un hardware più recente. Nelle versioni precedenti di Clustered Data ONTAP tale processo veniva facilitato consentendoti di spostare i dati attivi senza interruzioni al di fuori di una coppia ad alta disponibilità, eseguire l'upgrade dei controller, quindi rimettere di nuovo i dati al loro posto. Questo processo di spostamento dei dati, o spostamento di volumi, è stato molto apprezzato nel momento in cui si doveva eseguire un upgrade e una serie di altre attività di manutenzione e gestione.

Clustered Data ONTAP 8.2 semplifica e accelera ulteriormente il processo di upgrade, consentendoti di eseguire gli upgrade dei controller senza nemmeno spostare i dati grazie a un nuovo processo chiamato "aggregate relocate" o ARL. Poiché tutti i nodi dei cluster di Clustered Data ONTAP fanno parte di una coppia ad alta disponibilità (eccetto i cluster a nodo singolo), la ricollocazione degli aggregati consente di trasferire semplicemente gli aggregati attivi da un controller in una coppia ad alta disponibilità a un altro per facilitare il processo di upgrade senza spostare i dati.

Con ARL, puoi eseguire gli upgrade dei controller in molto meno tempo rispetto a quanto richiesto per migrare i dati ad altri controller, eseguire l'upgrade dei controller e spostare i dati nuovamente al loro posto.

Come funziona ARL

ARL prevede diverse fasi.

  • Fase di convalida: in questa fase viene controllato lo stato dei nodi di origine e di destinazione oltre agli aggregati da ricollocare.
  • Fase di pre-Commit: elaborazione che deve essere eseguita in questa fase prima della ricollocazione. Comprende la preparazione degli aggregati da ricollocare, l'impostazione di flag e il trasferimento di alcuni dati non critici del subsystem. L'elaborazione eseguita in questa fase può essere facilmente invertita o annullata, se necessario.
  • Fase di Commit: in questa fase viene eseguita l'elaborazione associata alla ricollocazione dell'aggregato nel nodo di destinazione. Una volta avviata la fase di Commit, non è più possibile annullare il processo ARL. L'elaborazione che ha luogo in questa fase viene eseguita in un intervallo di tempo accettabile per l'applicazione client o host. L'aggregato rimane in modalità offline solo momentaneamente mentre il controllo viene trasferito dal nodo di origine al nodo di destinazione. Questo intervallo di tempo non supera mai i 60 secondi. Generalmente dura 30 secondi.

Il processo ARL può essere interrotto se, per qualsiasi motivo, i check che avvengono durante la fase di convalida o di pre-commit non vengono soddisfatti. Nel caso di interruzione di un processo, una serie di processi di clean-up annullano eventuali attività eseguite.

Di seguito viene fornita una panoramica dei passaggi per l'upgrade di un controller. Nota che le interfacce logiche (LIF, Logical Interface) sono interfacce di rete "virtualizzate" che i client NAS o gli host SAN utilizzano per accedere allo storage di rete.

  1. Utilizza ARL per migrare gli aggregati dal nodo A al nodo B.
  2. Migra le LIF dei dati dal nodo A al nodo B.
  3. Disattiva il failover dello storage (SFO, Storage Failover) per la coppia ad alta disponibilità.
  4. Nei cluster a due nodi, sposta epsilon (utilizzato per mantenere un quorum di nodi all'interno di un cluster) al nodo B.
  5. Sostituisci il nodo A con il nodo C (nuovo controller) ed esegui tutte le operazioni di configurazione, riassegnazione dei dischi e amministrazione delle licenze per il nodo C.
  6. Utilizza l'ARL per ricollocare gli aggregati dal nodo B al nodo C.
  7. Migra le LIF dei dati dal nodo B al nodo C.
  8. Sostituisci il nodo B con il nodo D (nuovo controller) ed esegui tutte le operazioni di configurazione, riassegnazione dei dischi e amministrazione delle licenze per il nodo D.
  9. Abilita SFO. Esegui la migrazione degli aggregati e delle LIF selezionati al nodo D.

Tipici passaggi per l'upgrade dei controller con ARL.

Figura 2) Passaggi per l'upgrade dei controller con ARL.

Nota che durante l'esecuzione di ARL, l'alta disponibilità della coppia è disattivata. Negli storage controller con caching intelligente Flash Cache™, i dati memorizzati nella cache non vengono trasferiti da una cache all'altra quando viene spostato un aggregato; la cache del nodo di destinazione richiede del tempo per prepararsi con i dati dall'aggregato trasferito. Potresti aver bisogno di ulteriore spazio nel rack per i nuovi controller nel caso in cui le loro dimensioni siano superiori a quelli che vanno a sostituire.

Best practice per ARL

Attuando alcune best practice, non avrai problemi durante la ricollocazione degli aggregati.

  • I controller dotati di dischi interni (ad esempio la serie FAS2200) all'interno dello chassis di controller richiedono il trasferimento di volumi per ricollocare fisicamente i dati nei dischi interni ad altro storage.
  • ARL può essere utilizzato per l'upgrade a uno storage controller che esegue la stessa versione di Data ONTAP o una versione successiva (a volte capita che un nuovo hardware sia supportato da una versione successiva del software). Se l'upgrade ha luogo tra versioni diverse, è necessario eseguire l'upgrade degli altri nodi del cluster alla medesima versione il più presto possibile. Un nodo aggiornato a una versione successiva di Data ONTAP non può ricollocare gli aggregati su un nodo su cui gira una versione meno recente.
  • Non utilizzare ARL quando un'altra coppia ad alta disponibilità di un cluster si trova nello stato di failover.
  • Puoi avviare i job di ricollocazione di aggregati in parallelo. Tuttavia, potrebbe essere necessario considerare i limiti dei volumi sul nodo di destinazione. Quando numerosi processi ARL vengono eseguiti in parallelo, i controlli di convalida potrebbero non riuscire a individuare i casi in cui il limite di volume verrebbe superato. Se stai per raggiungere tale limite, ti consigliamo di eseguire i job di ARL in sequenza.
  • I job di ARL e i trasferimenti di volumi devono essere eseguiti separatamente se i due job sfruttano le stesse risorse.
  • Imposta i limiti per nuovi tentativi di client e host su un minimo di 60 secondi e le finestre per nuovi tentativi dei protocolli su 120 secondi per i protocolli che lo supportano.

Nuove funzionalità per Microsoft Windows

Clustered Data ONTAP 8.2 introduce una serie di nuove funzionalità per ottimizzare l'esperienza in ambienti Windows.

Supporto di SMB 3.0
CIFS utilizza il protocollo SMB sottostante per la condivisione di file in rete in ambienti Windows. SMB 3.0 aggiunge nuove funzionalità alle versioni precedenti del protocollo SMB (SMB 2.0 e 2.1) che migliorano le operazioni senza interruzioni (NDO, Nondisruptive Operations) e altre operazioni in ambienti Windows.

Le condivisioni a disponibilità continua (CA, Continuous Availability) offrono una maggiore disponibilità per Microsoft Windows Hyper-V. Con le versioni precedenti del protocollo SMB, se si verificava un evento di failover in uno storage controller, i client dovevano riconnettersi allo storage. Con CA, i file handle sono continui e garantiscono un servizio senza interruzioni in caso di brevi interruzioni di rete o failover storage.

Quando si verifica un failover nello storage, viene utilizzato il protocollo witness, per segnalare ai client che devono trasferire immediatamente le richieste al nodo di storage rimasto.

Per i failover lato client, i client che utilizzato SMB 3.0 specificano un ID per l'istanza dell'applicazione quando viene aperto un file. Questo ID viene poi mantenuto dai nodi corrispondenti sul cluster NetApp per la durata del file handle. Se si verifica un guasto in un client, il client rimasto può utilizzare l'ID per richiedere l'accesso al file.

Offloaded Data Transfer (ODX). Questa nuova funzionalità di SMB 3.0 consente ai client Windows di sfruttare lo storage NetApp per eseguire la copia di dati e ridurre il carico sull'host e sulla rete. Questa funzionalità viene eseguita all'interno di uno stesso volume, tra volumi sullo stesso nodo e tra volumi su nodi diversi.

Quando un utente avvia una copia di file, il file viene aperto nella SVM corrispondente creando un token per i dati da copiare. Questo token viene quindi trasferito alla SVM di destinazione con le istruzioni per copiare i dati. La copia viene avviata e il client riceve una notifica di completamento.

Quando è possibile, il file da copiare viene clonato, e non copiato fisicamente, per risparmiare storage e ridurre il tempo necessario per completate l'operazione.

SMB Auto Location. Questa funzione esclusiva di NetApp ottimizza l'accesso ai dati reindirizzando le richieste dei client alla LIF sul nodo che ospita il volume. Dato che i volumi possono essere trasferiti in modo dinamico in un cluster NetApp, è possibile che si verifichino situazioni in cui i client accedono ai volumi mediante LIF posizionate in altri nodi del cluster.

Con auto location, se un nodo del cluster riceve una richiesta SMB per un volume su un nodo diverso, rimanda il client all'indirizzo IP di una LIF su tale nodo per rispondere alle richieste future, ottimizzando così il percorso dei dati e riducendo al minimo la latenza.

BranchCache. BranchCache consente la memorizzazione dei dati nella cache locale sul client o sul server con cache dedicata per migliorare le performance di lettura, soprattutto nei casi in cui l'accesso ai dati viene effettuato su una WAN. Con BranchCache, numerosi client possono memorizzare i dati nella cache e condividere tra loro l'accesso a tali dati (con la mediazione di un cluster NetApp che funge da server di contenuti per CIFS share) oppure è possibile configurare un server host della cache che recuperi i dati memorizzati dai singoli client. BranchCache può essere configurato in ogni VSM su "all-shares" o "per-share."

Fpolicy
FPolicy consente il controllo e la configurazione delle policy dei file. Le applicazioni dei partner possono utilizzare questo framework per la connessione allo storage NetApp al fine di monitorare e controllare le operazioni di accesso ai file. FPolicy, inizialmente introdotto con Data ONTAP 6.4, è ora disponibile per la prima volta per Clustered Data ONTAP.

FPolicy può essere utilizzato in vari modi, ad esempio per il blocco dei file, la gestione delle quote, il controllo dell'accesso ai file e l'archiviazione. I casi di impiego più comuni comprendono:

  • Archiviazione dei file. I file archiviati vengono ripristinati al momento dell'accesso da parte del client.
  • Monitoraggio dell'accesso al file. È possibile registrare qualsiasi operazione relativa ai file.
  • Audit dei file. In questo caso, vengono mantenuti record di accesso per file.
  • Blocco dei file. È possibile bloccare i file quali video e musica dallo storage.
  • Quote nelle directory. In questo caso, viene fornito un controllo granulare delle quote nelle directory.

Audit dell'accesso ai file
L'audit dell'accesso ai file ti dà la possibilità di:

  • Monitorare l'accesso alle risorse protette e intervenire quando è necessario.
  • Dimostrare che si è verificato (o non si è verificato) un evento rilevante per la sicurezza in situazioni in cui può essere necessario fornire prove.
  • Soddisfare i requisiti legali di conservazione di record.
  • Eseguire il ripristino sfruttando le informazioni dettagliate dell'audit per tornare a uno stato precedente ritenuto adeguato.

Clustered Data ONTAP può registrare gli accessi ai dati con esito positivo o esito negativo secondo quando stabilito da ACL NTFS e ACL NFSv4 Gli eventi vengono generati e presentati a livello di SVM mentre i record degli eventi di accesso vengono generati su vari nodi distribuiti.

Conclusioni

La versione 8.2 di Clustered Data ONTAP offre numerose nuove funzioni in grado di ampliare ulteriormente le funzionalità dello storage NetApp per rendere più efficiente e scalabile il tuo ambiente storage e allo stesso tempo eliminare la necessità di downtime pianificati. La QoS (Quality of Service) ti consente di creare una struttura di policy flessibile per controllare quante risorse possono essere consumate da un determinato carico di lavoro, mentre ARL (Aggregate Relocate) ti permette di aggiornare in modo semplice e rapido gli storage controller lasciando i dati al loro posto. Le nuove funzionalità per gli ambienti Microsoft Windows ti offrono maggiori opzioni per l'ottimizzazione della disponibilità di Windows e il controllo e l'audit dell'accesso ai file.

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Di Julian Cates, Technical Marketing Engineer

Nell'ambito del suo attuale ruolo di TME, Julian si occupa di Clustered Data ONTAP e di multi-tenancy sicura. In nove anni di lavoro in NetApp, ha ricoperto incarichi pre- e post-sales in ambito Systems Engineering e Professional Services, oltre a ruoli di marketing tecnico per le soluzioni congiunte di VMware® e NetApp

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  • "Assicura una disponibilità 24/7 del tuo ambiente applicativo", 27 giugno 2013
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  • "Inizia con poco, cresci secondo le esigenze con un'infrastruttura unificata e a scalabilità orizzontale", 30 ottobre 2013

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