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Efficienza dello storage con Clustered Data ONTAP
Julian Cates
Technical Marketing Engineer
L'architettura di Clustered Data ONTAP® è costituita da un sistema operativo storage altamente virtualizzato in grado di astrarre lo storage fisico in un insieme di storage virtual machine (SVM) per offrire servizi storage basati su policy in ambienti SAN e NAS con multi-tenancy nativa. Nella newsletter Tech OnTap® abbiamo inserito diversi articoli sulle funzionalità della versione più recente di Clustered Data ONTAP (8.2). Il primo presentava un riepilogo delle nuove funzionalità, seguito da un articolo che analizzava in dettaglio le operazioni senza interruzioni.

 

Clustered Data ONTAP consente di aumentare la produttività e l'efficienza dello storage e del personale IT e di scalare l'infrastruttura storage, senza cambiamenti all'organizzazione IT. È possibile scalare anche i processi di gestione in modo da poter gestire una quantità doppia di storage senza aumentare il lavoro richiesto. Grazie a un insieme comune di funzionalità e procedure, puoi semplificare attività complesse e consentire al personale IT di dedicarsi a problemi più importanti, aumentando l'efficienza operativa di pari passo con la crescita dell'azienda.

 

Con Clustered Data ONTAP puoi consolidare e condividere una singola infrastruttura per carichi di lavoro o tenant con diversi requisiti di performance, capacità e sicurezza. Puoi anche ridurre i costi dello storage grazie alla sua elevata efficienza.

 

In questo articolo analizzeremo la suite di tecnologie di efficienza dello storage di Clustered Data ONTAP. Utilizzate singolarmente o in combinazione, queste tecnologie possono ridurre in maniera significativa lo storage necessario. Questo significa, ovviamente, una riduzione delle spese di capitale e vantaggi significativi in termini di energia, raffreddamento, spazio del data center e spese amministrative.

 

L'utilizzo di diverse tecnologie per l'efficienza dello storage consente di ottenere risparmi in diverse aree dello storage e ridurre i costi generali.

Figura 1) L'utilizzo di diverse tecnologie per l'efficienza dello storage consente di ottenere risparmi in diverse aree dello storage e ridurre i costi generali.

 

 

In questo articolo analizzeremo anche le novità o i cambiamenti delle note tecnologie di Data ONTAP che contribuiscono all'efficienza dello storage. Ci dedicheremo soprattutto a SnapVault®, una tecnologia appena aggiunta a Clustered Data ONTAP 8.2.

Confronto fra Clustered Data ONTAP e 7-Mode

Nella maggior parte dei casi, le funzionalità di efficienza dello storage di Clustered Data ONTAP sono simili a quelle di Data ONTAP 7G e Data ONTAP 8 7-Mode, che sicuramente conoscerai molto bene. Se negli anni passati hai letto la serie di articoli Back to Basics di Tech OnTap, probabilmente conoscerai già tecnologie NetApp come il thin provisioning, la deduplica, FlexClone®, SnapMirror®, RAID-DP® e la compressione. Se non le conosci o ne conosci solo una parte, inizia con i seguenti articoli della serie Back to Basics.

 

 

Non è stato ancora scritto un capitolo su SnapVault. È importante ricordare che il thin provisioning, la deduplica, la compressione e RAID-DP sono tecnologie gratuite incluse nei sistemi NetApp FAS o V-Series.

 

Alcune tecnologie di efficienza dello storage, come RAID-DP e Snapshot, non hanno subito particolari modifiche nel passaggio da 7-Mode a Clustered Data ONTAP, per cui non verranno analizzate in dettaglio. Per il resto, analizzeremo le novità e le differenze, iniziando con SnapVault.

SnapVault: novità in Clustered Data ONTAP 8.2

La principale nuova funzionalità di efficienza dello storage di Clustered Data ONTAP consiste nell'aggiunta della tecnologia SnapVault insieme alla thin replication. SnapVault è la soluzione NetApp per il backup disk-to-disk efficiente in termini di spazio. Questa tecnologia consente di eseguire la replica asincrona utilizzando le copie snapshot NetApp di un volume primario. Dopo la creazione di una copia di base, sono necessari solo backup incrementali. Questo tipo di backup è molto efficiente poiché vengono copiati solo i blocchi modificati dopo la creazione dell'ultima copia snapshot.

 

Se necessario, puoi eseguire la conversione da SnapMirror a SnapVault. La principale differenza operativa fra SnapMirror e SnapVault consiste nella possibilità, con quest'ultimo, di utilizzare diverse pianificazioni di conservazione delle copie snapshot sul volume primario e secondario (le copie snapshot fungono da backup incrementali). Puoi conservare le copie snapshot rilasciate dallo storage primario sullo storage secondario. Puoi conservare fino a 251 copie snapshot per volume.

 

Nuove funzionalità SnapVault con Clustered Data ONTAP 8.2.

Figura 2) Nuove funzionalità SnapVault con Clustered Data ONTAP 8.2.

 

 

Così come avveniva con SnapMirror per volumi in 7-Mode, SnapVault opera a livello di volume e preserva l'efficienza dello storage nel trasferimento via rete dall'origine al volume secondario. Se il volume primario viene sottoposto a deduplica e/o compressione, anche quello secondario si troverà nel medesimo stato. Abilitando queste funzionalità sul volume primario sarà possibile ridurre le dimensioni di ciascun backup successivo e i requisiti di larghezza di banda di rete. Non occorrerà eseguire più volte la deduplica e la compressione nella destinazione, riducendo così i tempi di backup in maniera considerevole grazie all'invio di un minore quantitativo di blocchi fisici via rete durante l'operazione di backup.

 

Puoi anche utilizzare diverse impostazioni di efficienza per lo storage primario e secondario. Ad esempio, puoi attivare la deduplica sullo storage primario e la deduplica e la compressione su quello secondario.

 

I vantaggi di SnapVault comprendono:

 

  • Backup rapidi ed efficienti che è possibile eseguire con maggiore frequenza al fine di ottenere una maggiore protezione
  • Ripristini affidabili con possibilità per gli utenti finali di navigare fra punti di ripristino e ripristinare un volume completo o singoli file
  • Creazione di repliche utilizzabili dei dati di backup con FlexClone
  • Semplificazione della gestione con System Manager 3.0 e Unified Manager 6.0
  • Possibilità di configurare le relazioni di SnapVault con OnCommand® WorkFlow Automation 2.1

 

Configurazioni Fan-In, Fan-Out e a cascata

 

Fan-In. È possibile utilizzare SnapVault con diversi tipi di configurazione. Ad esempio, viene spesso utilizzata una configurazione basata sul "Fan-In" di diverse posizioni remote in una singola posizione centralizzata. Con Clustered Data ONTAP 8.2 è possibile eseguire il Fan-In di più cluster (fino a sette) in uno solo. In altre parole, puoi eseguire il backup dei volumi di alcuni o tutti i nodi presenti in sette cluster in un singolo cluster storage. Ciascun volume primario dispone di un corrispondente volume secondario nella destinazione. Nota: si tratta di una funzionalità leggermente diversa da quella presente in 7-Mode, che consente di utilizzare più qtree di diverse origini che eseguono il backup del medesimo volume.

 

Fan-Out. È possibile eseguire il Fan-Out di ciascun volume in un massimo di quattro destinazioni separate. Queste destinazioni possono essere relazioni di SnapMirror o SnapVault.

 

Cascata. È possibile creare cascate in cui un volume primario viene replicato su un volume secondario, che verrà a sua volta replicato di nuovo e così via. In questo tipo di cascata puoi combinare SnapMirror e SnapVault (una sola istanza).

 

Configurazione

 

Per configurare SnapVault al fine di operare con Clustered Data ONTAP, devi configurare cluster storage e SVM separati in una relazione peer. Devi configurare almeno un'interfaccia logica intercluster per ciascun nodo del cluster ed eseguire la replica fra SVM. Se necessario, puoi anche configurare SnapVault per operare all'interno di un singolo cluster (SnapVault intracluster). In questo caso, il peering dei cluster non è necessario e quello delle SVM potrebbe non essere necessario, a seconda della posizione dei volumi di origine e di destinazione.

 

Puoi anche creare il volume di destinazione usando l'opzione di crescita automatica. In questo modo, il volume potrà crescere in modo da ospitare i backup per il tempo necessario, a patto che nell'aggregato sia disponibile spazio a sufficienza.

 

Per ulteriori informazioni sull'utilizzo di SnapVault con Clustered Data ONTAP, consulta il documento TR-4183.

Altre tecnologie per l'efficienza dello storage

Adesso occupiamoci delle novità o delle differenze relative a thin provisioning, deduplica, compressione, FlexClone e SnapMirror in Clustered Data ONTAP, concentrandoci anche in questo caso sulla versione 8.2.

 

Thin provisioning

 

Il thin provisioning NetApp consente di presentare agli host o agli utenti una quantità di storage logico maggiore di quella realmente presente nel pool storage fisico. Invece di allocare spazio in anticipo, lo spazio di storage viene allocato dinamicamente per ogni volume o LUN al momento della scrittura dei dati. Nella maggior parte delle configurazioni, al momento della cancellazione dei dati del volume o della LUN viene liberato spazio nel pool di storage comune.

 

I vantaggi includono:

 

  • Possibilità di evitare di allocare grandi quantità di storage non utilizzato.
  • Aumento dell'utilizzo e riduzione della quantità di storage necessario.
  • Pianificazione più semplice. Puoi fare in modo che diversi volumi condividano il medesimo pool di storage libero, in modo da avere pochi pool di storage da gestire.

 

Il thin provisioning in Clustered Data ONTAP è identico a quello di 7-Mode. Se sposti un volume con il comando vol move, verranno trasferite anche le impostazioni di thin provisioning presenti sul volume (per ulteriori informazioni, consulta l'articolo del mese scorso sulle operazioni senza interruzioni).

 

Deduplica e compressione

 

Analizzeremo la deduplica e la compressione nella medesima sezione poiché si tratta di tecnologie complementari. La compressione richiede l'abilitazione della deduplica. Queste tecnologie sono state notevolmente migliorate in Clustered Data ONTAP 8.1 e 8.2.

 

La deduplica NetApp® individua i blocchi identici di 4K nei dati di un volume flessibile (volume FlexVol®), esegue una verifica a livello di byte per verificare che i blocchi siano identici prima di rimuoverli e sostituisce i blocchi con riferimenti a un singolo blocco condiviso, migliorando così l'efficienza. Questa verifica consente di eliminare qualsiasi problema di collisioni di hash. La deduplica consente di ridurre i requisiti di capacità storage eliminando i blocchi ridondanti di dati.

 

Conoscerai sicuramente i concetti generali relativi alla compressione. NetApp ha sviluppato una tecnologia di compressione capace di comprimere i dati in maniera trasparente, sia in linea che in post-elaborazione, nel software riducendo l'impatto sulle risorse del sistema storage.

 

La deduplica e la compressione offrono pressoché gli stessi vantaggi:

 

  • Operano sullo storage primario e secondario.
  • Sono trasparenti per le applicazioni in esecuzione.
  • Possono essere applicate a dati nuovi o scritti in precedenza.
  • Possono essere eseguite durante le ore di minor carico.

 

L'efficienza della deduplica e della compressione viene mantenuta quando esegui il comando vol move. In altre parole, non si perde nulla e non è necessario ripetere le operazioni sulla destinazione. Dopo lo spostamento, il volume conserverà tutte le impostazioni di deduplica e compressione. In questo modo le caratteristiche di efficienza dello storage verranno mantenute nella nuova posizione senza necessità di alcun intervento.

 

Tipici risparmi offerti a numerose applicazioni dalla compressione e dalla deduplica.

Figura 3) Tipici risparmi offerti a numerose applicazioni dalla compressione e dalla deduplica.

 

 

Miglioramenti a partire da Data ONTAP 8.1. Con Data ONTAP 8.1 sono stati apportati importanti miglioramenti, validi sia per 7-Mode che per Clustered Data ONTAP.

 

  • Sono stati eliminati i requisiti di licenza per la deduplica e la compressione.
  • Sono stati apportati notevoli miglioramenti in termini di performance per entrambe le tecnologie.
  • I metadati di deduplica vengono spostati insieme ai volumi. Di conseguenza, le operazioni di deduplica continueranno anche in caso di failover o dopo un comando vol move.
  • Se abiliti la compressione su un volume verrà abilitata per impostazione predefinita anche la compressione post-elaborazione. La compressione post-elaborazione condivide la pianificazione con la deduplica: la compressione viene eseguita prima della deduplica. Puoi anche abilitare la compressione in linea.
  • Sono stati eliminati i limiti di dimensione dei volumi, è stato aumentato il limite di dimensione dei dati logici ed è stato innalzato il limite di condivisione dei blocchi (da 255 a 32.000). In altre parole, un blocco deduplicato può avere fino a 32.000 riferimenti.

 

In particolare, in Clustered Data ONTAP abbiamo aggiunto policy di efficienza dei volumi che ti consentono di pianificare i processi a un orario specifico (non solo in corrispondenza delle ore esatte) e di includere la durata, in modo da pianificare un orario di arresto. Se la compressione e/o la deduplica non vengono completate nel tempo a disposizione, verrà creato un checkpoint e l'operazione continuerà al successivo orario pianificato. Abbiamo semplificato anche la gestione, in modo che i cambiamenti apportati alle policy possano essere applicati a più volumi, senza dover modificare ciascun volume separatamente. Le policy impostate vengono conservate anche dopo lo spostamento di un volume.

 

Miglioramenti a partire da Data ONTAP 8.2. In Data ONTAP 8.2 sono stati apportati ulteriori miglioramenti.

 

  • Il quantitativo di metadati di deduplica è stato ridotto. Il limite massimo è fissato ora al 7% delle dimensioni dei dati fisici (gli effettivi blocchi fisici presenti nel volume), invece che delle dimensioni dei dati logici (le dimensioni che il volume occuperebbe senza deduplica). La riduzione del quantitativo di metadati consente di eseguire la deduplica in meno tempo.
  • Le dimensioni massime dei dati logici sono state aumentate a 640 TB.
  • Sono state aggiunte le priorità alle policy per l'efficienza dei volumi di Clustered Data ONTAP.
    • Ottimale (predefinita). Le operazioni di efficienza dei volumi si contendono le risorse alla pari con i carichi di lavoro degli utenti e gli altri processi di sistema non eseguiti in background. Questa priorità aiuta a completare rapidamente le operazioni di deduplica e compressione, nonostante alcuni possibili effetti negativi sulle performance dell'I/O dei client.
    • Background. Le operazioni di efficienza dei volumi utilizzano le risorse non utilizzate dai carichi di lavoro degli utenti e dagli altri processi di sistema non eseguiti in background. Di conseguenza, le operazioni in questione potrebbero richiedere più tempo, ma con un impatto inferiore sull'I/O dei client.

 

Rilevamento dei dati non compressibili. È stato aggiunto il rilevamento dei dati non compressibili per ridurre l'impatto della compressione in linea.

 

  • Se un gruppo di compressione all'interno di un file consente di ottenere un risparmio inferiore al 25%, la compressione in linea non verrà eseguita sui file che occupano meno di 500 MB (valore predefinito modificabile).
  • Per i file di dimensioni maggiori o uguali a 500 MB (valore anche in questo caso modificabile), la compressione in linea tenterà di agire sui primi 4K di ciascun gruppo di compressione. In presenza di risparmi superiori al 25%, la compressione del gruppo proseguirà. In caso contrario, il gruppo di compressione verrà scritto senza compressione.
  • Questi cambiamenti non incidono sulla compressione post-elaborazione, che verrà eseguita sui gruppi di compressione saltati in precedenza.

 

FlexClone

 

Nel settore IT esistono innumerevoli situazioni in cui è utile creare una copia di un dataset. Purtroppo, la creazione delle copie comporta alcuni costi, vale a dire una grande quantità di spazio storage e molto tempo impiegato. La tecnologia NetApp FlexClone consente di clonare volumi, file o LUN in pochi minuti, utilizzando piccoli quantitativi incrementali di storage aggiuntivo.

 

FlexClone è una tecnologia rapida ed efficiente in termini di spazio che offre anche molti altri vantaggi.

 

  • Consente di ridurre di almeno il 50% lo storage necessario per le attività di sviluppo e test o per gli ambienti virtuali.
  • Consente di migliorare la qualità dei test o dello sviluppo fornendo il numero richiesto di dataset di prova; questo consente di aumentare la produttività del team e consumare una quantità minima di capacità storage incrementale.
  • Consente di accelerare il provisioning delle macchine virtuali.
  • Consente di creare cloni ed eseguire test completi di un ambiente di disaster recovery utilizzando soltanto la capacità storage incrementale.

 

Devi prestare attenzione ad alcune operazioni sui volumi FlexClone in ambienti di Clustered Data ONTAP.

 

  • Se utilizzi il comando vol move per spostare un volume FlexClone su un nuovo aggregato, non potrai conservare i risparmi in termini di spazio: il clone, infatti, non condividerà più i blocchi con il volume di origine, che si trova ancora nell'aggregato di origine.
  • Se utilizzi il comando vol move su un volume dotato di cloni (volume di origine), il volume verrà spostato e l'I/O dei client verrà reindirizzato verso l'aggregato di destinazione. Tuttavia, il volume originale resterà nell'aggregato di origine in modalità limitata (senza I/O client). In questo modo, tutti i volumi FlexClone presenti nell'aggregato potranno continuare ad accedere ai propri blocchi condivisi. Il volume di origine resterà integro fino a quando tutti i cloni non verranno suddivisi, spostati o eliminati.
  • I cloni di file e LUN vengono spostati insieme al volume di origine.

 

SnapMirror

 

La funzionalità di thin replication offerta dal software NetApp SnapMirror è da anni la tecnologia di replica e disaster recovery scelta per numerosi ambienti storage NetApp. Ciò dipende dalla collaudata efficienza e semplicità del prodotto, nonché dalla convenienza rispetto ad altre soluzioni analoghe. I vantaggi di SnapMirror comprendono:

 

  • Aggiornamenti efficienti a livello di blocco per ridurre i requisiti di tempo e larghezza di banda di rete.
  • Conservazione dell'efficienza dello storage (deduplica, compressione) via rete e sul volume secondario.
  • Possibilità di replicare i dati in maniera flessibile anche fra nodi di storage NetApp di tipo differente utilizzando una topologia one-to-one, one-to-many, many-to-one e many-to-many (con replica asincrona).
  • Possibilità, insieme a FlexClone, di utilizzare i dati di disaster recovery per lo sviluppo e il test, il data mining o altre funzionalità, in modo da eseguire test completi del piano di disaster recovery senza influire su produzione e replica continua.
  • Possibilità di utilizzare SnapMirror in un singolo cluster o fra diversi cluster.

 

Se conosci SnapMirror per volumi sui sistemi storage 7-Mode troverai molte similitudini con SnapMirror di Clustered Data ONTAP: i risparmi di efficienza per lo storage primario (dovuti a deduplica e/o compressione) vengono ereditati dalla copia secondaria.

 

In Clustered Data ONTAP sono inoltre state inserite nuove funzionalità, come i mirror con condivisione del carico per replicare un volume su più nodi dello stesso cluster in modo da accelerare i carichi di lavoro di sola lettura.

 

Come per SnapMirror, quando configuri SnapVault da un cluster all'altro devi eseguire la configurazione di almeno un'interfaccia logica intercluster per ciascun nodo del cluster e la replica avverrà fra SVM con una relazione peer. Per informazioni sull'utilizzo di SnapMirror con Clustered Data ONTAP, consulta il documento TR-4015.

Conclusioni

Le tecnologie di efficienza dello storage di Clustered Data ONTAP vanno oltre la semplice estensione delle funzionalità dei sistemi 7-Mode. NetApp sta cercando di aggiungere nuove ed efficaci funzionalità per consentirti di eseguire un numero sempre maggiore di operazioni in maniera più semplice e usando meno storage dell'ambiente storage cluster.

Qual è la tua opinione?

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 nel settore di pre e post vendita nel campo Systems Engineering e Professional Services, oltre a ruoli di technical marketing per le soluzioni congiunte di VMware® e NetApp.

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Misurare l'efficienza dello storage

NetApp offre numerosi tool per determinare il livello di efficienza dello storage. Consulta attentamente quanto segue.

  • Calcolatore dell’IT efficiente: calcola la quantità di storage che puoi risparmiare con le funzionalità di efficienza dello storage NetApp.
  • NetApp Systems Manager: questo tool offre un'interfaccia grafica semplice che ti consente di abilitare le funzionalità di efficienza dello storage e scoprire il quantitativo di storage risparmiato.
  • My AutoSupport: il tool My AutoSupport™ offre numerose funzionalità fra cui una dashboard per l'efficienza dello storage che ti consente di visualizzare lo storage risparmiato (richiede un accesso a NetApp Support). Ulteriori informazioni sono disponibili in My AutoSupport in Tech OnTap.

 

Back to Basics

 

Apprendi le nozioni di base sulle principali tecnologie NetApp leggendo gli altri articoli della serie Back to Basics di Tech OnTap:

 

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