NetApp Tech OnTap NetApp Logo
NetApp Tech OnTap
     
All Flash FAS 系統:深入探討
Saurabh Modh
產品經理
Chetan Khetani
資深產品經理

市面上有多種 All Flash 全快閃儲存陣列(以及其中某些產品的華麗宣傳)已達到令人匪夷所思的地步,事實上,在評量該選擇何種 All Flash 全快閃陣列時,我們只需要考慮四個要素:效能、儲存效率、可用度及資料管理。

如果您未曾聽說過我們的 All Flash FAS 儲存系統,首先您必須瞭解,它們在效能和儲存效率等方面的表現絕不輸給其他競爭產品。如果再將 FAS 硬體獲證實的可用度以及 Data ONTAP® 作業環境所支援的資料管理功能等整體生態系統納入考量,那麼這項產品組合將會令其他競爭產品望塵莫及。

我們將在本文中為您解開 All Flash FAS 系統的神秘面紗,特別探討 All Flash 全快閃系統的本質(和限制)、Data ONTAP 如何針對快閃技術最佳化、我們如何提供全方位的儲存效率,以及 All Flash FAS 系統在兩個熱門 All Flash 全快閃系統使用案例(VDI 和資料庫)中的表現。我們也會稍微討論到何時該選擇 All Flash FAS 系統,何時該選擇我們的 EF 系列 All Flash 全快閃產品。

All Flash FAS 系統簡介

NetApp 出產 All Flash FAS 系統組態已行之有年,然而,直到我們在 2014 年初推出 FAS8000 及近期推出 FAS8080 EX 之後,All Flash FAS 系統才真正開始嶄露頭角。這些平台均以最新的 Sandy Bridge 和 Ivy Bridge CPU 為建置基礎,能夠提供 All Flash 全快閃陣列所要求的原始運算效能、I/O 頻寬及高速網路連線(如果您還不熟悉 FAS8000 機型,請按一下本段落中的超連結以深入瞭解)。

All Flash FAS 系統的組成恰如其名,也就是設定為搭配 SSD 磁碟櫃的 FAS 控制器,雖然您可讓 FAS 系統同時搭載 SSD 和 HDD,但這樣就不算是 All Flash FAS 系統了。雖然所有 FAS 機型都能設定為 All Flash FAS 系統組態,不過 FAS8000 系列還是最佳首選。

All Flash FAS 系統最棒的特點,在於它具備的功能可以滿足人們自 FAS 硬體和 Data ONTAP 軟體問世以來不斷高漲的期待。如果您擁有現成的 FAS 叢集,不妨加裝一套 All Flash FAS 系統,並在不中斷營運的情況下移轉現有的工作負載。就會立即感受到 All Flash 全快閃系統的諸多優點。如果您是 NetApp 的現有客戶(或考慮成為 NetApp 客戶),All Flash FAS 系統不僅提供 All Flash 全快閃效能,同時可享有叢集式 Data ONTAP 的所有效益,包括:

  • 統一化儲存設備:All Flash FAS 組態在服務處理 SAN 和 NAS 工作負載的能力不相上下,而幾乎所有其他 All Flash 全快閃陣列都僅適用於 SAN。NetApp 最近榮獲 IT Brand Pulse 認可為 2014 年 All Flash 全快閃 NAS 系統類別的領導者。
  • 運用資料移動性實現橫向擴充:All Flash FAS 組態能橫向擴充達 24 個節點、數 PB 的 SSD 容量以及數百萬 IOPS。對於其他某些主流 All Flash 全快閃陣列,橫向擴充功能大多只存在於日後強化功能的發展藍圖中。您可以只使用 All Flash FAS 系統來進行橫向擴充,也可以混搭 All Flash 全快閃系統和混合式 FAS 系統,以便在需要達到最大效能時,能以不中斷營運的方式移動資料集。
  • 不中斷營運:您可在不中斷應用程式運作的情況下執行所有維護作業、軟體及硬體升級,包括完整的技術更新。
  • 獲證實的可用度:All Flash FAS 系統的基礎組合包括獲證實的 FAS 硬體(市場上已裝有數十萬部設備),以及經過 20 年持續開發、已針對故障進行強化的 Data ONTAP 作業環境,可用度在市場實測中經常可達到六個九 (99.9999%)。
  • 獲證實的可用度:內建 QoS 可讓您針對檔案、磁碟區、LUN 或整個儲存虛擬機器 (SVM) 設定效能限制,以便優先處理最重要的工作負載。
  • 服務品質:包括重複資料刪除、壓縮、精簡配置、複製等在內的完整儲存效率技術產品組合,能夠提高有效容量,讓您以更少的儲存設備來儲存更多資料(後續章節有更詳盡的介紹)。
  • 全方位的儲存效率技術:NetApp 已投注數年的時間開發資料保護功能,所有技術都易於管理、有效且節省空間,能為 All Flash FAS 系統提供許多重大優勢。例如,您可將昂貴的 Flash 媒體複製到較便宜的 HDD 以進行災難復原,藉此節省成本支出。
  • 整合式資料保護:儲存設備必須與您仰賴的應用程式和軟體工具搭配運作。Data ONTAP 是第一品牌的儲存作業系統,具備更寬廣、更深入的應用程式整合能力,並有廣大的合作夥伴網路。

Data ONTAP 已針對 Flash 最佳化

您也許聽過這種說法:「因為 Data ONTAP 問世的時間較 Flash 早,因此它的設計無法滿足 Flash SSD 的獨特需求。」 但事實是,Data ONTAP 的 Write Anywhere File Layout (WAFL)、橫向擴充功能及功能集,均適用於 All Flash 全快閃環境。All Flash FAS 系統提供可預期的低延遲性,不僅平均延遲低(1 毫秒),連延遲差異也減到最小,這種高度一致性能使應用程式受惠良多。

我們提供全方位效能監控工具來協助您充分發揮投資效益,而 Data ONTAP 則含有許多特別符合 Flash 需求的最佳化功能。

讓所有核心急速奔馳

驅動 All Flash 全快閃工作負載需要花費許多運算能量,這點無庸置疑,而如同各位所見,FAS8000 系列能充分釋放這股原始動能。我們在 Data ONTAP 下了許多功夫,確保能夠不受限進行程序排程以完整利用多核心處理器中的所有核心,徹底發揮所有可用核心的最大能力。如此不但改善了 CPU 組的延遲,更讓我們得以同時支援前端工作負載和後端資料管理工作(如備份和複寫)。

All Flash FAS8080 EX 的 CPU 使用率(執行叢集式 Data ONTAP 8.2.2)。在資料庫效能測試期間,系統會以接近最大負載的情況平均地使用核心。

圖 1)All Flash FAS8080 EX 的 CPU 使用率(執行叢集式 Data ONTAP 8.2.2)。在資料庫效能測試期間,系統會以接近最大負載的情況平均地使用核心。

有效地使用核心意味著每個核心的 IOPS 都能獲得提升,我們可從相較於他牌橫向擴充平台,FAS 架構能使每個核心的 IOPS 提升 5 倍以上的事蹟中得到證實(這兩種平台在這些基準測試中均使用混合式儲存組態)。

最佳化寫入效能

隨機寫入作業會影響 SSD 的可用生命週期,Flash 的寫入前清除行為會產生如寫入放大等不良影響,導致寫入效能降低和設備壽命縮短,這是眾所皆知的事實。Data ONTAP 含有幾種最佳化功能,能夠同時提升 SSD 和 HDD 的寫入效能。

  • NVRAM 加快寫入速度:系統會在記憶體中處理傳入寫入作業,以 NVRAM 予以保護,再立即認可並傳送到用戶端或主機,進而達到極快速的寫入回應時間。SSD 寫入不是影響延遲的主要關鍵。
  • 最佳化寫入作業:系統會在記憶體中先聯合所有寫入作業,再一併轉移到 SSD。寫入中繼資料會連同使用者資料一同寫入,以減少確認資料並傳送到 SSD 所需的作業次數。串接多個 SSD 之間的寫入作業能產生最大效能,並減少不平均的 SSD 損耗。
  • 無區塊覆寫:當系統收到覆寫作業時,一律會將區塊寫入新位置,絕不會將現有區塊(資料和中繼資料)重新寫入相同位置。

這項功能組合能夠減少隨機寫入 All Flash FAS 系統之 SSD 所造成的影響,

  • SSD 在回收記憶體時只需移動較少的資料。
  • 減少達到指定寫入處理量等級所需的「功夫」。
  • 減輕寫入放大效應,延長 SSD 壽命。
  • 改善系統層級的效能。
  • 減輕寫入需求,可讓讀寫混合式工作負載產生更一致的讀取延遲。

拜以上最佳化功能所賜,NetApp 得以提供不受任何耗損程度限制的 SSD 保固。此外在後續內容中,您會看到 All Flash FAS 系統在密集寫入工作負載(如 VDI)中的表現相當傑出。

絕佳的資料完整性功能

關於 Flash 的另一項特性,就是當 Flash 儲存體隨著時間老化時,可能會發生位元干擾和遺失的情形。Data ONTAP 提供全方位保護來預防資料遺失,加強確保資料完整性:

  • 雙同位元 RAID 保護。
  • 記憶體內和磁碟上的區塊層級 Checksum。
  • 完善的遺失寫入偵測和修正,有助於避免無預警的資料毀損。
  • SSD 層級不良區塊管理。
  • 連續媒體消除,能夠偵測及修正錯誤。

全方位的儲存效率技術

若要從 All Flash 全快閃系統市場中挑出過度渲染的噱頭,肯定是指儲存效率。由於 Flash 儲存容量的價格比 HDD 昂貴許多,因此我們可以合理地說:經由儲存效率技術「節省」的容量越多,花費在儲存設備上的成本支出就越少。

我們寧願冒著被人說自吹自擂的風險,也不願意承認「NetApp 是許多現代化儲存效率相關概念的先驅」這個說法過於誇大其詞。我們從一開始便致力於開發讓您儲存及保護更多資料的技術,這一點當然也是 Data ONTAP 成為儲存作業環境第一品牌的原因之一。

除非這是您所閱讀的第一篇 Tech OnTap® 文章,否則您大概已經相當熟悉 NetApp® 的儲存效率技術,以下是相當完整的清單(大部分項目都附有 Tech OnTap 舊文可供參考):

(如需以上所有技術的最新資訊,另請參閱「叢集式 Data ONTAP 的儲存效率」。)

最大關鍵在於,以上所有技術都設計為能夠搭配運作,使效果加乘。例如,如果您複寫已刪除重複資料並予以壓縮的磁碟區,則該複本也會處於相同狀態。

比起某些只會依據少數幾家客戶來吹噓技術數據的競爭對手,我們對自己的要求標準更高,我們可以很有自信地說,All Flash FAS 系統平均能產出 5:1 的有效容量。這個數據來自於我們多年共數十萬次安裝的資料,當然,實際達成結果終究還是取決於您的資料集和工作負載特性。虛擬化環境通常都會超出這個數值(常見為 10:1),而資料庫環境的數值則會比較低 (2:1)。

All Flash FAS 系統使用案例

虛擬桌面基礎架構 (VDI) 和資料庫是兩個最主要的 All Flash FAS 系統使用案例。由於 VDI 具備密集寫入的特性,而資料庫工作負載通常標榜讀取效能,因此這兩個使用案例恰可展示 All Flash FAS 系統的真實能力。

VDI

我們已針對整個 FAS8000 產品系列完成廣泛的 VDI 測試,測量包含 80% 寫入和 20% 讀取之工作負載的穩定狀態效能和高載效能。如圖 3 所示,四個機型的效能分佈非常良好。本圖另使用著名競爭對手 XtremIO 做為對照,如您所見,FAS8060 效能與 XtremIO 效能相當,FAS8080 EX 則超越 30% 之多。

All Flash FAS 系統 VDI 效能與競爭產品的比較。

圖 2)All Flash FAS 系統 VDI 效能與競爭產品的比較。

我們在測試中使用 12KB 平均寫入大小和 16KB 平均讀取大小,而競爭對手使用的區塊大小則為 8KB,區塊大小不同是我們測試方法所得的結果。我們使用業界標準負載測試工具 Login Virtual Session Indexer (Login VSI) 來測試虛擬桌面基礎架構的效能和可擴充性,您可在 TR-4307《適用於 VMware Horizon View 的 NetApp All Flash FAS 解決方案》(英文) 中閱讀 FAS8060 系統 VDI 測試的完整詳細資料。

從測試結果可看出,FAS8060 的效能額度足以支援 4,000 個桌面(搭配 HA 容錯移轉),每個桌面的成本僅需 55 美元,這對 VDI 來說是非常有競爭力的價格。

儘管基準測試結果很重要,不過瞭解真實 VDI 客戶選擇 All Flash FAS 系統的理由也同樣不容忽視:

  • 有家大型保險和投資公司在評估過主要 All Flash 全快閃廠商後,為其 Citrix VDI 環境選擇 All Flash FAS 系統。他們最終選擇 All Flash FAS 系統的原因在於本產品獲證實的效能表現,以及叢集式 Data ONTAP 的整合式資料管理功能,包括用於複寫的 SnapMirror®、FlexClone®,以及進行不中斷 DR 測試的能力。
  • 有家臨床醫療服務供應商為其所有應用程式(包括 VDI 環境和電子病歷 (EMR))選擇 All Flash FAS 系統,對他們來說,加快資料存取速度等同於直接提高病患照護品質。

資料庫

對於資料庫,我們使用 100% 隨機讀取的工作負載來測試效能,效能測試結果如圖 4 所示,圖中另包括兩項著名的競爭對手產品。FAS8060 效能與這兩項競爭產品的最佳效能相當,而 FAS8080 EX 的效能則超越這兩項產品。我們預期未來的 Data ONTAP 增強功能可進一步提升讀取效能,視工作負載而定,甚至可提升達 50%。

All Flash FAS 資料庫效能與幾項競爭對手產品公開數據的對照。

圖 3)All Flash FAS 資料庫效能與幾項競爭對手產品公開數據的對照。

下表含有較詳細的內容。如您所見,FAS8080 EX 在每 IOPS 成本和每 GB 成本方面,均勝過競爭對手產品。即便未將平台獲證實的可用度或廣泛的資料管理能力納入考量,以上測量數據也足以證明本產品具有高度競爭力。

表 1)All Flash FAS8060 與競爭對手產品的資料庫工作負載比較。

All Flash FAS8060 與競爭對手產品的資料庫工作負載比較。

當然,資料庫客戶選擇 All Flash FAS 系統必定有其原因:

  • 有家大型連鎖飯店為其訂房系統選擇 All Flash FAS 系統,以滿足新線上訂房系統的效能需求,而他們選擇 All Flash FAS 系統的原因在於其備份和資料管理優點。
  • 某家政府客戶需要加快 SQL Server 的速度,因為他們每天都需要將 6TB 的資料存入資料倉儲中,所以傳輸處理量和 IOPS 同等重要。從 All Flash FAS 系統的測試中可看出,它能以兩個節點產出 4.4GB/s 的效能,幾乎是主要競爭對手測得效能的 3 倍。他們還需要災難恢復複本和數個開發複本,而只要使用 SnapMirror 和 FlexClone,搭配最低的儲存(和網路)成本,即可輕鬆取得所需複本。
  • 某家跨國銀行選擇 All Flash FAS 系統來支援 VMware® 和高效能 SQL Server 應用程式,由於他們是現有的 NetApp 客戶,因此不需面臨太複雜的選擇,因為他們早已知道 SnapVault® 和 SnapMirror 的價值所在。整體來說,這家銀行見證了改變後使整體應用程式回應能力提升 8 倍的卓越效益。

做出正確的 All Flash 全快閃決策

現階段的事實顯示,All Flash FAS 系統產品陣容足以勝任 All Flash 全快閃陣列所有功能的運作執行,並完整提供高效能、全方位儲存效率、獲證實可用度及廣泛資料管理功能。在叢集中結合這些特色並搭配其他 FAS 組態時,您可輕鬆視需求將 All Flash 全快閃系統當做來源或目標來移轉工作負載,或在成本較低廉的 HDD 儲存設備中提供次要資料複本。

然而,我們的秘密武器並非只有 All Flash FAS 系統,NetApp 還提供 EF 系列的 All Flash 全快閃陣列,其中 EF540EF550 先前已經介紹過了。

EF 系列適用於由應用程式負責執行資料管理的 I/O 密集工作負載,例如在許多 Oracle 環境中,備份和災難恢復是由 Oracle 本身負責處理,All Flash 全快閃陣列只要能以實惠價格提供良好效能和可靠性即可。EF550 能在延遲低於毫秒的情況下維持 400,000 以上的 IOPS 和高達 12GB/sec 的傳輸處理量。

All Flash FAS 系統在 VDI 和資料庫環境中均能以絕佳狀態運作,對於能夠受益於儲存效率技術、NAS 及 Data ONTAP 資料管理功能的情況,本產品都是理想首選。現有的 FAS 客戶將會發現,它的管理和操作方式都與任何其他 FAS 系統相同,因此能夠無痛改用。

 對於 All Flash FAS 系統有任何意見嗎?

您可以透過網路,在 NetApp 社群上提出問題、交換意見,並分享您的想法。

Saurabh Modh | NetApp 產品經理

產品經理 Saurabh 任職於 NetApp FAS 系統事業群,負責 All Flash FAS 系統、FAS3200 及 FAS6200 儲存系統。在加入 NetApp 之前,他曾在 Oracle 擔任專案負責人,負責 Oracle Enterprise Manager 軟體開發。Saurabh 擁有華盛頓大學福斯特商學院 MBA 學位。

Chetan Khetani | NetApp 資深產品經理

Chetan 負責 Data ONTAP 中所有與 Flash 相關的事物,包括近年內成長高達 10 倍的 All Flash FAS 系統和混合式解決方案。他經常參與 NetApp 執行簡報中心,最近更獲選為 Speaker of the Quarter 以表彰他的付出。在加入 NetApp 之前,Chetan 曾在 Cisco 任職達 11 年,負責網路虛擬化、深度封包檢測技術及內容式基礎架構等相關技術。他擁有管理資訊系統的 MBA 和碩士學位。

Tech OnTap
立即訂閱
Tech OnTap 每月提供 IT 見解,並有大量可助您瞭解真實世界的最佳實務做法、工作祕訣與工具、幕後工程訪談、示範、同儕評論,及更多其他相關資訊。

請到 NetApp 社群中瀏覽 Tech OnTap,立即訂閱這份實用資訊。

Explore
Explore
NetApp 獲選為 2014 年 All Flash 全快閃 NAS 系統創新領導者

NetApp 最近榮獲 IT 專業人員票選為 2014 年 All Flash 全快閃 NAS 類別的領導者,受訪者被要求選出他們心目中在市場、價格、效能、可靠性、服務支援及創新方面的領導者,票選結果和其他獎項得主資訊發表於 2014 年 Flash Memory Summit。

 更多資訊
Explore
TRUSTe
與我們連絡   |  如何購買   |   意見反應   |  工作機會  |   訂閱   |  隱私權政策   |   © 2014 NetApp