No mundo de hoje, a informação é o bem mais valioso. A informação ajuda a otimizar os processos de negócio, analisar o mercado e tomar decisões estratégicas que moldam o futuro da sua empresa, e ainda construir a confiança dos seus clientes, aumentando a sua fidelidade. No entanto, conforme o volume de dados processados aumenta, qualquer empresa enfrenta inevitavelmente o problema de falta de espaço de armazenamento. Em situações em que não é o poder de computação que vem à tona, mas a quantidade de espaço em disco disponível, as prateleiras de disco JBOD são a solução mais econômica para dimensionar a infraestrutura de TI. É sobre eles que falaremos no artigo de hoje.
Principais vantagens da plataforma de hardware Ultrastar Data
A Western Digital oferece dois modelos de matrizes Ultrastar JBOD - Data60 e Data102. Essas modificações são completamente idênticas em termos das tecnologias implementadas e diferem entre si apenas na capacidade, que é eloquentemente indicada pelo índice numérico no nome: o modelo mais jovem é capaz de acomodar 60 SAS de 3,5 polegadas (12 Gb / s) ou SATA (6 Gb / s ) unidades, enquanto o carro-chefe tem até 102 unidades. Assim, uma prateleira de disco Ultrastar Data60 pode armazenar até 840 dados RAW, e a capacidade máxima do Ultrastar Data102 já pode chegar a 1,4 petabytes (ao usar discos rígidos Western Digital Ultrastar DC HC 530 com capacidade de 14 TB cada). Ao mesmo tempo, 24 dos compartimentos disponíveis podem ser usados para instalar unidades de estado sólido SAS ou SATA,para atingir o equilíbrio ideal entre capacidade e desempenho, aproveitando o JBOD em cenários onde a alta disponibilidade está em alta.
Ao projetar as prateleiras de discos da série Ultrastar Data, prestamos atenção especial ao combate dos efeitos negativos da vibração e das altas temperaturas no funcionamento do sistema. O resultado do trabalho dos engenheiros da Western Digital foi o surgimento de duas tecnologias assistivas ao mesmo tempo, o que melhorou significativamente as características operacionais do JBOD: IsoVibe e ArcticFlow. Vamos considerar cada um deles com mais detalhes.
Tecnologia de supressão de vibração rotativa IsoVibe
O IsoVibe foi projetado para neutralizar o efeito prejudicial da vibração rotacional que ocorre quando o fuso do HDD gira sobre o desempenho do array. Lembre-se de que quando a cabeça magnética é deslocada da pista sob a influência de fatores externos, o microcontrolador de disco é forçado a iniciar novamente o procedimento de posicionamento, devido ao qual o tempo de leitura / gravação de dados aumenta significativamente. Assim, por exemplo, quando um disco rígido em funcionamento é exposto a vibração rotacional com uma aceleração angular de 50 radianos / s2, a perda de desempenho pode exceder o limite de 70%. No caso do JBOD, esse problema se torna ainda mais agudo, pois devido à alta densidade dos drives em um caso relativamente compacto, sua influência mútua aumenta muitas vezes.
As soluções tecnológicas implementadas no framework do IsoVibe têm como objetivo evitar a propagação de vibrações entre as baias da prateleira do disco, que pode ser adivinhada já pelo nome da própria tecnologia, que é uma sigla para a frase em inglês "isolated from vibration". Portanto, durante o design do Ultrastar Data, abandonamos completamente o uso de parafusos de fixação: agora as unidades são fixadas usando minitrenós com absorção de choque, o que não só simplifica o processo de instalação e substituição dos discos, mas também reduz significativamente o efeito de ressonância dentro da caixa e localiza a vibração dentro de uma compartimento.
Os
conectores isolados de vibração localizados no painel traseiro do JBOD também contribuem para os patins com amortecimento de vibração , o que minimiza a propagação de vibrações mecânicas de alta frequência devido aos slots no PCB do backplane.
Slots no PCB do backplane reduzem a propagação de vibração dentro do JBOD O
firmware inteligente dos microcontroladores de disco rígido Western Digital Ultrastar, que recomendamos usar com matrizes JBOD, que suportam a tecnologia RVS (Rotational Vibration Safeguard), completa o quadro. Um algoritmo especializado monitora os sinais vindos dos acelerômetros multiaxiais embutidos e calcula as forças de compensação necessárias para corrigir a trajetória de movimento da unidade magnética principal em tempo real.
Como funciona a compensação de vibração rotacional RVS
Em comparação com HDDs convencionais, as unidades habilitadas para RVS fornecem até 20x o ganho de desempenho, mesmo nas condições operacionais mais exigentes.
Sistema de refrigeração ArcticFlow
Outro problema bem conhecido das prateleiras de discos, nomeadamente o sobreaquecimento das unidades localizadas nas filas posteriores, foi resolvido com sucesso graças à arquitectura de chassis única, que recebeu o nome comercial ArcticFlow. Tal como acontece com a vibração, quando se trata de resfriamento a ar, o principal problema é a disposição muito densa dos drives em várias fileiras. E como a maioria dos modelos circula o ar da frente para a traseira do chassi, passando pelas primeiras filas, o ar esquenta, o que reduz significativamente a eficiência de refrigeração das filas traseiras.
Ultrastar Data resolve esse problema da seguinte maneira. A prateleira do disco é dividida em duas zonas de resfriamento (4 fileiras cada), isoladas uma da outra. Os fluxos de ar que fornecem ventilação para a área frontal são removidos do corpo por meio de dutos de desvio que circundam o compartimento traseiro nas laterais. Quanto às filas posteriores, é prevista uma conduta de ar separada para o seu arrefecimento, localizada ao centro, cujo ar flui directamente para as filas posteriores dos acumuladores, da 5ª à 8ª. Além disso, um fluxo separado de ar frio é fornecido diretamente às fontes de alimentação e aos módulos de E / S localizados atrás.
Padrão de circulação de ar dentro das prateleiras de disco Ultrastar Data
Este design ajudou a alcançar resultados verdadeiramente impressionantes. ArcticFlow reduziu significativamente a diferença de temperatura entre as zonas dianteira e traseira: a extensão entre elas não excede 10 ° C. Ao utilizar drives Ultrastar, criados a partir da plataforma HelioSeal de quarta geração (para mais informações sobre as tecnologias utilizadas na produção de discos rígidos para data centers, leia o artigo "Mais brilhantes que as estrelas"), na área "mais quente", que é a 8ª linha adjacente aos compartimentos de fonte de alimentação, a temperatura máxima do HDD não sobe acima de 49 ° C. Ao mesmo tempo, uma média de 1,6 W de eletricidade é gasta no resfriamento de cada um deles, o que é duas vezes menos do que os modelos concorrentes.
Assim, ArcticFlow resolve 3 tarefas simultaneamente:
- o resfriamento eficaz ajuda a estender a vida útil das unidades instaladas no JBOD e também elimina completamente a possibilidade de sua falha devido ao superaquecimento;
- não há necessidade de instalar resfriadores potentes de alta velocidade, o que também ajuda a reduzir o nível geral de vibração, que afeta negativamente o estado do equipamento e seu desempenho;
- o menor consumo de energia pode reduzir significativamente os custos operacionais de manutenção de um data center equipado com JBOD Ultrastar.
Construindo uma infraestrutura em nuvem usando prateleiras de disco Ultrastar usando o exemplo do Acronis
Para quem é a prateleira de discos Western Digital Ultrastar? A primeira coisa que vem à mente são os serviços em nuvem operando com grandes quantidades de dados. À medida que seus negócios se expandem, tais empresas inevitavelmente enfrentam um aumento exponencial no custo de escalar e manter a infraestrutura de TI, que acaba sendo tanto mais quanto mais complexa esta é organizada.
Em particular, esses problemas são típicos para empresas em rápido crescimento que usam o modelo baseado em SaaS de fornecimento de serviços em nuvem: em um esforço para acompanhar as mudanças do mercado e, ao mesmo tempo, manter a lucratividade, muitas delas usam várias soluções diferentes ao mesmo tempo. Nos primeiros pares, tal abordagem é de fato capaz de fornecer certos benefícios, mas a longo prazo, isso leva a um aumento significativo nos custos de gerenciamento, manutenção e dimensionamento adicional da infraestrutura existente.
Aqui, a experiência da Acronis, que se especializou em fornecer soluções de cibersegurança baseadas em nuvem para clientes corporativos e privados, é muito indicativa. Hoje a empresa possui 14 data centers em diferentes partes do nosso planeta, cujas capacidades são utilizadas em seu trabalho por mais de 500 mil empresas.
Em um esforço para aumentar a capacidade de armazenamento enquanto otimiza os custos de manutenção, a Acronis enfrentou uma série de desafios significativos devido à falta de uma plataforma de hardware unificada. A empresa recorreu a seu parceiro de tecnologia de longa data, DIAWAY, para obter ajuda. Para prever despesas de capital e operacionais, o integrador de sistema criou um modelo financeiro completo para os próximos 5 anos. Comparando as ofertas apresentadas no mercado moderno, os especialistas da DIAWAY concluíram que os armazenamentos híbridos Western Digital Ultrastar Data60 e Data102 seriam a opção mais adequada para a implementação de tal projeto.
Este ano, a empresa concluiu a migração de sua infraestrutura em nuvem para prateleiras de disco Ultrastar e, de acordo com Alex Beik, diretor de operações técnicas globais da Acronis, a mudança valeu a pena. A migração para a nova plataforma proporcionou uma série de benefícios importantes, entre os quais é necessário destacar:
- TCO reduzido
Com a mudança para o armazenamento híbrido Ultrastar, a Acronis obteve economias significativas de CAPEX e OPEX, com custos de armazenamento por terabyte reduzidos em mais de 25%.
- Melhorando a confiabilidade dos sistemas de armazenamento
As tecnologias avançadas de resfriamento e isolamento de vibração dos JBODs da Ultrastar, combinadas com fontes de alimentação redundantes e módulos de E / S hot-swappable, ajudaram a melhorar drasticamente a resiliência da DAE e da infraestrutura de armazenamento.
- Facilidade de serviço
A padronização da arquitetura global simplificou o planejamento para maior expansão da capacidade de armazenamento e gerenciamento simplificado da vasta infraestrutura de TI da Acronis: hoje, os especialistas da empresa usam ferramentas e algoritmos unificados para resolver as tarefas atribuídas e, se necessário, podem recorrer aos engenheiros da Western Digital a qualquer momento.
Exemplos de implantação de um sistema de backup baseado em Western Digital Ultrastar Data60 e software da Veeam Software
No entanto, você não deve pensar que as prateleiras de disco Ultrastar se concentram exclusivamente em grandes empresas e provedores de nuvem: os arrays JBOD podem se tornar uma ferramenta insubstituível no arsenal de pequenas e médias empresas. Em primeiro lugar, estamos a falar da criação de sistemas de backup de alta capacidade e produtivos, para cuja organização oferecemos um bundle pronto na forma de Ultrastar Data60 / 102 e software desenvolvido por um dos nossos parceiros estratégicos - Veeam Software, especializada na criação de soluções complexas na área de backup copiando dados.
O lema da empresa "Simplesmente funciona!" fala por si: a Veeam se esforça para criar produtos simples, eficazes e, o mais importante, confiáveis do tipo "configure e esqueça", e eles fazem isso muito bem. Não é por acaso que em 2019 o número total de clientes da empresa ultrapassava 375 mil e seu faturamento anual ultrapassava a marca de US $ 1 bilhão.
Ao projetar um sistema de backup baseado em prateleiras de disco Ultrastar e software Veeam, duas abordagens são mais eficazes:
- no local - os backups são criados e armazenados com base no próprio data center da empresa;
- on-premises + cloud tier — , « » , .
Cada um deles tem suas próprias vantagens. A combinação de soluções auto-hospedadas e em nuvem permite que você dimensione facilmente sua infraestrutura de TI conforme necessário, conectando o armazenamento de objetos Amazon S3, Azure Blob Storage, IBM Cloud Object Storage ou qualquer outro serviço compatível com S3 e economize ainda mais no armazenamento de dados de longo prazo. deixando uma oportunidade para recuperação de desastres em caso de emergências. No local, por outro lado, garante a recuperação rápida dos backups já realizados, independência de fatores externos, um elevado nível de privacidade e cumprimento da legislação local caso as atividades da empresa estejam de uma forma ou de outra relacionadas com o tratamento de dados pessoais de clientes.
A maneira mais fácil de demonstrar a eficácia de uma combinação de software Veeam e armazenamento híbrido Western Digital com exemplos específicos. Selecionamos dois dos casos mais ilustrativos de nossa extensa prática.
Caso No. 1
Cliente
O cliente é um grande fabricante europeu de produtos domésticos com um volume de negócios anual superior a 500 milhões de euros, com escritórios e unidades de produção localizadas em diferentes países da UE e na China. A empresa emprega cerca de 1.800 funcionários em tempo integral e a infraestrutura de TI é representada por 8 data centers em todo o mundo.
Problema
O complexo de hardware e software utilizado pelo cliente para criar backups deixou de atender adequadamente à tarefa atribuída a ele devido ao aumento da carga múltipla, uma vez que não tinha largura de banda suficiente. Além disso, havia alguns problemas com o processamento de tarefas associadas ao procedimento de desduplicação, o que levava a falhas frequentes durante o backup.
Encontrar uma solução
O departamento de TI do cliente chegou à conclusão de que atualizar a infraestrutura de backup existente não é econômico e, portanto, foi tomada a decisão de mudar para uma nova arquitetura, que não apenas economizaria, mas também resolveria o problema de escalabilidade no futuro. Para a organização do sistema de backup, foi escolhido um storage híbrido Ultrastar Data60 da Western Digital, gerenciado pelos softwares Veeam Backup & Replication 9.5, Veeam Backup for Microsoft Office 365 e Microsoft Windows Storage Spaces (incluso no Windows Server 2016).
Configuração
A configuração final de hardware consistia em um servidor HPE Proliant DL360 G9 equipado com um par de controladores Broadcom 9480-8i8e MegaRAID atendendo a módulos de E / S Ultrastar Data60. Cada controlador RAID foi conectado à porta designada do módulo de E / S usando um cabo MiniSAS HD de 4 canais (P / N 1EX0329), fornecendo largura de banda de até 9,6 GB / s por controlador.
O armazenamento em disco da plataforma de servidor HPE Proliant DL360 G9 foi implantado com 60 HDDs Ultrastar SAS de 12 TB para uma capacidade total de 720 TB. Usando o zoneamento T10, o Ultrastar Data60 foi logicamente dividido em duas zonas de 30 unidades cada, de modo que cada controlador só vê unidades atribuídas a portas específicas. Em grupos de 30 unidades, a equipe de TI criou vários conjuntos de volumes distribuídos que foram agrupados em um único volume compartilhado usando espaços de armazenamento do Windows. Um desses volumes foi usado para backups incrementais, enquanto o outro continha uma imagem de backup completa que foi compactada ainda mais usando a desduplicação do Windows Server.
resultados
Um pacote de 1 × servidor + 2 × controladores RAID + 1 × Ultrastar Data60 custa ao cliente significativamente menos do que um dispositivo de backup dedicado que suporta desduplicação interna. No futuro, essa plataforma pode ser facilmente dimensionada conectando-se em série novas prateleiras de disco (até quatro) sem a necessidade de atualizar a plataforma do servidor.
Caso No. 2
Cliente
GreenPower é uma grande empresa especializada na produção de complexos vitamínicos naturais e suplementos alimentares. A empresa possui o Dr. Hittich, e sua sede estão em Kerkrad (Holanda).
Problema
GreenPower precisava de uma solução de backup confiável e eficiente. Inicialmente, servidores com 24/36 baias foram usados para esses fins, e o espaço total em disco alocado para backups era de 108 terabytes. Quando esse volume não era mais suficiente, a empresa enfrentou o problema de dimensionar a infraestrutura de TI. Servidores de armazenamento maiores eram muito caros e tiveram que ser abandonados. Por sua vez, a ideia de substituir regularmente discos cheios por vazios provou ser completamente insustentável: esta abordagem não podia fornecer o nível necessário de disponibilidade de backup, e erros na rotulagem de discos apreendidos regularmente levavam a dificuldades na recuperação de dados e até mesmo à sua perda.
Configuração
Decidiu-se implementar um sistema de backup baseado em dois servidores com software Veeam Backup & Replication 9.5 e duas prateleiras de disco Ultrastar Data60 da Western Digital. Cada armazenamento híbrido foi instalado com 60 HDDs Ultrastar SAS de 6, 8 e 10 terabytes.
10 Terabyte Ultrastar DC HC330
Discos rígidos de data center Os discos rígidos foram configurados em vários conjuntos RAID gerenciados por espaços de armazenamento do Windows. Para a desduplicação de dados, o software integrado da Microsoft criou vários discos virtuais “Thin” (esta abordagem contornou o limite de 64 TB). Como no primeiro exemplo, o espaço em disco disponível foi dividido em dois volumes lógicos, um dos quais foi usado para criar backups completos, enquanto o outro foi destinado a backups incrementais.
resultados
A transição para a plataforma de armazenamento Ultrastar Data60 ajudou a reduzir significativamente os custos de logística e, em termos de um terabyte de informações, a aquisição de prateleiras de disco acabou sendo uma solução muito mais lucrativa em comparação com a compra de servidores completos: como usar a função de desduplicação de dados do Microsoft Windows Server 2016, é possível economizar cerca de 1250 terabytes para cada 378 TB de espaço em disco físico, a capacidade de uma dessas prateleiras, levando em consideração as necessidades atuais da empresa, é suficiente para 6 anos de backups diários.
Uma vantagem igualmente importante acabou sendo um aumento significativo no desempenho do sistema de backup: a criação e restauração de backups ocorre a uma velocidade de pelo menos 1 GB / s. Isso elimina a ocorrência de situações em que o Windows Server não pode concluir a desduplicação de dados em backups existentes antes de criar novos. Anteriormente, essas colisões levavam a uma queda significativa no desempenho de todo o sistema, mas a nova plataforma tornava possível esquecê-los de uma vez por todas.