2014年9月24日星期三

EMC以全快閃XtremIO 突破傳統儲存功能


近期,EMC推出多項新產品升級,以「重新定義可能性」(Redefine possible)來形容新的方案;其中最矚目可算XtremIO的3.0版本。XtremIO為以色列研發的全快閃儲存體方案,2012年為EMC收購,一直備受業界關注。

為了支援高速運算,部分廠商倡議「融合架構」(Converged infrastructure),類似Google和Facebook的Web scale架構,完全放棄了SAN,以軟件定義儲存(Software defined storage),取代中央化的儲存體。最近VMware也推出了類似的Evo:Rail產品,但擴充能力始終有限。

另一種想法,則以全快閃儲存體取代SAN。快閃記憶支援極高IOPS,不少新興廠家湧現;包括了Violin、Nimbus、Nimble等。純快閃的儲存體,優點是更省電和位置;也可支援高速OLTP線上交易,甚至高密度VDI等用途。

全快閃儲存體也解決傳統SAN的不少缺點;例如可克服快照(Snapshot)速度和效率難題;系統人員一向利用SAN,建立唯讀的快照;作為備份和災難復原用途;從快照可取回用戶錯誤刪除的資料,甚至產生報表(Reporting)和備份等。

但快照作測試應用、數據分析、應用版本升級和更新(Patch)等用途,則要求可寫入快照,加重系統負荷。由於快照性能較差,也往往難以模擬真正環境的效果。

傳統SAN產生的快照,除了影響作業的執行效率,也犧牲大量空間(如降低RAID設定,以提高寫入效率來產生快照,結果消耗了更多儲存空間)。此外,SAN所執行的數據服務,諸如冗餘刪除(Deduplication)和保護功能(Data protection),往往也是聊勝於無。例如SAN系統內進行壓縮數據,拖慢的性能往往得不償失,不切實際。

XtremIO針對以上數項問題,新版本加入更多功能,改善了數據功能,也大幅提高了可用空間。

史上銷量最快儲存體

EMC公佈XtremIO六個月銷售額,達到一億美元,形容為史上銷售最快的儲存體,原因為讀寫的IOPS和延遲率(Latency)性能極佳。

每部XtremIO以模組出貨,每個模組配備兩個儲存控制器(controller),以Active-Active方式配置,可模組化擴充。稱為「X-Brick」。這些「磚頭」內的快閃記憶從5TB起,最大可至20 TB,最高可擴充六部,也就是總容量120TB,以Infiniband技術互連。除了容量,I/O性能可線性擴充鄉,隨模組數量而遞升。數據經壓縮和冗餘刪除,可用容量比上版增加四倍。

雖然說,快閃記憶本身特性,支援極快IOPS,EMC的XtremIO新版本加入了數項特有的技術,快閃擴充更具線性,也杜絕了系統繁忙時,其他快閃儲存出現的異常驟降,而且壓縮比更高,實際可容的數據量更大。XtremIO加入支援可讀入式的Snapshot,隨時可建立跟現實完全一致模擬應用環境,可供報表、數據分析和應用測試之用。

XtremIO數據服務,包括數據優化,均以「在線」方式(in-line)進行;也就是不會先寫進快閃儲存,才作冗餘刪除(deduplication)和壓縮等動作,而是直接於記憶體內執行。數據優化均是實時(Real time)馬上在線進行。不先寫進快閃的優點,除了避開快閃記憶「讀快寫慢」特點,也確保系統繁忙不會「塞車」。

不少快閃儲存系統的冗餘刪除,可能只在快閃儲存,甚至於記憶體和快閃之間交互進行。快閃記憶中進行壓縮數據,閑置時問題並不明顯。但快閃記憶寫入比讀取要慢得多,當數據不斷湧入,寫入時就可能應接不暇,結果繁忙時性能大跌,結果發生連鎖反應,系統出現了「塞車」。

高壓縮比有利VDI配置

XtremIO採用要求更高的全天候「在線」模式,完全針對快閃儲存的特性,相同的數據,最終只會寫入快閃一次,以應付要求極高的應用;例如數據庫、OLTP線上交易、VM複製等動作,更可大幅降低VDI(Virtualized Desktop Infrastructure)配置時的不確定因素。

VDI生產的VM,尤其類似Full Clone模式配置,不同VM內,有不少相似數據,以在線方式來優化,相同數據已於記憶體上刪除,不會寫入快閃。XtremIO可大幅增加同一儲存體上,可容納VDI的密度,以效降低成本。XtremIO的節點增加,IOPS也隨之線性上升,而不會像傳統SAN,增加主機之後,往往出現I/O的瓶頸問題。

除了VDI外,同樣道理,XtremIO在線冗餘刪除能力,也有利類似「虛擬服務器架構」(Virtualized Server Infrastructure)。不過,XtremIO處理數據的壓縮比,較諸Oracle和IBM數據機器所採用的Columnar Compression,可能仍有一段距離,因此XtremIO作為OLTP用途比較合適,類似Exadata的數據庫機器;在數據倉庫應用、BI和預測分析,仍有一定優勢。

此外,XtremIO快閃的空間回收(garbage collection)和數據加密,均以硬件層面進行,因此也不影響作業的執行速度。

XtremIO「全面在線」的數據服務;包括了Thin Provisioning和數據保護,所有儲存卷均支援Thin Provisioning,數據保護也不採傳統以RAID列陣,而採用特有XtremIO Data Protection,以大幅減少寫入快閃數據量。XtremIO稱仍可保持99.999%高可用性。EMC為了消除市場疑慮,五月份公開提出一百萬美元的挑戰,保證XtremIO的在線數據服務,百分百穩定性。EMC表示,迄今保證金仍沒有付出的記錄。

快照功能突破

不過,XtremIO新版本最令人感興趣,仍是EMC加入了獨有Writable snapshots功能。Writable snapshots不會為系統帶來嚴重的性能負荷,耗用空間極小,就可提供多個供寫入的snapshot。XtremIO通過高速I/O技術,Snapshot的性能和效率,也跟工作中儲存卷(Volume)相若,甚至不拖慢系統IOPS。

以往,部分Snapshot所殘留的影像,會佔用儲存位置不能釋放,被稱之為Snapshot Bloat。XtremIO的Snapshot技術佔用極小額外空間,也杜絕了Snapshot Bloat的出現。

傳統上,儲存內每產生新的Snapshot,往往耗用超過一倍的原有儲存卷空間,還要拖慢工作中的數據庫。XtremIO即使產生大量快照,具備同樣性能,可供寫入分析,甚至作為應用開發的測試,但所耗空間卻極小,而應用數據經在線壓縮和冗餘刪除後,又可釋放出更多的空間。

XtremIO也可用EMC的VPLEX的複製技術,作為異地災難備援。XtremIO也支援VMware和OpenStack架構,按所需和成本作自助或自動化配置。XtremIO也支援EMC軟件定義儲存架構Vipr,虛擬化儲存並以雲端技術配置予用戶。



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