Huawei OceanStor Dorado 18000 V6：そのハイエンド性とは

OceanStor Dorado 18000 V6が、今後数年間はまともなバックログを持つ真のハイエンドストレージシステムになることは間違いありません。同時に、オールフラッシュストレージに関する一般的な懸念を払拭し、HuaweiがエンドツーエンドのNVMe、SCMでの追加のキャッシュ、その他のソリューションなど、ストレージを最大限に活用する方法を示します。

新しいデータランドスケープ-新しいデータストレージ

データ操作の強度は、すべての業界で増加しています。そして、銀行部門はこれを明確に示しています。過去数年間で、銀行取引の数は10倍以上に増加しました。BCGの調査が示すように、ロシアだけでも、2010年から2018年までの期間に、プラスチックカードを使用した非現金取引の数は30倍以上に増加し、1人あたり年間5.8から172に増加しました。重要なのは、まず第一に、マイクロペイメントの勝利です。私たちのほとんどはオンラインバンキングに似たものになり、銀行は今、電話で手元にあります。



信用機関のITインフラストラクチャは、このような課題に対応できる必要があります。そして、これは本当に挑戦です。とりわけ、以前は銀行が勤務時間中にのみデータの可用性を確保する必要があった場合、現在は24時間年中無休です。最近まで、5msは待ち時間の許容基準と見なされていましたが、何でしょうか。今では1ミリ秒でも多すぎます。最新のストレージシステムの場合、目標は0.5msです。



同じことが信頼性にも当てはまります。2010年代に、そのレベルを「5ダース」（99.999％）にするのに十分であるという経験的理解が形成されました。確かに、この理解は時代遅れになっています。2020年には、企業がストレージに99.9999％、アーキテクチャ全体に99.99999％を要求するのはまったく正常なことです。そして、これは気まぐれではありませんが、緊急の必要性です。インフラストラクチャのメンテナンスに時間枠がないか、それが小さいかのどちらかです。







明確にするために、これらの指標をお金の面に投影すると便利です。最も簡単な方法は、金融機関の例を使用することです。上の図は、世界の上位10社の各銀行が1時間にどれだけ稼いでいるかを示しています。中国産業商業銀行だけでも、これは500万ドル以上です。正確には、中国最大の信用機関のITインフラストラクチャの1時間のダウンタイムにかかる費用がかかります（計算では、失われた利益のみが考慮されます）。この観点から、ダウンタイムの削減と信頼性の向上は、数パーセントだけでなく、ほんの数パーセントでも、完全に合理的に正当化されることは明らかです。競争力を高めるためだけでなく、単に市場での地位を維持するためでもあります。



他の業界でも同様の変化が起こっています。たとえば、空の旅では、パンデミックの前は、空の交通は年々勢いを増し、多くの人がほとんどタクシーのようにそれを使い始めました。消費者のパターンに関しては、社会はサービスへの完全なアクセス可能性に深く根ざした習慣を持っています。空港に到着したら、Wi-Fi接続、支払いサービスへのアクセス、地域の地図などが必要です。その結果、公共スペースのインフラストラクチャとサービスに負荷がかかります。何度も増加しました。そして、そのアプローチ、インフラストラクチャ、建設は、1年前でも受け入れられると考えていましたが、急速に時代遅れになりつつあります。

オールフラッシュに切り替えるのは時期尚早ですか？

上記の問題を解決するには、AFAパフォーマンスの観点から、オールフラッシュアレイ、つまり完全にフラッシュ上に構築されたアレイが最適です。最近まで、HDDに基づいて組み立てられたものやハイブリッドのものと信頼性が同等であるかどうかについて疑問が残る場合を除きます。結局のところ、ソリッドステートフラッシュには、障害間の平均時間やMTBFなどのメトリックがあります。残念ながら、I / O操作によるセルの劣化は当然のことです。



そのため、SSDが長持ちするように注文された場合に、データの損失を防ぐ方法の問題によって、オールフラッシュの見通しは曇っていました。バックアップは通常のオプションですが、最新の要件に基づくと、回復時間は許容できないほど長くなります。もう1つの方法は、スピンドルドライブに第2レベルのストレージを確立することですが、このスキームでは、「厳密にフラッシュ」システムの利点の一部が失われます。



ただし、数字は別の言い方をします。Googleを含むデジタル経済の巨人の統計によると、近年、フラッシュはハードドライブよりも数倍信頼性が高いことが示されています。さらに、短期と長期の両方で、フラッシュドライブが故障するまでに平均して4〜6年かかります。データストレージの信頼性の点では、スピンドル磁気ディスク上のドライブに劣ることはなく、それを超えることさえありません。







スピンドルドライブを支持するもう1つの伝統的な議論は、その手頃な価格です。テラバイトをハードディスクに保存するコストがまだ比較的低いことは間違いありません。また、機器のコストのみを考慮に入れる場合、スピンドルドライブでテラバイトを維持することは、ソリッドステートドライブよりも安価です。ただし、財務計画のコンテキストでは、特定のデバイスを購入した金額だけでなく、3年から7年までの長期間の所有にかかる総コストも重要です。



この観点から、すべてが完全に異なります。原則としてフラッシュアレイで使用され、キャリアが占めるラックスペース、熱放散、電力消費などの特性を維持することで、フラッシュアレイで使用される重複排除と圧縮をブラケットから除外しても、経済的に収益性が高くなります。そして彼らによると、フラッシュはその前任者に勝ちます。その結果、すべてのパラメータを考慮したフラッシュストレージシステムのTCOは、多くの場合、スピンドルドライブまたはハイブリッドのアレイの場合のほぼ半分になります。

ESGのレポートによると、Dorado V6オールフラッシュストレージシステムは、効率的な重複排除と圧縮、低消費電力と熱放散など、5年間で所有コストを実際に78％削減できます。ドイツの分析会社DCIGは、現在利用可能な最適なTCOとして使用することも推奨しています。

ソリッドステートドライブを使用すると、使用可能なスペースを節約し、障害の数を減らし、ソリューションを維持する時間を短縮し、ストレージシステムのエネルギー消費と熱放散を減らすことができます。そして、経済的な観点からのAFAは、少なくともスピンドルドライブの従来のアレイに匹敵しますが、多くの場合、それらを上回っています。

HuaweiのRoyalFlush

オールフラッシュストレージの中で、最上位はOceanStor Dorado 18000V6ハイエンドシステムです。そして、私たちの間だけでなく、業界全体で、最大構成で最大2,000万IPOSの速度記録を保持しています。さらに、非常に信頼性が高く、2つのコントローラーが同時に飛行したり、最大7つのコントローラーが次々に飛行したり、エンジン全体が同時に飛行したりしても、データは存続します。 「18000分の1」の大きな利点は、内部プロセスを管理する際の柔軟性など、それに接続されたAIによってもたらされます。これらすべてがどのように達成されるかを見てみましょう。







Huaweiは、データストレージシステムをすべて単独で製造している市場で唯一のメーカーであるため、大部分が有利なスタートを切っています。独自の回路、独自のマイクロコード、独自のサービスがあります。



OceanStor Doradoシステムのコントローラーは、独自に製造されたHuaweiプロセッサーであるKunpeng 920上に構築されており、Intelligent Baseboard Management Controller（iBMC）も使用しています。故障予測を最適化し、設定の推奨事項を提供するAIチップ、つまりAscend 310も、I / Oボード（Smart I / Oモジュール）と同様に、非常に魅力的です。最後に、ソリッドステートドライブのコントローラーは、当社が設計および製造しています。これらすべてが、一体的にバランスの取れた高性能ソリューションを作成するための基礎を提供しました。

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NVMe

Huaweiの最新のストレージシステムは、エンドツーエンドのNVMeをサポートしていますが、これには理由があります。従来使用されていたストレージアクセスプロトコルは、古くからのITで開発されました。これらは、後方互換性を確保するために多くの機能を利用するSCSIコマンド（こんにちは、1980年代！）に基づいています。どちらのアクセス方法を使用する場合でも、この場合、プロトコルのオーバーヘッドは膨大になります。その結果、SCSI関連のプロトコルを使用するストレージのI / Oレイテンシは、0.4〜0.5ミリ秒を下回ることはできません。次に、フラッシュメモリを操作し、悪名高い後方互換性のためにクラッチを取り除くために作成されたプロトコルであるNVMe（Non-Volatile Memory Express）は、ストレージシステムではなく、スタック全体で、レイテンシを0.1ミリ秒にノックダウンします。ドライブへのホスト。驚かない、NVMeは、当面の間、データストレージの開発動向と一致していること。また、NVMeにも賭けており、徐々にSCSIから離れつつあります。ドラドラインを含む、現在製造されているすべてのHuaweiストレージシステムはNVMeをサポートしています（ただし、エンドツーエンドとして、高度なドラドV6シリーズモデルにのみ実装されています）。

FlashLink：一握りのテクノロジー

OceanStorDoradoライン全体の基盤となるテクノロジーはFlashLinkです。より正確には、これは、高性能と信頼性を確保するのに役立つ一連の統合されたテクノロジーを含む用語です。これには、重複排除および圧縮テクノロジー、RAID 2.0+データ配信システムの機能、「コールド」データと「ホット」データの分離、フルストリップシーケンシャルデータ記録（新しいデータと変更されたデータを含むランダム書き込みが大きなスタックに集約され、シーケンシャルに書き込まれるため、速度が向上します）が含まれます。読み書き）。



特に、FlashLinkには、ウェアレベリングとグローバルガベージコレクションという2つの重要なコンポーネントが含まれています。それらを別々に検討する価値があります。



事実上すべてのSSDは、多数のブロックとデータの可用性を保証するコントローラーを備えたミニチュアストレージシステムです。そして、とりわけ、「殺された」セルからのデータが「殺されていない」セルに転送されるという事実のために提供されます。これにより、確実に読み取ることができます。この転送にはさまざまなアルゴリズムがあります。一般に、コントローラーはすべてのストレージセルの摩耗のバランスをとろうとします。このアプローチには欠点があります。データがSSD内を移動すると、実行するI / O操作の数が大幅に削減されます。現時点では、これは必要な悪です。



したがって、システムに多数のソリッドステートドライブがある場合、パフォーマンスのグラフに「のこぎり」が急激に上下して表示されます。問題は、プールから1つのドライブがいつでもデータ移行を開始でき、全体的なパフォーマンスがアレイ内のすべてのSSDから一度に削除されることです。しかし、Huaweiのエンジニアは、「のこぎり」を回避する方法を考え出しました。



幸い、ドライブ内のコントローラー、ストレージコントローラー、およびHuaweiのマイクロコードは「ネイティブ」であり、OceanStor Dorado 18000 V6のこれらのプロセスは、アレイのすべてのドライブで集中的に同期的に起動されます。さらに、ストレージコントローラのコマンドで、正確にはI / Oに大きな負荷がかかっていないとき。

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さらに、システムコントローラーは、競合メーカーのストレージシステムとは対照的に、ドライブの各セルで何が起こっているかを確認します。サードパーティベンダーからソリッドステートメディアを購入する必要があるため、そのようなストレージのコントローラーはセルレベルの詳細を利用できません。



その結果、OceanStor Dorado 18000 V6は、摩耗レベリング中のパフォーマンスの低下が非常に短く、主に他のプロセスが干渉されていないときに実行されます。これにより、一貫して高い一貫したパフォーマンスが得られます。

OceanStor Dorado 18000V6の信頼性を高める理由

最新のデータストレージシステムでは、4つのレベルの信頼性が区別されます。

• ドライブレベルのハードウェア。
• 建築、機器レベルで。
• ソフトウェア部分と一緒に建築;
• 全体としての決定を参照して、累積。

当社はストレージシステム自体のすべてのコンポーネントを設計および製造しているため、4つのレベルのそれぞれで信頼性を確保し、現時点でどのコンポーネントで何が起こっているかを徹底的に追跡することができます。







ドライブの信頼性は、主に前述の摩耗レベリングとグローバルガベージコレクションによって保証されます。 SSDがシステムにとってブラックボックスのように見える場合、SSD内でセルがどのように摩耗するかはわかりません。 OceanStor Dorado 18000 V6の場合、ドライブは透過的であるため、アレイ内のすべてのドライブ間で均等にバランスを取ることができます。したがって、SSDの寿命を大幅に延ばし、操作の高レベルの信頼性を確保することができます。







また、その中の追加の冗長セルは、ドライブの信頼性に影響を与えます。また、ストレージシステムの単純な予約に加えて、RAIDアレイレベルでの保護に加えて、チェックサム、および単一のエラーから各ブロックを保存するための追加のコードを含む、いわゆるDIFセルが使用されます。







SmartMatrixソリューションは、アーキテクチャの信頼性の鍵です。つまり、これらは1つのエンジンの一部としてパッシブバックプレーンに配置される4つのコントローラーです。そのような2つのエンジン（それぞれ8つのコントローラーを備えた）は、ドライブを備えた共通の棚に接続されています。 SmartMatrixのおかげで、8つのうち7つのコントローラーが機能しなくなっても、読み取りと書き込みの両方のすべてのデータへのアクセスは維持されます。また、8つのコントローラーのうち6つを失った場合でも、キャッシュを続行できます。







同じパッシブバックプレーン上のI / Oカードは、フロントエンドとバックエンドの両方のすべてのコントローラーで使用できます。このフルメッシュ接続スキームでは、何が失敗しても、ドライブへのアクセスは常に保持されます。







ストレージシステムが保護できる障害シナリオのコンテキストでアーキテクチャの信頼性について話すのが最も適切です。



ストレージは、2つのコントローラーが同時に「脱落」した場合でも、損失することなく状況を乗り切ることができます。このような安定性は、キャッシュブロックが異なるコントローラー上に確実にさらに2つのコピーを持っている、つまり合計で3つのコピーに存在するという事実によって達成されます。そして、少なくとも1つは別のエンジンにあります。したがって、エンジン全体が（4つのコントローラーすべてで）動作を停止した場合でも、残りのエンジンから少なくとも1つのコントローラーでキャッシュが複製されるため、キャッシュメモリにあったすべての情報が保存されることが保証されます。最後に、デイジーチェーン接続では、最大7つのコントローラーを失う可能性があり、それらが2つのブロックで削除された場合でも、すべてのI / Oとキャッシュメモリからのすべてのデータが保存されます。







他のメーカーのハイエンドストレージと比較すると、2つのコントローラーまたはエンジン全体が停止した後でも、完全なデータ保護と完全な可用性を提供するのはHuaweiだけであることがわかります。ほとんどのベンダーは、ドライブが接続されているいわゆるコントローラーペアを備えた回路を使用しています。残念ながら、この構成では、2つのコントローラーに障害が発生すると、ドライブへのI / Oアクセスが失われるリスクがあります。







残念ながら、単一のコンポーネントの障害は客観的に排除されていません。この場合、パフォーマンスはしばらく低下します。パスを再構築し、書き込み用に来たがまだ書き込まれていないか、読み取りを要求されたブロックに関連して、I / O操作のアクセスを再開する必要があります。 OceanStor Dorado 18000 V6の平均再構築タイミングは約1秒で、業界で最も近いアナログ（4秒）よりも大幅に短くなっています。これは、同じパッシブバックプレーンのおかげで実現されます。コントローラーに障害が発生すると、他のコントローラーはすぐにその入出力を確認し、特にどのデータブロックが追加されなかったかを確認します。その結果、最も近いコントローラーがプロセスをピックアップします。したがって、わずか1秒でパフォーマンスを回復する機能。間隔が安定していることを追加する必要があります。コントローラーごとに1秒、別の2番目など。







OceanStor Dorado 18000 V6パッシブバックプレーンでは、追加のアドレス指定なしで、すべてのコントローラーがすべてのボードを使用できます。これは、任意のコントローラーが任意のポートでI / Oを取得できることを意味します。フロントエンドポートI / Oがどのようなものであっても、コントローラーはそれを処理する準備ができています。したがって、-内部転送の最小数とバランシングの顕著な簡素化。



フロントエンドバランシングはマルチパスドライバを使用して実行され、すべてのコントローラがすべてのI / Oポートを参照するため、バランシングはシステム自体の内部で追加で実行されます。







従来、すべてのHuaweiアレイは、単一の障害点がないように設計されています。コントローラ、電源モジュール、冷却モジュール、I / Oボードなど、すべてのコンポーネントをシステムを再起動せずに「ホット」に交換できます。







RAID-TPなどのテクノロジーも、システム全体の信頼性を向上させます。これは、最大3台のドライブの同時障害をヘッジできるRAIDグループの名前です。さらに、1TBの再構築には常に30分もかかりません。最高の記録結果-スピンドルドライブに同じ量のデータがある場合よりも8倍高速です。したがって、システムの信頼性を気にすることなく、7.68TBや15TBなどの非常に容量の大きいドライブを使用することができます。



再構築は、スペアドライブではなく、スペアスペース（予備容量）で実行することが重要です。各ドライブには、災害復旧に使用される専用のストレージスペースがあります。したがって、復元は「多対1」方式ではなく、「多対多」方式に従って実行されるため、プロセスを大幅に高速化することができます。そして、空き容量がある限り、回復を続けることができます。







これとは別に、メトロクラスター内、またはHuaweiの用語ではHyperMetro内の複数のストレージからのソリューションの信頼性について言及する必要があります。このようなスキームは、データストレージシステムのモデル範囲全体でサポートされており、ファイルアクセスとブロックアクセスの両方で機能します。さらに、ブロック上では、ファイバーチャネルとイーサネット（iSCSIを含む）の両方を介して機能します。



基本的に、あるストレージシステムから別のストレージシステムへの双方向レプリケーションについて説明します。この場合、レプリケートされたLUNにはメインのLUNと同じLUN-IDが割り当てられます。このテクノロジーは、主に2つの異なるシステムからのキャッシュの一貫性のために機能します。したがって、ホストの場合、どちらの側からでもまったく同じです。あちこちで同じ論理ディスクが表示されます。その結果、2つのサイトにまたがるフェイルオーバークラスターの展開を妨げるものは何もありません。



クォーラムには、物理​​または仮想のLinuxマシンが使用されます。それは3番目のサイトに配置でき、そのリソースの要件は小さいです。一般的なシナリオは、クォーラムVMをホストするためだけに仮想サイトをレンタルすることです。



このテクノロジーにより、拡張も可能になります。2つのストレージ（メトロクラスター内、追加のプラットフォーム内）と非同期レプリケーション。







歴史的に、多くの顧客が「ストレージ動物園」を形成してきました。これは、さまざまなメーカー、さまざまなモデル、さまざまな世代、さまざまな機能を備えた一連のストレージシステムです。ただし、ホストの数は非常に多く、仮想化されていることがよくあります。このような状況では、管理の優先タスクの1つは、ホストに論理ディスクを迅速、均一、かつ便利に提供することです。これらのディスクが物理的に配置されている場所を掘り下げないようにすることが望ましいです。これこそが、OceanStor DJソフトウェアソリューションの目的であり、特定のストレージモデルに縛られることなく、さまざまなストレージシステムを統合的に管理し、それらからサービスを提供することができます。

同じとAI

すでに述べたように、OceanStor Dorado 18000 V6には、人工知能アルゴリズムを備えたプロセッサが組み込まれています-Ascend。これらは、最初に障害を予測するために使用され、次にチューニングの推奨事項を形成するために使用されます。これにより、ストレージのパフォーマンスと信頼性も向上します。



予測期間は2か月です：AIマシンは、この期間中に発生する可能性が最も高いと想定しています。拡張を行うとき、アクセスポリシーを変更するときなどです。事前に推奨事項が示されているため、システムメンテナンスのウィンドウを事前にスケジュールすることができます。







HuaweiからのAI開発の次の段階では、AIをグローバルレベルに引き上げます。サービスのメンテナンス中（フェイルオーバーまたは推奨）、Huaweiはすべてのお客様のリポジトリからのロギングシステムからの情報を集約します。収集されたデータに基づいて、発生した障害または潜在的な障害の分析が実行され、1つの特定のストレージシステムまたは1ダースの機能ではなく、何千ものそのようなデバイスで何が起こっているかに基づいて、グローバルな推奨事項が作成されます。サンプルは膨大であり、それに基づいて、AIアルゴリズムは非常に迅速に学習を開始します。これにより、予測がより正確になります。

互換性

2019- 2020年には、ハードウェアがVMware製品とどのように相互作用するかについて多くのほのめかしがありました。最終的にそれらを阻止するために、私たちは責任を持って宣言します：VMwareはHuaweiのパートナーです。考えられるすべてのテストは、ハードウェアとそのソフトウェアの互換性について実行されました。その結果、ハードウェア互換性リストのVMware Webサイトに、現在利用可能な製品のストレージシステムが予約なしで示されています。つまり、VMwareを使用すると、DoradoV6を含むHuaweiストレージを完全にサポートして使用できます。







Brocadeとのコラボレーションについても同じことが言えます。ストレージシステムが最新のBrocadeFCスイッチと完全に相互運用できることを確認するために、引き続き製品の相互運用と相互運用性テストを実施しています。

次は何ですか？

私たちはプロセッサの開発と改善を続けています。プロセッサはより高速で信頼性が高くなり、パフォーマンスが向上しています。また、AIチップも改善しています。特に、重複排除と圧縮を加速するモジュールが作成されています。私たちのコンフィギュレーターにアクセスできる人は、DoradoV6モデルでこれらのカードがすでに注文可能であることに気付いたかもしれません。



また、ストレージクラスメモリの追加キャッシュに移行しています。これは、読み取りあたり約10マイクロ秒という、特に待ち時間が短い不揮発性メモリです。特に、SCMは、特にビッグデータを操作するときやOLTPタスクを解決するときに、パフォーマンスを向上させます。次の更新後、SCMカードを注文できるようになります。



そしてもちろん、ファイルアクセス機能はHuaweiデータストアの全範囲に拡張され続けます-アップデートにご期待ください。