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Flash es sólo un medio de almacenamiento, el nuevo Dell EMC XtremIO X2 es fundamentalmente software.
Podemos elaborar la idea de que los discos flash non son una respuesta a los problemas que esta tecnología intenta resolver (rendimiento, espacio, consumo de energía, etc.). El flash es sólo el “facilitador” para llegar a la solución. Lo que se necesita es una nueva arquitectura software, capaz de utilizar, mejorar y exaltar sus cualidades.
El objetivo de este artículo es proporcionar un overview de las nuevas características de XtremIO X2. Examinaremos algunas de ellas y con más detenimiento una en particular que permite, por primera vez en la industria, obtener prestaciones NVMe utilizando un almacenamiento flash “SAS”.
Antes de empezar a hablar sobre lo que es nuevo en X2, hagamos un breve “refresh” de la arquitectura de XtremIO.
XtremIO es una arquitectura única entre los sistemas de almacenamiento. En XtremIO la gestión de los datos se basa sobre el contenido (content-aware) en una arquitectura de tipo scale-out. La distribución de los metadatos asegura una uso homogéneo de todos los recursos del array; cpu, discos y controladores. Todo lo que se hace en XtremIO se realiza en memoria. No hay actividades de tipo post-processing. Todos los data services son siempre on-line. Gracias a estas particularidades el rendimiento de XtremIO es previsible y consistente en el tiempo.
Partiendo de esta breve descripción, analicemos el nuevo XtremIO o X2 desde 4 diferentes puntos de vista: eficiencia, rendimiento, protección y simplicidad.
Eficiencia
Las mejorías obtenidas en X2 no se deben a utilizar un nuevo hardware o CPU más veloces. Si la mayor eficiencia y performance dependieran solo de la parte hardware se podría haber obtenido una mejoría del 20%-30% ya que esto es lo que proporciona cada salto generacional entre una familia de CPU Intel y la siguiente.
En XtremIO se ha adoptado un enfoque diferente basado su mejorías de tipo software realizadas partiendo de la arquitectura exclusiva de XtremIO: “Content Aware Metadata” con escalabilidad de tipo scale-out. Este es un desarrollo proyectual completamente diverso con respecto a las arquitecturas de tipo dual-controller donde el rendimiento depende (y está limitado) en gran medida por las CPU de los controllers.
En XtremIO X2 la densidad es 4X comparada con XtremIO X1. En X1 era posible almacenar hasta 1PB de storage, en X2 este valor es de 5.5PB en un único rack.
Desde el punto de vista económico, el precio se ha sido reducido cerca un 67% con respecto a la plataforma precedente. Que cosa se ha hecho para mejorar tanto la economía del array?
Estudiando la vida útil de los discos flash sobre la base instalada de XtremIO a nivel mundial se pudo notar que la vida residual de los discos, teniendo en cuenta los array mayormente utilizados, es todavía de 19 años!!. Esto ha llevado a considerar el uso en X2 de discos flash con un menor número de writes x day permitiendo una economía en este respecto.
La notable vida útil de los discos flash en XtremIO se debe en gran parte a su arquitectura basada sobre una gestión de metadatos sumamente eficiente. Recordemos que en XtremIO las operaciones y los data services son siempre ejecutados en memoria. Como efecto final se obtiene: 1) mínimo uso de los discos flash y 2) un mayor rendimiento.
Otros factores determinantes en la economía de X2 son su mayor densidad y una escalabilidad de tipo multidimensional. Dicho en otro modo, en X2 es posible realizar una escalabilidad horizontal (scale-out) y vertical (scale-up). La escalabilidad de X2 es sumamente granular permitiendo un incremento capacitivo de solo 6 SSDs por vez.
Por último, siempre con respecto a la mayor eficiencia y menor costo de X2 vale la pena mencionar las mejorías a los algoritmos de DRR (Data Reduction). Con respecto a X1, para el mismo set de datos, X2 efectúa un 25% más de DRR.
Esto se traduce en un mayor ahorro de espacio lo que a su vez reduce ulteriormente los costes. El gráfico muestra la DRR para un mismo database instalado en X1 y en X2.
Performance
Como mencionado al principio del post, las mejorías de rendimiento en X2 se deben solo en parte a utilizar un nuevo hardware con CPU más veloces, el mayor rendimiento se deben sobre todo a desarrollos software.
La latencia es el parámetro más importante que se debe considerar cuando se evalúa el rendimiento de un array. Es la latencia y no el número de IOs la que nos permite desarrollar un mayor trabajo en una determinada unidad de tiempo. Una constante y baja latencia ha sido desde siempre una de las características que ha distinguido XtremIO. XtremIO X2 consigue valores de latencia 4 veces inferiores y, desde el punto de vista de las operaciones de copia; X2 es 2 veces más veloz comparado con X1.
Uno de los desarrollos fundamentales que permite a X2 de reducir ulteriormente su ya notable baja latencia es el llamado “write boost”. Cuando un IO de un server llega al array, éste debe atravesar una serie de “layer” en el path de IO donde cada uno de ellos agrega una cierta latencia. El write boost, es un componente hardware/software de X2 ubicado propio al inicio del path de IO que se ocupa de manejar el IO con el principal objetivo de responder (acknowledge) a la aplicación en forma inmediata. Las siguientes operaciones a través de los varios “layer” en el path de IO se suceden después en modo asíncrono.
El resulto es in muchos casos una disminución de la latencia de alrededor de un 400% lo que permite a X2 de alcanzar valores de 0.2 ms.
Otra originalidad de X2 es que, en la “fase asíncrona”, los datos son agregados en bloques más grandes y esto conlleva a un aumento del bandwith.
Estas innovaciones en la gestión del IO diferencian X2 de las tradicionales implementaciones “cache based” y aseguran que el array non sufrirá nunca de problemas de falta de cache.
En el gráfico son representados IOPs vs latencia. Como se puede notar, estos son valores que nada tienen que envidiar a los que pueden obtenerse con el uso de SSDs NVMe. La ventaja es que X2 esto se consigue utilizando una tecnología mucho más rentable desde el punto de vista económico y confiable del punto de vista de la «availability». Vale la pena recordar que en muchas de las actuales implementaciones de sistemas de almacenamiento que utilizan SSDs NVMe estos SSDs no son “dual-ported”, o sea no tienen redundancia y por ende no pueden ser consideradas soluciones confiables de tipo enterprise.
Protección
En el área de “Protection”, una innovación de X2 con respecto a X1 es el uso de NVRAM para la protección de los datos en cache en vez del uso de baterías. El uso de estas memorias tiene la ventaja de reducir espacio (1U) y simplificar la arquitectura. Las NVRAM utilizadas en X2 contienen un “super-capacitor” que mantiene alimentada la memoria y asegura el inmediato “vaulting” de los datos caso de una imprevista falta de corriente.
La posibilidad de proporcionar en un modo eficiente copias de los datos en un data center mejora el TCO y la capacidad de realizar más actividades simultáneamente. He ya tratado en un post precedente XtremIO iCDM Integrated Copy Data Management el mecanismo singular de copia de datos de XtremIO y sus ventajas. Los XVC (XtremIO Virtual Copies) son parte integrante de la estrategia iCDM (Integrated Copy Data Management). Los XVC (aka snapshots) son sumamente utilizados en XtremIO. De hecho, estudios sobre la base instalada de XtremIO X1 a nivel mundial muestran que el 40% del total de los IOs que se realizan son hacia los snapshots. Para mejor soportar esta exigencia en X2 la cantidad de copias per volumen y el número total de snapshots ha sido duplicada; 1024 y 16000 respectivamente.
QoS y Metada-aware replication son dos funcionalidades que serán disponibles en X2 a breve y en particular esta última merece una nota.
En XtremIO los algoritmos de DRR se aplican a nivel global y esto significa tambien poder hacerlo sobre las copias remotas. Por ejemplo, la deduplica se realiza no solo a nivel de los volúmenes o grupos de consistencia del sistema producción (source) sino también a nivel del sistema de destinación (target) y la WAN.
Este mecanismo es sumamente eficiente ya que implica el pasaje a través de la WAN de solo datos únicos que son a su vez sucesivamente comprimidos. Si consideramos en XtremIO X2 un factor de DRR de 4.1:1, la WAN no tendrá necesidad de utilizar ningún tipo de acelerador externo, la reducción de los datos se realiza nativamente X2. Esto se traduce en un mejor RPO y en una disminución de la banda necesaria y de los costes asociados.
Simplicidad
Mucho se ha hecho en XtremIO X2 para simplificar ulteriormente el management del array. Su simplicidad deriva en gran medida de la arquitectura de XtremIO que automatiza y rende innecesarias una serie de tareas que un administrador de storage debe normalmente realizar en otros arrays. Por ejemplo no hay que hacer ningún tuning o creación de grupos raid en XtremIO y el provisioning require solo 3 clicks.
La nueva GUI de XtremIO realizada en HTML-5 significa que puede ser ejecutada desde cualquier browser sin ningún software adicional. La WebUI de X2 ofrece tanto para el Monitoring como para el Provisioning una serie de menús guiados o “workflows” con sugerencias sobre el paso siguiente a realizar lo que hace sumamente intuitivo su uso. Por ejemplo, si se está creando un volumen la GUI propone los pasos siguientes que podrían ser agregarlo a un grupo de consistencia o hacerlo inmediatamente visible a un host.
Desde el punto de vista del Monitoring, la WebUI de X2 proporciona vistas basadas en el contexto aplicativo con funciones de búsqueda detalladas para todos los posibles parámetros como rendimiento, uso de las CPUs, comportamiento histórico en el tiempo (“weekly patterns”), características de la carga de trabajo (workload), etc.
Resumiendo
XtremIO X2 incorpora numerosas mejorías con respecto a X1 en varias dimensiones; eficiencia, rendimiento, protección y simplicidad.
Mucho se especula de como la tecnología flash puede ayudar a resolver algunos de los desafíos que los actuales data center afrontan. En muchos casos se sigue el camino de añadir discos flash a un storage ya presente en el data center. Podemos decir que el disco flash por sí solo no da una respuesta a estos desafíos; lo que sirve es una arquitectura storage capaz de exaltar sus características. Simplemente añadir discos flash a un sistema de almacenamiento, estrategia muy usada, puede agregar un poco de rendimiento, pero como la mayoría de los sistemas tratan a los discos flash como si fueran discos tradicionales, los beneficios que pueden obtenerse son impredecibles.
La verdadera diferencia entre estos sistemas y XtremIO X2 es que muchos arrays son principalmente plataformas de hardware. De hecho para la gran mayoría de ellos es práctica común proporcionar abundante información solo sobre el número de IOs, cantidad de memoria, conectividad etc. XtremIO X2 es, en vez, básicamente una plataforma software. Cierto, el software de X2 se incluye con su hardware pero el verdadero diferenciador es su software. ¿Por qué esto es importante? Porque este enfoque proporciona una evolución enorme en comparación con los sistemas de almacenamiento tradicionales. XtremIO X2 realiza sobre un “commodity hardware” funcionalidades que no pueden ser alcanzadas por un array tradicional.
Es importante tener en cuenta que XtremIO X2 no solo incorpora muchas nuevas características, sino que además beneficia de la sinergia con todo el portfolio Dell EMC con sus numerosísimas innovaciones desarrolladas durante los últimos 25 años de experiencia en el campo del almacenamiento de la información.
Para mayor información:
Sistema de Almacenamiento Dell EMC XtremIO
#IWork4Dell
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