Un Software Defined Storage (SDS) flessibile, VxFlex (it)

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In modo semplice possiamo spiegare il concetto di Software Defined Storage (SDS) affermando che il software dello storage non è definito dall’hardware su cui gira (storage tradizionale), in un SDS il software di storage è disaccoppiato dall’hardware e può essere eseguito su qualsiasi hardware standard.

Una delle differenze fondamentali tra uno storage tradizionale e un sistema SDS sta nella modalità di accesso ai dati e ai servizi dei dati (protezione, copia locale o remota, ecc.). In un sistema SDS l’accesso ai dati viene effettuato grazie a un’astrazione del piano storage (data plane), attraverso un software o hypervisor eseguito sui server (control plane). Allo stesso modo i servizi dati sono erogati e gestiti dal software. Proprio come nel mondo VMware, dove vSphere è una soluzione di compute software defined con innegabili vantaggi, un sistema SDS utilizza concetti simili per ottenere i vantaggi della virtualizzazione a livello storage.

A seconda del tipo e della varietà di hypervisor supportati dal sistema ci sono diverse possibili implementazioni di SDS, fondamentalmente possiamo considerarne due: soluzioni SDS che supportano un singolo hypervisor o soluzioni SDS che supportano configurazioni multi-hypervisor e anche bare-metal.

In questo post parleremo di cosa significa un Software Defined Storage flessibile, in particolare analizzeremo la soluzione SDS Dell EMC VxFlex. Vedremo anche come VxFlex sia in grado di replicare i vantaggi delle soluzioni di storage “tradizionali” offrendo allo stesso tempo le prerogative della HCI.

VxFlex 101

I sistemi integrati VxFlex creano una rete SAN (Storage Area Network) basata su server combinando il software di virtualizzazione dello storage, noto come sistema operativo VxFlex, con server Dell EMC PowerEdge. VxFlex supporta ambienti multi-hypervisor (VMware, RHV, ecc.) e anche ambienti bare-metal (Linux, AIX, ecc.). Questa funzionalità unica offre flessibilità per eseguire carichi di lavoro diversi con la possibilità di modificare i requisiti in base alle esigenze.

SDS prende in prestito un concetto chiave della virtualizzazione a livello compute: “abstract, pool, automate”. VxFlex OS applica questo concetto a livello di archiviazione. Si consideri come esempio un gruppo di 10 server, ognuno con la propria risorsa di archiviazione (10 TB) e una determinata capacità di calcolo (30K I/O). Questo è un tipico modello DAS (Direct Attached Storage) in cui le risorse sono locali a ogni server senza la possibilità di condividerle.

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VxFlex OS astrae la capacità di archiviazione disponibile (SSD, NVMe, ecc) in ogni server e crea uno o più pool (storage pool) globali.  Nel nostro caso questo pool globale ha ora una capacità di 100TB e 300K I/O.  Le applicazioni in esecuzione in ogni server (nodo) non sono limitate alle risorse locali, è ora possibile condividere e partizionare queste risorse nel cluster.

Ogni nodo nel cluster VxFlex rappresenta un controller di uno storage tradizionale, elabora tutte le attività di I/O e fa in modo che le prestazioni e la larghezza di banda siano accessibili a qualsiasi applicazione nel cluster. Nel nostro esempio è possibile assegnare a un server 50K I/O e 30TB e a un altro 25K I/O e 20TB. Ciò offre una grande flessibilità operativa nel modo in cui si gestisce l’ambiente.

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I diversi storage pool non sono limitati ai cluster VMware o RHV. Il sistema operativo VxFlex consente di implementare ed eseguire applicazioni su nodi virtuali e/o fisici all’interno dello stesso sistema contemporaneamente.

I nodi (server PowerEdge) comunicano tramite una rete Ethernet ad alta velocità (25/100GbE) e costituiscono un insieme di cluster che distribuiscono I/O e bandwidth tra molti percorsi di I/O paralleli in modalità completamente bilanciata. Il risultato è un’architettura in grado di una scalabilità (scale-out) quasi lineare e senza colli di bottiglia. Per le applicazioni che richiedono prestazioni estreme, VxFlex può scalare fino a 1024 nodi (server).  I nodi all’interno del cluster possono essere aggiunti, rimossi o sostituiti on-the-fly e senza alcun impatto sulle applicazioni poiché VxFlex distribuisce automaticamente le risorse disponibili in modalità omogenea.

VxFlex Servizi di Dati

VxFlex è una soluzione di tipo enterprise e implementa numerosi data services come protezione, QoS, snap, compressione, ecc. Esaminiamone brevemente alcuni di loro.

Protezione: la ridondanza è parte integrante dell’architettura VxFlex e tutti i dati sono protetti mediante la memorizzazione di copie multiple. I volumi sono suddivisi in chunks e ognuno di essi viene distribuito in modo assolutamente bilanciato tra i nodi (server) che costituiscono il cluster. VxFlex utilizza un modello di RAID 1 di tipo mesh (mesh-mirrored), altamente parallelo dove lo spazio dati è distribuito su tutti i dischi che formano lo storage pool riservando una piccola porzione di spazio come spare. Questa distribuzione dei dati in numerosi chunk determina alta disponibilità e prestazioni elevate. Se si verifica un errore in uno dei nodi che richiede la ricostruzione dei dati da altri (nodi), i restanti nodi collaborano contemporaneamente riducendo in modo significativo l’impatto sulle prestazioni e il tempo necessario per la ricostruzione.

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Compressione: VxFlex OS offre un vantaggio distintivo e competitivo con la possibilità di abilitare/disabilitare la compressione a livello di volume o i gruppi di volumi senza la necessità di implementarla globalmente.

QoS: con la funzionalità QoS (Quality of Service) di VxFlex è possibile controllare dinamicamente il numero di I/O o il throughput dei carichi di lavoro nel caso sia necessario limitare particolari applicazioni che richiedono un utilizzo intensivo delle risorse.

Snap: VxFlex implementa snap efficienti di tipo thin / scrivibili e gruppi di consistenza (CG). Gli snapshot possono essere montati e utilizzati come cloni. La gestione delle copie viene eseguita in modo semplice tramite policy e meccanismi di time retention.

Encryption: VxFlex utilizza CloudLink per proteggere i dati con varie opzioni di crittografia ([email protected]) e fornisce una gestione delle chiavi basata su policy. CloudLink opera direttamente a livello dei dispositivi SDS in modo completamente trasparente alle applicazioni e al funzionamento di VxFlex OS.

VxFlex configurazioni (flexibili) possibili

VxFlex può essere configurato come HCI (Hyper Converged Infrastructure) o come soluzione a due livelli (two-layer). 

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Contrariamente a molte soluzioni HCI tradizionali, in VxFlex è possibile gestire scalabilità capacitiva e computazionale separatamente (disaccoppiata) con incrementi discreti.

Modello a 1 livello (one-layer, HCI)

Nella configurazione HCI elaborazione (compute) e archiviazione risiedono

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nello stesso server (nodo) migliorando l’efficienza di utilizzo dei diversi componenti (storage, CPU e memoria)

 

 

 

Modello a 2 livelli (two-layer)

VxFlex può essere configurato in un modo simile a una SAN tradizionale a due livelli. Nel modello a due livelli i nodi corrispondenti al livello compute e al livello di storage sono disaccoppiati consentendo una scalabilità indipendente di potenza di calcolo e capacità di storage.

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Questa architettura offre un elevato parallelismo, non presenta singoli punti di vulnerabilità (SPOF) e offre flessibilità operativa consentendo, se necessario, di gestire l’infrastruttura storage e l’infrastruttura compute in modo indipendente.

 

 

Modello misto (HCI & two-layer)

Oltre alle configurazioni precedenti, il sistema Dell EMC VxFlex

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consente di combinare entrambi i modelli per creare un’architettura mista come esempio di massima flessibilità.

 

 

 

 

 

VxFlex, applicazioni e casi d’uso

I sistemi VxFlex sono in grado di gestire un’ampia varietà di workload. Grazie alla sua flessibilità è possibile installare in VxFlex numerosi sistemi operativi, utilizzare qualsiasi strumento di automazione e orchestrazione (Ansible, Openstack, PKS, CSI), eseguire carichi di lavoro fisici, virtuali o basati su contenitori, il tutto nello stesso ambiente con la possibilità di segregarli se lo si desidera (HCI, 2 livelli o misto).   Per questi motivi, VxFlex può essere considerato LA PIATTAFORMA comune all’interno di un data center.

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Prendiamo in esame alcuni high-value workloads, in altre parole, applicazioni come SAP, Oracle, Data Analytics (AI/ML), Splunk che richiedono un’elevata larghezza di banda e prestazioni. Si tratta di applicazioni strategiche che rappresentano circa il 50% dei carichi di lavoro in esecuzione in loco.

Oracle

Oracle nella sua  versione RAC, standalone  o “appliance propietario” (vedere Database machine, soluzioni di tipo “open”) è un interessante esempio di implementazione in VxFlex dove è possibile ottenere più di 1M I/O con una latenza inferiore al millisecondo utilizzando solo 6 nodi 1U. (vedere A New Way Forward for Mission Critical Enterprise Databases )

Splunk

Splunk Enterprise può essere distribuito in una configurazione VxFlex completamente virtualizzata insieme alla soluzione scale-out NAS Dell EMC Isilon per effettuare l’analisi di dati che richiedono alte prestazioni (hot data) insieme a dati che richiedono una lunga retention (cold data).  Maggiori informazioni su Splunk & VxFlex

L’elenco di high-value workloads dove VxFlex risulta essere estremamente vantaggioso include:

SAS (SAS & VxFlex), SAP HANA (SAP HANA & VxFlex), Microsoft SQL Server (SQL Server & VxFlex), Google Anthos (VxFlex & Google Cloud’s Anthos), Kubernetes  (VxFlex & Kubernetes), Greenplum (Pivotal Greenplum & VxFlex)

Per concludere

VxFlex crea una rete SAN (Storage Area Network) basata su server combinando il software di virtualizzazione intelligente dello storage (VxFlex OS) con i server Dell EMC PowerEdge

VxFlex OS astrae la capacità di archiviazione disponibile (SSD, NVMe, ecc) in ogni server e crea uno o più pool (storage pool) globali.

VxFlex distribuisce le risorse in modalità automatica e omogenea assegnandole in base alle esigenze di ogni applicazione

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L’architettura VxFlex è in grado di una scalabilità scale-out quasi lineare senza presentare colli di bottiglia offrendo prestazioni massime, resilienza e capacità on-demand

VxFlex supporta ambienti multi-hypervisor e ambienti bare-metal e consente di implementare ed eseguire contemporaneamente applicazioni su nodi virtuali e/o fisici all’interno dello stesso sistema.

VxFlex può essere considera LA PIATTAFORMA comune per le applicazioni nel Data Center

Per maggiori informazioni

Dell EMC VxFlex

The Super Power of Dell EMC VxFlex

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#IWork4Dell

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