Un Software Defined Storage (SDS) flexible, VxFlex (es)

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En modo simple podemos explicar el concepto de Software Defined Storage (SDS) diciendo que el software del storage no está definido por el hardware en el que se ejecuta (storage tradicional), en un SDS el software de almacenamiento se desacopla del hardware y se puede ejecutar en cualquier hardware estándar.

Una diferencia clave entre un almacenamiento tradicional y un sistema SDS está en la modalidad de acceso a los datos y a los servicios de datos (protección, copia local o remota, etc). En un sistema SDS el acceso a los datos se realiza gracias a una abstracción del plano storage (data plane) trámite software o hypervisor ejecutado en los servidores (control plane). Del mismo modo los servicios de datos son gobernados por el software. Así como en el mundo VMware, vSphere es una solución de compute software defined con innegables ventajas, un sistema SDS utiliza conceptos similares para obtener los beneficios de la virtualización a nivel de storage.

Dependiendo de la tipología y variedad de hypervisor soportados por el sistema existen diversas implementaciones posibles de SDS, fundamentalmente podemos considerar dos: soluciones SDS que soportan un solo hypervisor o soluciones SDS que soportan configuraciones multi-hypervisor e inclusive bare-metal.

En este post analizaremos que cosa significa un Software Defined Storage flexible analizando en particular la solución SDS VxFlex de Dell EMC. También veremos como VxFlex es en grado de replicar los beneficios de soluciones storage “tradicionales” ofreciendo al mismo tiempo las prerrogativas de la HCI.

VxFlex 101

Los sistemas integrados VxFlex crean una Storage Area Network (SAN) basada en servidores mediante la combinación de software de virtualización de almacenamiento, conocido como sistema operativo VxFlex, con servidores Dell EMC PowerEdge. VxFlex es compatible con entornos de múltiples hypervisors (VMware, RHV, etc) y también con entornos bare-metal (Linux, AIX, etc). Esta funcionalidad única proporciona flexibilidad para ejecutar diferentes cargas de trabajo con la capacidad de cambiar los requisitos según sea necesario.

SDS toma prestado un concepto clave de la virtualización a nivel compute: “abstract, pool, automate“. VxFlex OS aplica este concepto a nivel storage. Consideremos como ejemplo un grupo de 10 servidores, cada uno de ellos con almacenamiento propio (10TB) y una cierta capacidad compute (30K I/Os). Este es un típico modelo DAS (Direct Attached Storage) donde los recursos son locales a cada servidor sin la posibilidad de compartir los mismos.

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VxFlex OS abstrae la capacidad storage (SSD, NVMe, etc) disponible en cada servidor y crea uno o más pools (storage pool) globales. En nuestro caso este pool global tiene ahora una capacidad de 100TB y 300K I/Os.  Las aplicaciones que se ejecutan en cada servidor (nodo) no están limitadas a los recursos locales, es ahora posible compartir y particionar estos recursos en todo el clúster.

Cada nodo del clúster de VxFlex actúa como un controller de un storage tradicional procesando todo los I/Os y haciendo que rendimiento y ancho de banda sean accesibles para cualquier aplicación del clúster. En nuestro ejempo es posible asignar a un servidor 50K I/Os y 30TB y a otro 25K I/Os y 20TB. Esto ofrece una gran flexibilidad operativa en el modo en el cual se gestiona el entorno.

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Los diferentes storage pools no están limitados a los clústeres VMware o RHV. El sistema operativo VxFlex permite de implementar y ejecutar aplicaciones en nodos virtuales y/o físicos dentro del mismo sistema al mismo tiempo.

Los nodos (servidores PowerEdge) comunican a través de una red Ethernet a alta velocidad (25/100GbE) constituyendo un conjunto de clústeres que distribuyen los I/Os y el bandwidth a través de muchas rutas (I/O paths) paralelas en modo completamente balanceado. El resultado es una arquitectura capaz de una escalabilidad (scale-out) casi linear y sin cuellos de botella. En el caso de aplicaciones que requieren un rendimiento extremo, VxFlex puede escalar hasta 1024 nodos (servidores). Los nodos dentro del clúster se pueden agregar, remover o reemplazar on-the-fly y sin impacto a las aplicaciones ya que VxFlex distribuye automáticamente y en modo homogéneo los recursos disponibles.

VxFlex Servicios de Datos

VxFlex es una solución de tipo enterprise e implementa numerosos data services como protección, QoS, snaps, compresión, etc. Veamos brevemente algunos de ellos.

Protección: la redundancia es parte integrante de la arquitectura de VxFlex y todos los datos están protegidos mediante el almacenamiento de varias copias. Los volúmenes se dividen en chunks y cada uno de ellos se distribuyen en forma absolutamente balanceada entre los nodos (servidores) que componen el clúster. VxFlex utiliza un modelo de malla RAID 1 (mesh-mirrored), masivamente paralelo donde el espacio de los datos está distribuido en todos los discos que forman el storage pool reservando una pequeña porción de espacio como spare. Esta distribución de los datos en numerosos chunks determina una alta disponibilidad y un elevado rendimiento. Si se produce un error en uno de los nodos que hace necesaria la reconstrucción de los datos a partir de otros, los restantes nodos colaboran simultáneamente reduciendo en modo significativo el impacto al rendimiento y el tiempo necesario a la reconstrucción.

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Compresión: VxFlex OS ofrece una ventaja distintiva y competitiva con la capacidad de activar / desactivar la compresión a nivel de volumen o grupos de volúmenes sin necesidad de hacerlo globalmente.

QoS: gracias a la funcionalidad de QoS (Quality of Service) VxFlex permite de controlar dinámicamente el número de I/Os o el throughput de las cargas de trabajo en el caso sea necesario limitar particulares aplicaciones que consumen elevados recursos.

Snaps: VxFlex implementa snaps eficientes de tipo thin / escribibles y grupos de consistencia (CG). Los snaps se pueden montar y utilizar como clones. La gestión de las copias locales se realiza en modo simple mediante directivas (policies) y mecanismos de time retention.

Encryption: VxFlex utiliza CloudLink para proteger los datos con varias opciones de cifrado de datos en reposo ([email protected]) y proporciona administración de claves basada en políticas. CloudLink opera directamente a nivel de los dispositivos SDS de modo completamente transparente a las aplicaciones y al funcionamiento de VxFlex OS.

VxFlex posibles (flexibles) configuraciones

VxFlex puede ser configurado como HCI (Hyper Converged Infrastructure) o como solución de dos niveles o capas (two-layer).

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Contrariamente a cuanto sucede en muchas soluciones HCI tradicionales, con VxFlex es posible gestionar una escalabilidad capacitiva y computacional separada (desacoplada) con incrementos discretos.

Modelo a 1 nivel (one-layer, HCI)

En la configuración HCI compute y almacenamiento residen

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residen en el mismo servidor (nodo) lo que aumenta la eficiencia del uso de los diferentes componentes (storage, CPU y memoria)

Modelo a 2 niveles (two-layer)

El entorno de almacenamiento VxFlex se puede implementar en modo similar a una arquitectura SAN tradicional de dos capas. En el modelo a dos niveles, los nodos correspondientes a la capa compute y a la capa almacenamiento están desacoplados lo que permite una escalabilidad independiente de potencia computacional y capacidad de storage.

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Esta arquitectura proporciona un elevado paralelismo, no presenta puntos únicos de falla (SPOF) y ofrece flexibilidad operativa permitiendo, si se requiere, administrar la infraestructura storage y la infraestructura compute en forma independiente.

Modelo mixto (HCI & two-layer)

Además de configuraciones anteriores, el sistema Dell EMC VxFlex

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permite de combinar ambos modelos para crear una arquitectura mixta como ejemplo de máxima flexibilidad posible.

VxFlex, aplicaciones y casos de uso

Los sistemas VxFlex son capaces de gestionar una amplia variedad de workloads. Gracias a su flexibilidad es posible instalar en VxFlex numerosos sistemas operativos, utilizar cualquier tool de automatización y orquestación (Ansible, Openstack, PKS, CSI), ejecutar cargas de trabajo físicas, virtuales o basadas en contenedores, todas en el mismo entorno con la capacidad de segregar las mismas si se lo desea (HCI, 2 capas, o mixto). Por estos motivos, VxFlex puede considerarse LA plataforma común al interno de un centro de datos.

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Consideremos algunos de los high-value workloads, en otras palabras, aplicaciones como SAP, Oracle, Data Analytics (AI/ML) o Splunk que requieren un elevado ancho de banda y rendimiento. Estas son aplicaciones estratégicas y representan cerca el 50% de las cargas de trabajo que se ejecutan on-prem.

Oracle

Oracle en su versión RAC, standalone  o “appliance propietario” (ver  Database machine, soluciones de tipo “open”) es un ejemplo interesante de implementación en VxFlex donde es posible obtener más de 1M I/Os con una latencia inferior al milisegundo utilizando solo 6 nodos 1U (ver A New Way Forward for Mission Critical Enterprise Databases )

Splunk

Splunk Enterprise se puede implementar en una configuración completamente virtualizada VxFlex junto a la solución NAS scale-out Dell EMC Isilon para efectuar análisis de datos que requieren un alto rendimiento (hot data) junto a datos que requieren una retención rentable a largo plazo (cold data). Mayor información sobre Splunk & VxFlex

La lista de high-value workloads donde VxFlex resulta ser extremadamente beneficioso incluye:

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)

Para concluir

VxFlex crea una Storage Area Network (SAN) basada en servidores mediante la combinación de software de virtualización de almacenamiento inteligente (VxFlex OS) con servidore Dell EMC PowerEdge

VxFlex OS abstrae la capacidad storage (SSD, NVMe, etc) disponible en cada servidor y crea uno o más pools (storage pool) globales.

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VxFlex distribuye los recursos en modo automático y homogéneo asignando los mismos en función de las necesidades de cada aplicación

La arquitectura VxFlex es capaz de una escalabilidad (scale-out) casi linear y sin cuellos de botella que ofrece máximos rendimientos, resiliency y capacidad on-demand

VxFlex es compatible con entornos de múltiples hypervisors y también con entornos bare-metal y permite de implementar y ejecutar simultáneamente aplicaciones en nodos virtuales y/o físicos dentro el mismo sistema.

VxFlex puede ser considerada LA plataforma común para las aplicaciones en el centro de datos

Para mayor información

Dell EMC VxFlex

The Super Power of Dell EMC VxFlex

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#IWork4Dell

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