СХД Huawei OceanStor Dorado V6: для тех, кто превыше всего ценит надёжность и скорость

Комплексные программно-аппаратные решения одного производителя практически всегда превосходят похожие по параметрам, но более разнородные системы. Высокая степень интеграции и продуманная многоуровневая оптимизация всех компонентов не только позволяют добиться более высоких технических показателей, но и существенно упрощают и удешевляют внедрение и поддержку такого оборудования. Компанию Huawei можно назвать лидером в области таких решений, и особенно ярко это проявилось в шестом поколении СХД OceanStor Dorado.

Их Huawei позиционирует как СХД высшего класса, обладающие не только высочайшей производительностью, но и надёжностью класса минимум «шесть девяток», то есть 99,9999%. Достаточно привести лишь один факт: Dorado 18000 V6 остаётся работоспособной при выходе семи контроллеров из восьми в каждой стойке, а также легко переживает одновременный выход из строя трёх накопителей в массиве. Для сравнения, классический RAID6 может пережить потерю лишь двух накопителей в массиве.

По результатам тестирования, проведённого Storage Performance Council в октябре 2020 года, СХД Huawei OceanStor Dorado 18000 V6 признана быстрейшим в мире флеш-хранилищем. На случайных операциях данное решение способно развивать 21 млн IOPS. Не удивительно, что разработками Huawei заинтересовались крупные финансовые организации, нуждающиеся не просто в надёжных, но и быстрых системах хранения данных. Уже 8 из 20 крупнейших мировых банков пользуются системами OceanStor Dorado и этот «клуб» будет только расти. Компания разместила на своём сайте подробный вебинар, посвящённый особенностям шестого поколения СХД OceanStor Dorado.

Высочайший уровень производительности OceanStor Dorado 18000 V6 обуславливается монолитностью и отлаженностью платформы, которая целиком построена на высокинтегрированных между собой собственных разработках Huawei в области процессоров, ускорителей и сетевых контроллеров. «Умные технологии» в шестом поколении Dorado начинаются уже на уровне отдельного накопителя.

Платформа Dorado V6 целиком базируется на собственных разработках Huawei

Такие SSD сами следят за износом фонда ячеек NAND, используют продвинутые методы коррекции ошибок LDPC и SmartFSP 3.0 и обеспечивают базовый уровень надёжности, поскольку контроллер Hi1812e работает с NAND как с динамическим RAID-массивом. Такие накопители на 20% долговечнее обычных и на 50% отзывчивее в плане задержек.

В качестве основного процессора используется Kunpeng 920, 48-ядерный чип с архитектурой ARMv8.2, имеющий набор движков-ускорителей и собственные контроллеры SAS 3.0 и 100GbE (с RoCE, конечно). Четыре таких процессора умещаются в 1U-шасси. Им может помогать устанавливаемый дополнительно ИИ-ускоритель Ascend 310, отвечающий за обслуживание массива NVMe-накопителей и оптимизацию дисковых кешей.

Унифицированная симметричная архитектура обеспечивает предсказуемый и постоянный уровень производительности

За сеть отвечает чип ASIC Hi1822, который полностью совместим с RoCE и NVMe-oF. Адаптеры на базе этого чипа могут иметь различную конфигурацию портов — от двух 25GbE SFP28 до двух 100GbE QSFP28 — и обеспечивают латентность всего лишь 80 мкс против 160 мкс у конкурентов. В дисковых полках Dorado 18000 V6 таких адаптеров несколько, заменять их можно без остановки системы.

Даже контроллер управления (BMC) у СХД Huawei свой, Hi1710. Высокая интеграция всех программмно-аппаратных компонентов системы (а кто ещё может лучше знать, как задействовать весь потенциал «железа», кроме самих разработчиков) обеспечивает не только высокую производительность и надёжность, но и быстрое восстановление системы при сбоях — десятки минут для OceanStor Dorado V6 против нескольких часов у обычных СХД.

Распределённая архитектура OceanStor Dorado V6

Архитектурно OceanStor Dorado 18000 V6 представляет собой симметричную распределённую меш-сеть, в которой на уровне стоек контроллеров все компоненты соединены со всеми, что и обеспечивает беспрецедентный уровень надёжности. Компания называет эту технологию SmartMatrix. С «умными» дисковыми полками бэкенды контроллеров общаются посредством NVMe-oF, а с внешней сетью — либо через NVMe-oF/RoCE (100 Гбит/с на порт), либо через NVMe-oF/FC 32G.

У Dorado V6 нет привилегированных контроллеров, что упрощает балансировку нагрузки

Huawei вполне справедливо считает, что за сочетанием NVMe-oF и RoCE лежит будущее высокопроизводительных систем хранения данных. Данные технологии к настоящему моменту хорошо проработаны и полностью описываются стандартами, которые обеспечивают гибкость и взаимозаменяемость элементов инфраструктуры. Некоторые производители всё ещё поддерживают SAS, но время старых дисковых стандартов уходит.

Технология Huawei FLASHLINK отвечает за распределение вычислительных ресурсов

Симметрия архитектуры СХД данной серии выражена в том числе и в том, что все логические тома (LUN) не привязаны к главному контроллеру (ownership), вместо этого они «нарезаются» системой на сегменты (shards в терминологии Huawei), которые равномерно распределяются по всем активным в системе в настоящий момент контроллерам. Сами контроллеры работают с едиными пулами кеша и SSD, из которого и черпают необходимые ресурсы.

За распределение обработки сегментов по процессорным ядрам отвечает фирменная технология FLASHLINK, которая работает в динамическом режиме: высокоприоритетные задачи получают больше ядер из выделенной группы. При этом каждое ядро выполняет IO-запросы только своей назначенной задачи, чтобы избежать конфликтов.

Глубокая интеграция ускорителей экономит процессорное время и ускоряет перестройку массивов

Дисковые полки Dorado V6 имеют свой «интеллект» и не загружают CPU контроллеров низкоуровневыми задачами, а это позволяет, по словам разработчиков, повысить производительность СХД на 30% по сравнению с классическими архитектурами с «глупыми» полками. Этот же подход существенно ускоряет процесс восстановления данных — Huawei говорит о двукратном превосходстве в скорости, при этом влияние этого процесса на производительность СХД минимально и не превышает 5% против десятков процентов у СХД классической архитектуры.

Более того, архитектура Dorado V6 такова, что производительность дисковых массивов в ней не зависит от типа используемого RAID и всегда одинаково высока как в простом режиме RAID10, так и в куда более сложных в плане нагрузки на контроллеры режимах RAID-6 или RAID-TP.

Модельный ряд и позиционирование СХД Huawei OceanStor Dorado

Что касается более высокоуровневых программных компонентов, то в серии Dorado V6 все сложные процессы, от драйвера NVMe и управления пулом ресурсов до клиентских дополнений выполняются в пространстве пользователя (user space), что позволяет избежать лишних задержек, так как обращений в пространство ядра практически нет.

За NVMe и RDMA over Converged Ethernet — будущее

В настоящее время Huawei предлагает заказчикам СХД нового поколения в двух вариациях: Dorado 8000 V6 и Dorado 18000 V6. Отличаются они только количеством модулей в максимальной комплектации (ну и габаритами, массой, количеством ядер в процессорах контроллера). 18000 V6 поддерживает до 32 контроллеров и до 32 Тбайт пула кеширования. Оба варианта могут работать с фронтендами 10/25/40/100GbE RoCE или FC-8/16/32G, поддерживая протоколы FC, iSCSI, NFS и CIFS.

Каждый блок контроллеров может иметь до 28 IO-модулей и до 96 сетевых портов. Максимальное количество SSD в системе также одинаково и составляет 6400. Они могут работать в разных режимах RAID, включая фирменный RAID-TP, способный вынести одновременный отказ трёх накопителей. Максимальный объём флеш-хранилища составляет 98,3 Пбайт для модели Dorado 8000 V6, а у Dorado 18000 V6 он достигает 196,6 Пбайт.

Поскольку речь идёт о комплексных системах, способных обеспечить доступностью класса «шесть девяток» (99,9999%) и производительность на уровне свыше 20 млн IOPS при непревзойдённом уровне надёжности, стоимость конечной реализации вырабатывается в процессе проработки сертифицированными партнёрами Huawei проекта, создаваемого под нужды конкретного заказчика. Ознакомиться с OceanStor Dorado 8000/18000 V6 можно на сайте Huawei, там же можно найти подходящего партнёра для разработки законченного решения с учётом нужд заказчика.