NVMe — Что мы имеем сейчас?

Расширение использования NVMe в инфраструктуре публичных и частных облаков способствовало постепенному переходу от архитектуры ЦОД с вертикальным масштабированием к так называемой коммодизации, то есть к использованию серийных, неспециализированных системам с горизонтальным масштабированием, что позволило реализовать новые парадигмы распределенных вычислений.

Дальнейшее развитие спецификаций и функций СХД с поддержкой NVMe™ подсветило проблемы, связанные с эффективностью, масштабируемостью и уровнем утилизации систем. Поиск решений для обозначенных выше проблем создал предпосылки для появления более новой технологии — NVMe-over-Fabrics или сокращённо NVMe-oF™. Давайте посмотрим на возможные последствия его появления для системных архитектур.

Текущие проблемы системной архитектуры

Наблюдая за миром вокруг нас, мы неизменно отмечаем увеличение объёмов создаваемых и потребляемых данных. Рост объёма данных и сопутствующее ему усложнение приложений ощутимо повышают значимость того, где, когда и как хранится и обрабатывается информация.

blog.westerndigital.com

Традиционные IT-инфраструктуры в большинстве своем статичны. Они были разработаны для того, чтобы справляться с возникающими время от времени экстремальными рабочими нагрузками (необязательно возникающими на ежедневной основе). Инфраструктура таких систем всегда должна иметь определённый запас прочности и включать парк оборудования «на вырост». Однако такой подход обычно сводится к наращиванию всей инфраструктуры целиком: увеличение вычислительных мощностей приводит и к увеличению объёма хранилища и памяти, пропускной способности сети и т.д. в независимости от того, действительно ли это необходимо.

При таком подходе системы, разработанные в господствующей ранее парадигме вертикального масштабирования (scale up), часто остаются недозагруженными. Установленное оборудование не используется в полной мере, а некоторые системы и вовсе простаивают большую часть времени.

Эволюция архитектур

Современные системы с горизонтальным масштабированием (scale out) позволяют одновременно наращивать вычислительные мощности, объём памяти и хранилища. Виртуализированные системы позволили реализовать гибкое выделение и разделение ресурсов. Гиперконвергентные системы (HCI) сделали следующий шаг, позволив хранилищам стать общими и разделяемыми в рамках инфраструктуры (см. рис. 1). Впрочем, несмотря на повышение гибкости и адаптивности, этот подход не позволяет независимо масштабировать все ресурсы самой инфраструктуры.

Рис. 1 — Среды: традиционная, гиперконвергентная, на базе сетевой фабрики

Поэтому в процессе создания более эффективных архитектур, способных справиться с увеличением и объёма, и сложности данных, возникла потребность в более гибкой и масштабируемой инфраструктуре для данных. Как и ЦОД гиперскейлеров, облачные и корпоративные дата-центры завтрашнего дня должны обеспечивать независимое масштабирование каждого из трёх важных компонентов инфраструктуры: вычислительных мощностей, памяти и хранилища.

В чем важность сетевой фабрики?

Чтобы компоненты можно было масштабировать независимо друг от друга, вычислительные мощности, память и хранилище должны быть изолированы друг от друга и объединены посредством некоторой сети. Однако для обеспечения оптимальной производительности такая сеть, а точнее сетевая фабрика, должна быть как можно более незаметной, то есть не иметь больших накладных расходов, связанных, например, с транзитом данных или задержками на уровне протокола.

Для мира СХД понятие фабрики не является чем-то радикально новым. Давным-давно реализована поддержка работы SCSI поверх Ethernet и Fibre Channel, и такие сети хранения данных завоевали популярность благодаря высокой скорости работы и надёжности передачи данных.

Рис. 2 — Система с горизонтальным масштабированием в сравнении с компонуемой дезагрегированной инфраструктурой

Однако с помощью NVMe-oF новые дезагрегированные инфраструктуры позволяют отделить друг от друга и вычислительные ресурсы, и ресурсы хранения. Причём сохраняется как уровень производительности — скорость работы с хранилищем такая же, как и прямом подключении NVMe-накопителей, — так и совместный доступ к данным с высоким уровнем параллелизма.

Более того, использование сетевых фабрик в дезагрегированных инфраструктурах позволяет расширить возможности компонуемых систем, то есть таких, где можно легко задействовать любые необходимые аппаратные ресурсы посредством программной оркестрации, что упрощает (пере-)конфигурацию систем под конкретные задачи.

NVMe + сетевая фабрика — следующий шаг в эволюции NVMe-oF

Существует целый ряд конфигураций аппаратного оборудования и сетевых ресурсов, позволяющих создать систему на базе адаптируемой и гибкой дезагрегированной архитектуры с поддержкой независимого масштабирования, которая одновременно с этим обеспечивала бы высокую производительность.

Стандарт передачи данных NVMe — это протокол для общения не только между флеш-накопителем и контроллером хранения данных, но и, в сетевых фабриках, между хостом и контроллером хранения данных. Вопрос лишь в том, как это всё реализовать.

Один из способов — добавить возможность сетевого подключения непосредственно в устройства хранения (рис. 3). При прямом подсоединении к сетевой фабрике посредством PCIe, Ethernet или Infiniband NVMe-накопители могут поддерживать протоколы с низким уровнем задержки, что открывает дверь в мир новых, дезагрегированных систем. Впрочем, такой подход порождает несколько интересных технологических вопросов:

1. Какие сетевые фабрики и протоколы выбрать?
2. Как в этом случае будет выглядеть внешняя интеграция сетевых структур и SSD?
3. Приведет ли это к расцвету контроллеров SSD со встроенной поддержкой подключения к сетевым фабрикам?

Рис. 3 — Подключение устройств хранения к сетевой структуре

Рассматривая разные варианты контроллеров, мы должны оценить роль SSD в системе, учесть его возможности и особенности флеш-памяти. Следует ли, например, вывести на рынок SSD со встроенной поддержкой сетевого подключения? Если да, то каким образом будут распределяться обязанности по обработке сетевого трафика между SSD и сетевой фабрикой? Как это повлияет на программное обеспечения хоста, на защиту данных и на управление хранилищем?

Изучая эти вопросы, мы также должны уделить внимание повышению эффективности в рамках новой архитектуры, в частности, перебросу части задач с CPU на другие доступные вычислительные ядра. Наш подход к интеграции различных характеристик сетевых фабрик и ядер с устройствами хранения данных может стать отправной точкой для новой парадигмы вычислений с помощью NVMe-oF.

Примером реализации NVMe-oF является платформа хранения Western Digital OpenFlex Data24, которая позволяет полностью использовать пропускную способность NVMe SSD Ultrastar сразу несколькими вычислительными узлами, объединёнными в Ethernet-фабрику (NVMe-oF 1.0a) с низкими задержками.

Система в форм-факторе 2U включает до 24 NVMe SSD-накопителей Ultrastar DC SN840 ёмкостью до 368 Тбайт. Согласно проведенным Western Digital лабораторным тестам, производительность OpenFlex Data24 при установке шести сетевых адаптеров составляет около 13,2 млн IOPS, пропускная способность — 70,7 Гбайт/с, а задержка записи — всего 42 мкс.

OpenFlex Data24 совместима с Open Composable API и может быть реализована как часть компонуемой дезагрегированной инфраструктуры. Внедрение OpenFlex Data24 не влечёт за собой дополнительные расходы. Наоборот, Western Digital оценивает сокращение расходов на 17 % по сравнению с дисковыми полками с SAS-интерфейсом.

Western Digital анонсировала серию периферийных серверов Ultrastar для работы в полевых условиях. В серию вошли модели Ultrastar Edge в переносном корпусе глубиной менее 20" с возможностью монтажа в стойку и Edge-MR — тот же Edge, но в защищённом боксе. Оба сервера отличаются повышенным уровнем надёжности и могут быть полезны для поставщиков облачных услуг, телеком-компаний и системных интеграторов там, где требуется быстрая доставка и установка систем с последующим масштабированием при необходимости.

Новинки имеют степень защиты IP32 и, согласно описанию Western Digital, соответствуют стандартам MIL-STD-810G-CHG-1 и MIL-STD-461G по уровню защищённости от ударов, вибраций и электромагнитных помех. Внешний корпус Ultrastar Edge-MR отличается высокой прочностью, а конструкция бокса позволяет осуществлять масштабирование путём штабелирования без необходимости применения традиционного стоечного оборудования.

Для заводов и удалённых центров обработки данных больше подойдёт сервер Ultrastar Edge. Он размещается в корпусе форм-фактора 2U с ручкой для переноски и может быть смонтирован в мобильную стойку. Сервер также можно прикрепить к дорожному футляру на колесиках.

Технические характеристики обеих моделей одинаковы. Они имеют два процессора Intel Xeon Gold 6230T (20C/40T, 2,1/3,9 ГГц, L3-кеш 27,5 Мбайт, TDP 125 Вт), которые дополнены 512 Гбайт RAM (8 × 64 Гбайт) и ускорителем NVIDIA T4. Сетевые интерфейсы представлены двумя 10GbE-портами RJ-45, а также адаптером Mellanox ConnectX-5: 2 × 50GbE или 1 × 100GbE SFP28. Это позволяет легко создать кластер из нескольких серверов. Также есть отдельный консольный порт DB9.

Источник: StorageReview.com

Дисковая подсистема включает восемь 7,68-Тбайт SSD Western Digital Ultrastar DC SN640, что в сумме даёт 61,44 Тбайт NVMe-хранилища. В качестве загрузочных накопителей используется пара 1-Тбайт M.2 NVMe SSD. Системы оснащаются модулем TPM 2.0, имеют корпус с защитой от вскрытия и соответствуют стандартам безопасности FIPS 140-2 Level 2.

Источник: StorageReview.com

За питание отвечает 850-Вт БП класса 80+ Platinum (AC 100-240 В с автоподстройкой). За охлаждение — четыре 60-мм вентилятора. Диапазон рабочих температур простирается от 0 до +43 °C. Модель Ultrastar Edge весит всего 15,15 кг и имеет габариты 88,9 × 431,8 × 502,9 мм, а модель Ultrastar Edge-MR — 32,35 кг и 292 × 609,6 × 952,5 мм соответственно.

В настоящее время и Ultrastar Edge, и Ultrastar Edge-MR проходят тестирование у избранных клиентов и станут доступными для заказа в IV квартале 2021 года. Нельзя не отметить, что новинка Western Digital очень напоминает анонсированное зимой решение Oracle RED по техническим характеристикам и исполнению.

Western Digital объявила на своём мероприятии Flash Perspective о партнёрстве с компаний Percona, специализирующейся на доработке и поддержке СУБД с открытым исходным кодом. В рамках партнёрства компании оптимизируют работу MySQL c ZNS-накопителями Ultrastar DC ZN540.

Western Digital уже несколько лет активно продвигает концепцию зонированного хранения, которая подходит как для SMR HDD, так и для SSD. В прошлом году технология Zoned Namespaces (ZNS) стала частью стандарта NVMe 1.4, а её поддержка была добавлена в основную ветку ядра Linux. ZNS-накопители теперь тоже есть, так что дело осталось за малым, то есть за адаптацией системного и прикладного ПО, поскольку при ZNS-накопитель управляется хостом.

Western Digital разработала открытый модуль ZenFS для RocksDB, который позволяет напрямую работать с ZNS-накопителями. Это, в свою очередь, позволяет работать с ними движку MyRocks для MySQL. И Percona Server for MySQL может стать первым заметным коммерческим продуктом, который выиграет от использования SSD c ZNS. Релиз намечен на вторую половину этого года. Percona, как обычно, будет оказывать услуги консалтинга, поддержки, настройки и оптимизации.

Согласно внутренним тестам Western Digital и Percona, при высокой нагрузке на запись использование MyRocks в связке с ZenFS и SSD ZN540 увеличивает скорость транзакций в 3,3 раза по сравнению со стандартным движком InnoDB и SSD Ultrastar DC SN540 и в 1,4 раза — с MyRocks без ZenFS на SN 540. Кроме того, для 95% наиболее быстрых транзакций снижение задержки составило до 6,9 и 1,5 раз соответственно. Для смешанных нагрузок прирост скорости в обоих случаях составил 1,6 раз.

Western Digital объявила о пополнении семейства жёстких дисков WD Purple серией WD Purple Pro для нового поколения продвинутых записывающих устройств, в том числе с поддержкой ИИ и видеоаналитики. Новинки ёмкостью от 8 до 18 Тбайт будут доступны уже в этом квартале.

По оценкам аналитиков IDC, к 2025 году мировой рынок камер видеонаблюдения вырастет до $44 млрд. Для сравнения, в 2019 году он составлял $23,6 млрд. Новые интеллектуальные видеоархитектуры для захвата, хранения и анализа больших объёмов видеоданных, а также работы систем ИИ-видеоаналитики, создают высокий уровень нагрузки на подсистемы хранения.

Новая серия WD Purple Pro предлагает различные оптимизации в отношении производительности, ёмкости, надёжности и других возможностей для такого рода рабочих нагрузок. Она ориентирована на новые сетевые видеорегистраторы (NVR) с поддержкой ИИ, серверы видеоаналитики, дисковые массивы и СХД нового поколения. Серия предлагает следующие возможности:

• Усовершенствованная технология AI AllFrame, позволяющая повысит производительность для ведения одновременной записи видеопотоков с 64 HD-камер и обрабатывая до 32 дополнительных потока данных для функций ИИ, включая сопоставление с образцом и распознавание объектов/событий.
• Высокие производительность и надёжность (до 550 Тбайт в год).
• Возможность использование дисков в высокоплотных серверах видеоаналитики и в облачных системах.
• Постоянный мониторинг состояния жестких дисков с помощью Western Digital Device Analytics.

Новинки, выполненные в 3,5" форм-факторе, имеют скорость вращения шпинделя 7200 RPM и, что важно, являются CMR-накопителями. Модели ёмкостью 18 и 14 Тбайт имеют буфер объёмом 512 Мбайт, а менее ёмкие модели — 256 Мбайт. Все накопители имеют интерфейс SATA-3, а заявленная устоявшаяся скорость обмена данными составляет составляет от 245 до 272 Мбайт/с в зависимости от модели.

Заявленный уровень MTBF составляет 2,5 млн часов. На накопители даётся ограниченная пятилетняя гарантия. Младшая 8-Тбайт модель будет стоить $219, а самая ёмкая 18-Тбайт версия — $516. Интересно, что ровно такие же цены имеют «обычные» накопители WD Purple без приставки Pro.

Сегодня объемы создания и потребления данных продолжают неуклонно расти. Согласно данных International Data Corporation (IDC) за 2020 год, за пять лет — до 2023 года — совокупный темп годового роста (CAGR) получения, копирования и потребления данных составит 26%. Наряду с ростом и усложнением рабочих экосистем, приложений и массивов данных для ИИ/IoT, данный тренд указывает организациям на необходимость обеспечить бóльшую масштабируемость, эффективность, производительность и быстродействие систем хранения данных (СХД) при оптимальной совокупной стоимости владения TCO.

NVMe™ — текущее состояние

В глобализированной цифровой экономике счет идет на микросекунды. Достижение максимальной производительности и доступности критических приложений в сфере гипермасштабируемых облачных вычислений и ЦОД реализуется посредством постоянной работы по устранению узких мест и удовлетворению беспрецедентно растущей потребности в обработке данных. В таких условиях потребители ускоряют внедрение решений NVMe и NVMe over Fabrics (NVMe-oF). Эксперты отраслевой аналитической фирмы IDC предсказывают, что гиперскейлеры, OEM-производители и организации-конечные пользователи продолжат переход со старых интерфейсов SATA и SAS. Ожидается, что в 2020 году на NVMe придется более 55% от поставок SSD-накопителей корпоративного класса, а совокупный годовой рост поставок NVMe с 2018 по 2023 год составит 38%.

Огромное множество ключевых бизнес-функций теперь опираются на высокопроизводительное прикладное ПО, поэтому все больше центров обработки данных по всему миру внедряют NVMe. Компания Western Digital давно занимается инновациями в области флэш-памяти NAND и уже сейчас предлагает комплексную линейку SSD-накопителей и новых решений к построению фабрик данных. Таким образом, Western Digital располагает всем необходимым, чтобы помочь клиентам полностью реализовать потенциал технологии NVMe.

Платформа хранения данных OpenFlex Data24 NVMe-oF

Хотя флэш-накопители с NVMe невероятно повышают производительность систем хранения DAS, SAN и NAS, традиционная архитектура центров обработки данных не позволяет полностью реализовать возможности твердотельных накопителей NVMe. Это приводит к недоиспользованию ценных ресурсов хранения, неэффективной сегментации данных и удорожанию эксплуатации.

OpenFlex Data24, новая JBOF СХД, снимает данные ограничения за счет использования всей пропускной способности SSD-накопителей Ultrastar с поддержкой NVMe сразу несколькими вычислительными узлами, объединёнными в Ethernet-фабрику (NVMe-oF 1.0a) с низкими задержками так, что скорость работы с JBOF сравнима со скоростью работы локального NVMe-накопителя, подключенного к PCIe-шине сервера.

Такой подход обеспечивает максимальное количество операций ввода-вывода в секунду (IOPS). Также повышаются гибкость при необходимости увеличить емкость и эффективность использования дезагрегированного хранилища на флэше, что позволяет достичь большей производительности в условиях самых напряженных рабочих нагрузок. Сбалансированная архитектура СХД предотвращает выделение пространства сверх физической емкости хранилищ (over-subscription) и обеспечивает стабильную производительность NVMe.

В систему OpenFlex Data24 может быть установлено до 24 NVMe SSD-накопителей Ultrastar DC SN840 — в компактном 2U-шасси можно получить до 368 Тбайт ёмкости. Система идеально подходит для увеличения емкости серверных хранилищ или развертывания масштабируемых программно-определямых систем хранения (SDS). В комплексный дизайн системы также входят NVMe-oF-контроллеры RapidFlex с удаленным доступом к памяти (RDMA), которые при крайне низком энергопотреблении обеспечивают отменную производительность сетевых соединений.

По 100-гигабитной сети Ethernet можно подключить до шести вычислительных узлов без использования внешнего коммутатора. Задержка при работе контроллеров RapidFlex составляет менее 500 наносекунд, что обеспечивает расчетную производительность системы на уровне 13 млн IOPS и 70 Гбайт/c при установке в OpenFlex Data24 шести сетевых адаптеров.

Система OpenFlex Data24 спроектирована для обеспечения высокой доступности и уровня надежности промышленного класса. Она может устанавливаться в качестве совместно используемого хранилища в составе высокопроизводительной IT-инфраструктуры или использоваться в качестве дезагрегированного ресурса в виртуализированных системах хранения. Данная система полностью совместима с удостоенной наград F-серией OpenFlex — единственном в мире решении для построения открытых, компонуемых дезагрегированных инфраструктур (CDI).

Подробная информация доступна в блоге Western Digital: Пять причин начать планировать переход на NVMe-oF™ уже сегодня

Компания Western Digital продолжает создавать инновации, открывая новые научные и технологические горизонты, чтобы разрабатывать продукты для повышения эффективности и производительности инфраструктуры обработки данных с лучшей в своем классе TCO. Широкий набор решений Western Digital для обработки данных включает линейку HDD- и SSD-накопителей Ultrastar, HDD- и SSD-накопители WD Gold®, открытую платформу для компонуемых инфраструктур OpenFlex NVMe-oF, системы хранения Ultrastar, контроллеры RapidFlex NVMe-oF, решения Ultrastar для расширения RAM.

Western Digital также принимает активное участие в инициативе Zoned Storage по созданию стандартизированной открытой технологии зонирования накопителей с целью эффективного масштабирования ЦОДов. Новая технология основана на совместном применении HDD с черепичной магнитной записью (SMR) и SSD с поддержкой зонирования (ZNS).

Информация, информация, информация: хранение постоянно увеличивающихся в размерах данных — первоочередная причина появления дисковых полок JBOD. В ближайшей перспективе любому предприятию придётся задумываться о вопросе расширения и тогда, когда важными становятся не вычислительные мощности, а объём доступного пространства, наиболее рентабельным для масштабирования становятся JBOD-массивы.

Компания Western Digital предлагает покупателям несколько моделей JBOD-массивов, выпускаемых под брендом Ultrastar — Data60 и Data102.

• Data60 — вмещает 60 единиц 3.5-дюймовых SAS-накопителей (12 Гбит/с)/ SATA (6 Гбит/с) накопителей. Суммарный объём хранения достигает 840 RAW-данных;
• Data102 — можно использовать с 102 единицами 3,5-дюймовых устройств хранения. Ёмкость Ultrastar Data102 достигает 1,4 ПБайт;

В разработке полок серии Ultrastar Data принимались во внимание распространённые проблемы размещения большого числа накопителей, поэтому инженерами были решены сразу несколько классических проблем полок, а именно:

• Снижение рабочей температуры дисков;
• Снижение влияния вибраций на функционирование системы;

Система охлаждения ArcticFlow

Массивное скопление жёстких дисков в одном месте и маленький воздушный зазор между ними приводит к повышенному нагреву HDD — это аксиома. А ввиду плотности расстановки жёстких дисков особенно тяжело приходится последним рядам в полке.

Чтобы уменьшить термонагрузку в полках внедрена технология ArcticFlow, которая выражена в архитектурном строении шасси. В большинстве подобных решений воздушные массы передвигаются от лицевой стороны к тыльной, где уже на 2–3 ряду воздух сильно нагревается, тем самым эффективность охлаждения задних рядов существенно снижается. В предлагаемых полках Ultrastar Data зоны размещения накопителей разделены на 2 отсека. Воздуховоды первого отсека выбрасывают тёплый воздух минуя устройства второго отсека. Тот в свою очередь получает порции холодных воздушных масс через собственный воздуховод, проходящий по центру полки. И наконец третья зона циркуляции — это блоки питания, которым полагается отдельная система охлаждения со своим воздуховодом.

Внедрение технологии ArcticFlow позволяет сократить разницу температур между HDD до 10 °С. Например, используя HDD HelioSeal 4-поколения, максимальная температура не поднимается выше 49 °С, что явно ниже рассчитанного максимума производителем. К тому же, средний показатель затраченного количества электроэнергии на охлаждение каждого HDD снизился до 1,6 Вт.

Технология подавления вибрации IsoVibe

Технологические решения, реализованные в рамках IsoVibe, направлены на предотвращение распространения вибрации между отсеками дисковой полки. Технически изолировать каждый накопитель невозможно, ввиду ограниченного пространства, поэтому в ходе проектирования Ultrastar Data было решено отказаться от использования винтовых креплений и теперь HDD фиксируются с помощью амортизированных салазок.

Также используются изолированные разъёмы, расположенные на задней панели, которые уменьшают распространение колебаний за счёт прорезей в печатной плате.

В дополнение к вышеперечисленным внедрениям в прошивках дисков Western Digital Ultrastar используется алгоритм, отслеживающий сигналы, поступающие с интегрированных акселерометров и контроллер вносит поправки для компенсации усилий, необходимые для коррекции траектории движения блока магнитных головок. Последнее нововведение позволяет накопителям обеспечивать выигрыш в производительности по сравнению с традиционными HDD до 20 раз.

Первый пример

Компания GreenPower для своей работы использовала сервера на 24/36 отсеков с общим дисковым пространством 108 терабайт. В скором времени данный запас был полностью исчерпан, и специалисты компании заменяли полные HDD пустыми. К сожалению, средств на покупку серверов хранения данных большей ёмкости не нашлось и было принято решение о переходе на платформу хранения данных Ultrastar Data60. Новая система резервного копирования состоит из двух серверов с программным обеспечением Veeam Backup & Replication 9.5 и двух дисковых полок Ultrastar Data60 от Western Digital. В каждое гибридное хранилище были установлены 60 SAS HDD Ultrastar различной ёмкостью (от 6 до 10 терабайт).

Жесткие диски для ЦОД Ultrastar DC HC330 ёмкостью 10 терабайт

Жёсткие диски были сконфигурированы в несколько наборов RAID-массивов, управляемых Windows Storage Spaces. Для дедупликации используется программного обеспечения Microsoft и было создано несколько виртуальных Thin дисков. Доступное дисковое пространство разделено на два логических тома, один из которых использовался для создания полных бэкапов, тогда как второй был предназначен для резервного копирования. После перехода на новую платформу Ultrastar Data60 компания снизила затраты на логистику, а в пересчёте на терабайт информации, приобретение дисковых полок оказалось значительно более выгодным решением по сравнению с закупкой полноценных серверов. А благодаря скорости копирования (более 1 Гбит/с+) исчезли провалы производительности всей системы.

Второй пример

Европейский производитель бытовых товаров с IT инфраструктурой, представленной 8 центрами обработки данных по всему миру, использовал «устаревший» программно-аппаратный комплекс. Он перестал адекватно справляться с возложенной на него задачей в связи с возросшей нагрузкой, так как не обладал достаточной пропускной способностью. Также часто возникали проблемы с резервным копированием. В результате вместо стабильной работы системы происходили сбои, влияющие на работу компании. После ревизии пришли к выводу, что обновление используемой инфраструктуры резервного копирования является нерентабельным и ради улучшения и сокращения временных затрат лучше заменить её.

Серверная платформа HPE Proliant DL360 G9

Для организации системы резервного копирования было выбрано хранилище Ultrastar Data60 от Western Digital, состоящая из сервера HPE Proliant DL360 G9, оснащённого парой контроллеров Broadcom 9480-8i8e MegaRAID. Каждый RAID-контроллер был подключён к портам I/O-модуля с помощью 4-канального HD MiniSAS-кабеля (P/N 1EX0329). Это позволило обеспечить полосу пропускания до 9,6 Гбит/с на контроллер. Хранилище Ultrastar Data60 от Western Digital управляется ПО Veeam Backup & Replication 9.5, Veeam Backup для Microsoft Office 365 и Microsoft Windows Storage Spaces (входит в состав Windows Server 2016).

Дисковое хранилище содержит 60 12-терабайтных SAS HDD Ultrastar. Суммарная ёмкость выросла до 720 Тбайт. Все пространство поделено на две группы по 30 дисков в каждом. А далее в группах были созданы несколько наборов томов с чередованием, которые были сгруппированы в единый общий том с помощью Windows Storage Spaces. Один из томов используется для инкрементного резервного копирования, другой содержит полный снимок резервной копии, который сжимается средствами дедупликации Windows Server.

Стоимость связки сервера с парой контроллеров и полки Ultrastar Data60 ниже по сравнению с выделенным устройством резервного копирования, поддерживающим внутреннюю дедупликацию. Не стоит забывать о появившейся возможности наращивания доступного пространства. Конфигурация поддерживает подключение новых дисковых полок до четырёх штук без необходимости модернизации серверной платформы.

Компания Western Digital отрапортовала о работе во второй четверти текущего финансового года, которая была закрыта 1 января 2021-го. Результаты оказались смешанными: выручка в клиентском сегменте растёт, а в корпоративном секторе, напротив, сокращается.

Суммарный доход за трёхмесячный период составил $3,9 млрд, что на 7 % меньше по сравнению с аналогичным показателем годичной давности. При этом поставщик накопителей показал чистую прибыль в размере $62 млн, тогда как годом ранее были зафиксированы убытки в размере $139 млн.

В подразделении клиентских устройств выручка составила $2,1 млрд, что на 19 % больше по сравнению со вторым кварталом предыдущего финансового года. Ещё около $1,0 млрд принесли потребительские решения, показав прибавку в 6 %.

В то же время отдел Data Center Devices and Solutions, отвечающий за поставку продуктов для центров обработки данных, продемонстрировал отрицательную динамику. Выручка здесь за год сократилась практически вдвое — на 46 %, составив $807 млн.

Называются две основные причины ослабления позиций Western Digital в корпоративном сегменте. Во-первых, компания уступила сектор nearline-устройств конкурирующей Seagate. А, во-вторых, Western Digital пока слабо представлена на рынке твердотельных накопителей корпоративного класса.

Компания Western Digital, один из крупнейших разработчиков и производителей HDD и SSD, делает всё возможное, чтобы накопители нового поколения избавились от «проклятий» унаследованных технологий, став более производительными и удобными как с точки зрения разработчиков ПО и систем хранения данных, так и с точки зрения конечных пользователей.

С технологией накопителей с зонированием данных (Zoned Block Devices, ZBD) Western Digital экспериментирует достаточно давно: ещё в 2019 году мы рассказывали о разработке файловой системы Zonefs, в которой каждая зона на накопителе отображается, как отдельная область. А летом этого года сама концепция зонирования официально стала частью стандарта NVMe.

В обычных SSD данные пишутся без учёта расположения в блоках NAND

Зонирование имеет ряд преимуществ перед классической реализацией накопителей. Во-первых, параметрами записи можно управлять централизовано, на уровне хост-процессора или даже приложения. Во-вторых, зоны могут иметь разные скоростные характеристики. И, наконец, в-третьих, зонирование уменьшает износ NAND-памяти и при правильной реализации гарантирует отсутствие провалов в скорости, что особенно важно для корпоративных систем хранения данных.

Удаление одного файла требует перемещения данных, что тормозит накопитель и служит причиной повышенного износа NAND

Изначально концепция блочного хранения данных была создана для механических жёстких дисков, где её логика отвечала физическим принципам работы накопителя. С появлением твердотельных накопителей технология была адаптирована и для них — так проще всего оказалось сохранить совместимость. Однако флеш-память работает совсем не так, как магнитная запись: помимо операций записи и чтения она требует ещё и операции стирания блока.

В SSD с зонированием запись данных осуществляется упорядоченно. Нет «усиления записи», не требуется сборка мусора

Напоминаем, стирание в памяти NAND не может происходить произвольным образом: зачищается весь блок, а если часть хранимых в нём данных всё ещё нужна, их необходимо перед стиранием перенести в другое место. Процесс расчистки места под стирание блоков NAND называется «сборкой мусора». Этот процесс загружает контроллер SSD и нередко приводит к тому, что постоянство скоростных характеристик не обеспечивается. Кроме того, лишние циклы стирания-перезаписи отнюдь не идут флеш-памяти на пользу, и она быстрее изнашивается.

В итоге классический SSD строится с достаточно серьёзным запасом прочности: часть флеш-памяти в нём не используется напрямую, а применяется в качестве «подменного фонда» для замены выходящих из строя ячеек NAND. Объём этого фонда может достигать 20-30% от общего объёма NAND, что, естественно, не способствует снижению стоимости. Солидную часть стоимости современных SSD также составляет DRAM, которая используется для хранения таблиц трансляции и позволяет накопителю более-менее поддерживать постоянство скоростных характеристик.

Переход к концепции зонирования позволяет решить обе вышеописанных проблемы: данные в таких накопителях записываются упорядоченно (в пределах зоны запись осуществляется только последовательно), порядок записи полностью прозрачен, и им можно управлять даже со стороны приложения, а значит, лишних стираний и перезаписей можно избежать. За счёт этого можно сократить подменный фонд NAND-ячеек, а значит, и снизить удельную стоимость хранения данных. Таблицы трансляции также принимают более компактный вид и DRAM-буфер тоже можно сделать меньше.

Благодаря тому, что зонирование лучше соответствует самой технологии NAND, Western Digital удалось добиться впечатляющих результатов: SSD с поддержкой ZNS может обеспечивать коэффициент «усиления записи» (write amplification) на уровне 1x, поскольку ему не требуются лишние операции стирания и перезаписи блоков NAND. Поэтому гарантируется постоянная скорость записи во всём объёме SSD.

Благодаря зонированию скорость записи на накопитель всегда максимальна

Серьёзно улучшается и ситуация со временем отклика: если у обычных SSD оно сильно зависит от соотношения операций чтения к операциям записи, то у зонированного SSD этот параметр остаётся практически постоянным. А в целом латентность удаётся снизить на 57%. Итогом, венчающим проделанную Western Digital работу по внедрению концепции зонирования, стал новейший твердотельный накопитель Ultrastar DC ZN540.

Зонирование позволяет SSD поддерживать постоянную латентность при разных соотношениях чтение/запись

Это первый в мире корпоративный SSD, в котором полностью реализованы все преимущества технологии зонирования. Он полностью отвечает спецификациям ZNS Command Set 1.0 и NVMe 1.3c. В накопителе применён новый высоконадёжный двухпортовый контроллер с внешним интерфейсом PCI Express 3.1. Основой новинки является 96-слойная память 3D NAND TLC. Накопитель выполнен в форм-факторе U.2 и может иметь объём до 8 Тбайт.

Благодаря зонированию новинка идеально подходит для многопользовательских сценариев и сценариев с большими объёмами потоковых данных. Компания говорит о четырёхкратном превосходстве над традиционными SSD в скорости и о 2,5-кратном — в качестве обслуживания (QoS, постоянство скоростных характеристик и латентности). За счёт более эффективного использования ресурсов NAND и DRAM новинка обеспечивает пониженную стоимость владения СХД и более низкую удельную стоимость хранения информации.

Скорость записи у зонированного SSD остаётся постоянной, а время отклика практически не растёт

Western Digital опубликовала и результаты тестирования нового накопителя, сравнив его с сопоставимым по характеристикам обычным SSD. Как правило, SSD корпоративного типа проектируются с расчётом на постоянство производительности, но несовпадение принципов работы с данными на уровнях файловой системы и NAND приводят к закономерному результату: с номинальной скоростью удалось записать лишь около 1 Тбайт данных, после чего обычный SSD был вынужден заняться сборкой мусора, а скорость записи резко упала. Зонированный DC ZN540 с задачей справился, вообще не потеряв в скорости.

Если при чтении недостатки традиционного SSD можно компенсировать, то при записи зонированным накопителям нет равных

Аналогичным образом новинка проявила свои преимущества и при увеличении доли операций записи в нагрузке. У классического SSD время отклика выросло практически в два раза, в то время как у зонированной модели оно росло куда медленнее. Таким образом, можно с уверенностью говорить о том, что у зонированных SSD ситуация с предсказуемостью поведения обстоит куда лучше, нежели у классических моделей.

Поставки накопителей Western Digital DC ZN540 начались уже сейчас, правда, пока небольшими партиями. Можно с уверенностью сказать, что компания продолжит развивать данное направление. Особенно в свете роста популярности памяти QLC — внедрение зонирования позволит серьёзно поднять надёжность и производительность таких SSD, что сделает их более пригодными для использования в крупных СХД и облачных комплексах.

Но было бы ошибкой сказать, что зонирование актуально только для твердотельных накопителей. Конечно, в силу особенностей, свойственных NAND-памяти, оно лучше всего показывает себя именно в SSD, но польза есть и для традиционных жёстких дисков.

Технология SMR хорошо согласуется с принципами зонирования

Речь идёт о моделях с «черепичной» записью (SMR), где сам принцип пересекающихся дорожек требует последовательной записи, а при стирании удаляется вся зона, а не только одна дорожка. Такие HDD позволяют достичь большой ёмкости при относительно малой цене — модель Ultrastar DC HC650, к примеру, имеет объём 20 Тбайт. Среди первых пользователей таких жёстких дисков можно назвать очень популярное облачное файловое хранилище Dropbox.

Новые накопители WD используют единый программный стек вне зависимости от типа (SSD или HDD/SMR)

Компания продолжает активно участвовать в разработке программного обеспечения, а официальным сайтом проекта по внедрению зонирования по-прежнему остаётся ZonedStorage.io, где можно найти документацию и множество другой информации о зонировании. В частности, доступны сведения о дистрибутивах Linux, уже поддерживающих ZBD.

Если вы хотите получить более подробную информацию о решениях Western Digital, заполните форму выше.

Компания Western Digital расширила модельный ряд решений WD Purple, предназначенных в первую очередь для систем видеонаблюдения. В серию был добавлен жёсткий диск на 18 Тбайт, который позволит записать много часов видеопотока, а также карта памяти microSD на 1 Тбайт для камер наблюдения с функциями ИИ. Таким образом, Western Digital стремится придать дополнительный импульс растущему рынку умных систем безопасности.

Многие компании сейчас ускоренными темпами внедряют элементы ИИ и глубокого обучения в процессы автоматизации и повышения эффективности, что должно обеспечить в будущем создание более безопасной и привлекательной рабочей среды. Именно поэтому в современном мире компаниям важно получать качественные данные, которые позволят оптимизировать собственный бизнес, или же реализовывать полученную информацию.

Но чтобы ИИ-алгоритмы работали, им нужно много данных, которые по сути являются для них топливом. А как известно, чтобы машина работала хорошо, топливо должно быть высокого качества. И в случае с ИИ ситуация аналогична. Именно поэтому от систем видеонаблюдения требуется всё более высокое разрешение, которое обеспечит качественную и чёткую картинку. Но из-за этого растёт и объём видео, даже несмотря на современные алгоритмы сжатия. Это влечёт за собой необходимость хранить много информации непосредственно на камерах и сетевых видеорегистраторах, для чего как раз и предназначены новые ёмкие модели устройств серии WD Purple.

Western Digital предлагает решения для хранения данных в самых различных устройствах, применяемых в системах видеонаблюдения. Новые продукты серии WD Purple обладают большим объёмом, высокой производительностью и надёжностью, без чего не обойтись в умных системах видеонаблюдения. Всё же этим устройствам необходимо круглосуточно справляться с потоковой передачей видео со смарт-камер, записывающих устройств, сетевых видеорегистраторов с элементами глубокого обучения (NVR), а также работать с системами анализа видео.

Western Digital подчёркивает, что в накопителях WD Purple микрокод и средства управления данными оптимизированы с упором на повышение производительности и улучшение управления устройствами именно в системах для видеонаблюдения с функциями ИИ. Кроме того, производитель приложил максимум усилий, чтобы снизить коэффициент потери кадров и пикселизации, повысив при этом производительность воспроизведения видеоинформации и качество стриминга.

В итоге это обеспечивает более высокую производительность, надёжность, долговечность и эффективность работы в целом, а также позволяет снизить общую стоимость владения (TCO). В жёстких дисках WD Purple применена фирменная технология AllFrame, которая помогает предупредить потерю данных и с лёгкостью управлять исходящим потоком данных. Технология Western Digital Device Analytics позволяет не только проводить мониторинг и анализ состояния диска, что помогает выявлять проблемы, но и получить инструкции по заблаговременному устранению потенциальных проблем.

В серии жёстких дисков WD Purple представлены накопители двух семейств: WD Purple with AllFrame 4K и WD Purple with AllFrame AI. В первом представлены жёсткие диски для традиционных систем видеонаблюдения объёмом от 1 до 6 Тбайт, тогда как в другом — накопители для ИИ-систем NVR объёмом от 8 и, теперь, до 18 Тбайт. Кроме того, первые относятся к решениям класса 5400 об/мин, тогда как вторые к более скоростным — здесь шпиндель вращается со скоростью 7200 об/мин.

В отличие от обычных жёстких дисков, накопители WD Purple созданы с прицелом на непрерывную работу в режиме 24/7, что подтверждается трёхлетней гарантией и заявленным сроком наработки на отказ до 1,5 млн часов (MTBF). Заявляется также нагрузка в 360 Тбайт данных в год. Данные накопители в первую очередь ориентированы на использования в составе систем хранения и обработки данных с обычных и сетевых видеорегистраторов (DVR и NVR), а также в системах регистрации с элементами искусственного интеллекта.

Кроме того, Western Digital предлагает более продвинутые жёсткие диски WD Gold и Ultrastar, предназначенные для использования в связанных с видеонаблюдением облачных решениях, ЦОД и системах для анализа данных. Накопители Ultrastar не имеют ограничений по количеству подключённых к одному накопителю камер, а также имеют куда больший ресурс и гарантийный срок.

В свою очередь для использования непосредственно в умных камерах наблюдения, как потребительских, так и промышленных, Western Digital предлагает встраиваемые чипы и карты памяти WD Purple microSD. Зачем нужен накопитель в самой камере? Во-первых, не всегда есть возможность напрямую передавать данные на сервер, во-вторых, не помешает резервная запись на случай потери связи с сервером. Но главное, карта памяти в самой камере обеспечит более высокую скорость передачи данных, что очень важно для умных камер наблюдения с ИИ.

Однако отнюдь не каждая карта памяти подойдёт для использования в камере видеонаблюдения. В первую очередь карты для данных целей должны отличаться высокой надёжностью и большим ресурсом, то есть способностью выдержать множество перезаписей. Кроме того, важно чтобы карта могла работать в суровых условиях, в том числе на улице при очень низких или очень высоких температурах.

Карты microSD WD Purple SC QD101 разработаны специально для камер с элементами ИИ, камер видеонаблюдения и устройств захвата видео, для хранению или резервного копирования данных. В основе лежит 96-слойная флеш-память 3D NAND от Western Digital, которая обладает повышенной долговечностью — до 500 циклов перезаписи. Карточки уже некоторое время доступны в объёмах 32, 64, 128, 256 и 512 Гбайт, а теперь к ним добавилась модель на 1 Тбайт. Если же нужна более высокая надёжность, то WD предлагает карты памяти Purple SC QD312 с ресурсом до 3000 циклов перезаписи и ёмкостью до 256 Гбайт.

Усиленное и долговечное исполнение означает, что карта microSD WD Purple является погодо- и влагоустойчивой и работает в диапазоне температур от -25 до 85 °C. Если камера, в которую вставлена карта, поддерживает реализованную в самой карте функцию индикации состояния, пользователи смогут отслеживать оставшийся ресурс, что поможет избежать неожиданных поломок.

Жёсткие диски WD Purple объёмом 18 Тбайт поступили в продажу в текущем месяце, тогда как новая карта памяти microSD WD Purple SC QD101 на 1 Тбайт должна появиться в продаже в ноябре 2020 года.

Если вы хотите получить более подробную информацию о решениях Western Digital, заполните форму выше.

Компания Western Digital представила твердотельные накопители семейства IX SN530, которые будут доступны в форм-факторах M.2 2280 и M.2 2230 с интерфейсом PCIe 3.0 x4 (NVMe 1.4). Изделия рассчитаны на применение в промышленном и сетевом оборудовании, устройствах Интернета вещей, безвентиляторных компьютерах, робототехнических комплексах и пр.

Новинки могут эксплуатироваться в широком температурном диапазоне — от -40 до +85 градусов Цельсия. Средняя заявленная наработка на отказ (показатель MTTF) достигает 3 млн часов. Показательн UBER — 10^-16.

В семейство вошли семь модификаций: вместимостью 85, 170, 340, 256 и 512 Гбайт, а также 1 и 2 Тбайт. Скорость последовательного чтения у всех версий составляет до 2400 Мбайт/с, а у старшей модели достигает 2500 Мбайт/с. Скорость последовательной записи варьируется от 900 до 1950 Мбайт/с (см. таблицу ниже).

Версии объёмом 85, 170 и 340 Гбайт выполнены по технологии SLC — один бит информации в ячейке. Эти решения отличаются повышенной долговечностью: ресурс записи (величина TBW) варьируется от 6000 до 24 000 Тбайт.

Модели на 256 и 512 Гбайт, а также 1 и 2 Тбайт используют чипы памяти TLC — три бита информации в одной ячейке. Показатель TBW составляет от 650 до 5200 Тбайт. Для всех моделей заявлена сохранность данных в течение года при отсутствии питания и при температуре +55°C.