Thiết bị bị lưu trữ Oracle Sun ZFS

Các tổ chức ngày nay thường triển khai hỗn hợp các phương thức lưu trữ DAS, NAS và SAN trong hạ tầng IT và trung tâm dữ liệu của họ.

Hình 1. Môi trường lưu trữ phức hợp

Những “đảo” lưu trữ này thường được cài đặt để hỗ trợ các ứng dụng đơn lẻ và đã phát triển mà không có sự xem xét thích đáng về một chiến lược lưu trữ toàn diện hoặc hoạch định dung lượng. Cách tiếp cận như thế chắc chắn sẽ dẫn đến:

  • Lãng phí dung lượng do chi phí đĩa và dữ liệu trùng lặp.
  • Khả năng mở rộng bị giới hạn cho sự tăng trưởng trong tương lai.
  • Các hệ thống đĩa và công nghệ khác nhau tạo ra hiệu năng kém và nhiều thách thức.

Unified storage mang sự phổ biến của các dịch vụ dữ liệu NAS đến cho các môi trường SAN. Các tổ chức sử dụng unified storage để:

  • Chia sẻ tập tin (Windows, Linux, UNIX).
  • Bảo vệ dữ liệu (mirroring, RAID, snapshots, replication, backup, và archiving).
  • Rút gọn hạ tầng lưu trữ với sự hợp nhất (file-based NAS sử dụng các giao thức mạng tiêu chuẩn, block-based SAN sử dụng Fibre Channel và iSCSI trong một nền tảng unified storage đơn lẻ).
  • Các môi trường máy chủ ảo (lưu trữ chia sẻ cho công nghệ ảo hoá chẳng hạn như Oracle Virtual Machine và VMware’s vMotion, High Availability, và Distributed Resource Scheduling).

I.1. Những cải tiến công nghệ lưu trữ chủ chốt của Oracle:

Các nhà cung cấp như EMC và NetApp đã khai phá thị trường unified storage trong nhiều năm qua, mang SAN và NAS đến với nhau bằng nhiều công nghệ khác nhau. Oracle tạo ra một giải pháp unified storage cải tiến thật sự với các công nghệ chủ chốt, bao gồm hybrid storage pools, real-time analytics và phần mềm quản trị lưu trữ mạnh mẽ được truy cập qua trình duyệt web tiêu chuẩn.

I.1.1. Hybrid storage pools:

Công nghệ hybrid storage pools cho phép phân chia một cách liền lạc bộ nhớ, các ổ đĩa Flash và ổ đĩa cứng với Oralce Solaris ZFS. Bằng cách tự động cấp không gian từ vùng lưu trữ đã phân chia, tuỳ thuộc vào các data access pattern, Oracle Solaris ZFS đơn giản hoá việc quản trị lưu trữ, làm giảm chi phí và tối ưu hoá hiệu năng.

Hình 2. Hybrid storage pool

Những ưu thế về tốc độ cùng với việc giá thành đang giảm một cách nhanh chóng, làm cho công nghệ Flash trở thành một lựa chọn lưu trữ khả thi trong trung tâm dữ liệu doanh nghiệp. Những ưu điểm của Flash bao gồm:

  • Hiệu năng: công nghệ Flash hoàn thành các tác vụ trong vài micro giây, đặt nó ở vị trí đứng giữa đĩa cứng (mili giây) và DRAM (nano giây) về thời gian truy cập. Không có các bộ phận chuyển động, Flash loại bỏ thời gian tìm kiếm và độ trễ quay vòng liên quan đến đĩa cứng. Kết quả là, dữ liệu truyền đến và từ phương tiên lưu trữ solid-state nhanh hơn các đĩa cứng từ tính có thể mang lại – với enterprise Flash đang cung cấp hàng chục ngàn đến hàng triệu IOPS so với hàng trăm IOPS của đĩa cứng.
  • Tiêu thụ điện năng thấp: các ổ đĩa cứng tiêu thụ một lượng điện năng đáng kể để vận hành motor và quay các phiến đĩa. Ngược lại, Flash sử dụng vi mạch tích hợp và không có các bộ phận chuyển động, do đó tiêu thụ điện năng chỉ bằng một phần nhỏ của đĩa cứng. Thật vậy, enterprise Flash chỉ sử dụng 5% khi ở trạng thái rỗi và 15% khi hoạt động so với đĩa cứng.
  • Chi phí: mặc dù chi phí cho 1 GB của đĩa cứng thấp hơn 1GB của enterprise Flash, nhưng giá tiền trên dung lượng không phải là các thức duy nhất để đo lường chi phí. Hiệu quả dung lượng, giá thành trên IOPS và chi phí vận hành cũng cần phải được đánh giá. Các môi trường đang tìm cách tối ưu hoá IOPS thường sử dụng phương pháp “short-stroke” các ổ đĩa để giảm độ trễ tìm kiếm, đồng thời cũng làm giảm hiệu quả dung lượng và tăng chi phí trên mỗi GB lưu trữ khả dụng lên từ 4-10 lần. Thêm vào đó, khi giá điện tăng lên và giá thành bộ nhớ Flash giảm xuống, chi phí liên quan trên mỗi GB khả dụng và chi phí trên IOPS của bộ nhớ Flash được cải thiện. Ví dụ, chi phí cho đĩa cứng xấp xỉ 1.25$/IOPS so với 0.02$/IOPS của enterprise Flash.
  • Độ tin cậy: hệ số MTBF của Flash là 2 triệu giờ so với 1.2 triệu giờ của đĩa cứng.

I.1.2. DTrace Analytics:

Phần mềm DTrace Analytics của Oracle cung cấp môi trường phân tích trực quan và toàn diện cho hệ thống lưu trữ, với các công cụ phân tích và giám sát đồ hoạ thời gian thực để giúp người quản trị lưu trữ:

  • Nhanh chóng và dễ dàng định vị và quản lý các điểm nóng và thắt cổ chai.
  • Chủ động gỡ rối các vấn đề về lưu trữ và network.
  • Hiểu rõ cấu hình và những thay đổi ứng dụng ảnh hưởng như thế nào đến hệ thống lưu trữ.
  • Cấp phát lưu trữ bổ sung (DRAM, SSD và đĩa cứng) và thực hiện hoặc định dung lượng mà không phải phỏng đoán.
Hình 3. DTrace output screen

I.1.3. Oracle Solaris ZFS:

Hệ thống tập tin tiên tiến là một cải tiến unified storage khác làm đơn giản hoá việc quản trị trong khi giảm thiểu lỗi. Oracle Solaris ZFS (Zettabyte File System) bao gồm nhiều cải tiến chủ chốt như:

  • Virtual storage pools: không như các file system truyền thống đòi hỏi một volume manager riêng biệt, Oracle Solaris ZFS tích hợp các chức năng volume manager. Thay vì ánh xạ một-một như thông thường giữa file system và các volume liên quan của nó, Oracle Solaris ZFS sử dụng một mô hình storage pool. Oracle Solaris ZFS tách file system khỏi vùng lưu trữ vật lý giống như cách mà bộ nhớ ảo tách không gian địa chỉ từ bộ nhớ vật lý, cho phép sử dụng các thiết bị lưu trữ hiệu quả hơn. Không gian được chia sẻ một cách linh động giữa nhiều file system từ một storage pool đơn và được chia khỏi pool khi file system yêu cầu nó. Vùng lưu trữ vật lý có thể được thêm vào các storage pool một cách tự động, không làm gián đoạn các dịch vụ. Khi dung lượng không còn được đòi hỏi bởi một file system trong pool, nó trở nên sẵn sàng cho các file system khác.
  • Toàn vẹn dữ liệu: Oracle Solaris ZFS sử dụng một số kỹ thuật để giữ dữ liệu trên đĩa tự duy trì và loại trừ sự hư hỏng dữ liệu thầm lặng, chẳng hạn như copy-on-write và end-to-end check summing. Copy-on-write có nghĩa là dữ liệu được ghi vào một block mới trên media trước khi các pointer đến dữ liệu được thay đổi và việc ghi được xác nhận. Thêm vào đó, dữ liệu được đọc và kiểm tra định kỳ để giúp đảm bảo sự chính xác, và bất kỳ lỗi nào được phát hiện trong một mirrored pool sẽ được sửa chữa một cách tự động để bảo vệ chống lại sự mất mát dữ liệu tốn kém tiền bạc và thời gian và những hư hỏng dữ liệu thầm lặng không thể phát hiện trước đây. Sự sửa lỗi được hỗ trợ bởi RAID-Z, sử dụng các hoạt động parity, striping và atomic (“all or nothing”) để giúp đỡ trong việc dựng lại các dữ liệu đã bị hỏng.
  • Hiệu suất cao: Oralce Solaris ZFS đơn giản hoá các code path từ ứng dụng đến phần cứng, mang lại thông lượng được duy trì liên tục ở tốc độ cao. Các thuật toán định vị block trăng tăng tốc các tác vụ ghi và hợp nhất nhiều thao tác ghi ngẫu nhiên nhỏ thành một hoạt động liên tục hiệu quả hơn. Thêm vào đó, dữ liệu được dàn trãi một cách tự động trên tất cả thiết bị lưu trữ sẵn có để cân bằng I/O và tối đa hoá thông lượng. Oracle Solaris ZFS ngay lập tức bắt đầu định vị các block từ thiết bị ngay khi chúng được thêm vào storage pool, gia tăng hiệu quả băng thông khi mỗi thiết bị được thêm vào hệ thống.
  • Quản trị đơn giản: Oracle Solaris ZFS tự động hoá nhiều tác vụ quản trị để tăng tốc hiệu năng và loại trừ các lỗi chung. Việc tạo các file system nhanh và dễ dàng. Không cần phải cấu hình hay tái cấu hình các thiết bị lưu trữ bên dưới hoặc các volume – những tác vụ này được thực hiện tự động khi thiết bị được thêm vào một storage pool. Thêm vào đó, người quản trị có thể đảm bảo một dung lượng tối thiểu cho file system hoặc thiết lập một hạn mức để giới hạn kích thước tối đa.

I.2. Các thành phần Unified Storage:

Nhiều nhà cung cấp unified storage khác chỉ làm việc đơn giản là đóng gói chức năng blockbased (SAN) vào trong một hệ thống filebased (NAS) có sẵn. Để mang lại một giải pháp unified storage sáng tạo thực sự, Oracle kết hợp các thành phần tiêu chuẩn và open network cùng với Oracle Solaris ZFS, enterprise Flash và Dtrace Analytics vào trong thiết bị Oracle Sun ZFS Storage Appliance.

Các thành phần cơ bản của một Oracle Sun ZFS Storage Appliance là một storage controller (bộ điều khiển lưu trữ) hiệu suất cao, các storage expansion shelve (khay chứa đĩa mở rộng), hệ điều hành Oracle Solaris (bao gồm ZFS và Dtrace Analytics), và một giao diện người dùng dựa trên nền web dễ sử dụng để thiết lập, giám sát và quản trị. Oracle Unified Storage cũng bao gồm một bộ phong phú các dịch vụ dữ liệu tích hợp và phần mềm quản trị lưu trữ mà không cần chi phí phát sinh khác.

Họ sản phẩm Oracle Sun ZFS Storage Appliance bao gồm các phiên bản:

  • Sun ZFS Storage 7120:
    • Dung lượng lên đến 120TB (raw)
    • 24 GB DDR3 DRAM
    • 96 GB Write Flash
  • Sun ZFS Storage 7320:
    • Tuỳ chọn cluster cho khả năng sẵn sàng cao
    • Dung lượng lên đến 192TB (raw)
    • Tối đa 144GB DRAM
    • Tối đa 4TB flash-enabled read-cache
    • Tối đa 288GB flash-enabled write-cache
  • Sun ZFS Storage 7420:
    • Dung lượng (raw) lên đến 1.15PB (petabyte)
    • Tối đa 1TB DDR3 DRAM
    • Tối đa 4TB flash-enabled read-cache
    • Tối đa 1.7TB flash-enabled write-cache
  • Sun ZFS Storage 7720:
    • Dung lượng (raw) lên đến 720TB
    • Tối đa 1TB DDR3 DRAM cache
    • Tối đa 4TB flash-based read-cache
    • Tối đa 432GB flash-based write-cache

Các tuỳ chọn kết nối mạng bao gồm:

  • Standard 4 x 1 Gb Ethernet ports
  • Optional dual-port 10 Gb Ethernet (optical)
  • Optional dual-port 1 Gb Ethernet (optical) hoặc quad-port 1 Gb Ethernet (copper)
  • Optional dual-port 40 Gb InfiniBand 4x QDR HCA
  • Optional 4 hoặc 8 Gb Fibre Channel HBA để kết nối Sun ZFS Storage Appliance như một thiết bị block vào Fibre Channel SANs.
Hình 4. Bảng so sánh chi tiết thông số kỹ thuật của các model Sun ZFS Storage Appliance

II. CÁC LỢI ÍCH CỦA UNIFIED STORAGE

Unified Storage giúp tăng tốc việc kinh doanh và giảm chi phí IT. Giải pháp unified storage của Oracle là một nền tảng lưu trữ lý tưởng cho cho một phạm vi ứng dụng rộng lớn, bao gồm:

  • Web infrastructure và content management
  • File services và infrastructure
  • Virtualization và consolidation
  • Cloud computing/storage
  • Databases và Online Transaction Processing (OLTP)
  • Video streaming
  • Sao lưu và bảo vệ dữ liệu
  • Business continuity và disaster recovery
  • High Performance Technical Computing

II.1. Tối ưu hoá hiệu năng:

Oracle Unified Storage có thể giúp các tổ chức đáp ứng những yêu cầu về hiệu năng đang tăng lên lên của họ, trong khi mang đến sự tiết kiệm ấn tượng so với các giải pháp lưu trữ truyền thống. Hybrid storage pools lưu trữ và di trú dữ liệu một cách thông minh và tự động giữa DRAM, Flash và đĩa cứng, liên tục tối ưu hoá hiệu năng và hiệu quả trong khi quản lý một cách trong suốt toàn bộ nền tảng như một storage pool đơn. Những lợi ích kinh doanh vượt khỏi hiệu năng và tính kinh tế, bao gồm cả cải thiện năng suất người dùng và khả năng linh hoạt tốt hơn để đáp ứng những cơ hội kinh doanh mới. Bởi vì Oracle Unified Storage cung cấp thông lượng cao hơn và khả năng sẵn sàng tốt hơn cho các ứng dụng kinh doanh, nó có thể giúp để cải thiện năng suất người dùng. Các ứng dụng có thể được mở rộng đến những cấp độ mới khi những thắt cổ chai lưu trữ được giải quyết. Điều này có thể cho phép số lượng người dùng lớn hơn có thể được phục vụ với thời gian đáp ứng nhanh, ngay cả trong những lúc cao điểm.

II.2. Quản trị đơn giản:

Sun ZFS Storage Appliance của Oracle cung cấp các các tổ chức một nền tảng linh hoạt mà có thể đáp ứng nhiều kiểu storage workload (tải lưu trữ) khác nhau trong khi giảm sự phức tạp của việc quản trị và mang lại một số lợi ích bao gồm:

  • Khả năng tận dụng phần cứng chuẩn công nghiệp để giảm chi phí sản phẩm trong khi cũng bao gồm các công nghệ tiên tiến để thúc đẩy hiệu năng và độ tin cậy.
  • Tính linh hoạt để lưu trữ dữ liệu file với các giao thức NAS cũng như dữ liệu block thông qua các giao thức SAN sử dụng giao tiếp iSCSI và Fibre Channel, cho phép người quản trị lưu trữ hợp nhất nhiều workload vào trong một nền tảng lưu trữ đơn.
  • Sự tích hợp một số tính năng phần mềm tiên tiến cho việc cấp phát, bảo vệ dữ liệu và quản trị hệ thống để cải thiện hệ số sử dụng và đơn giản hoá việc quản trị.
  • DTrace giúp người quản trị lưu trữ chẩn đoán và giải quyết sự cố một cách nhanh chóng, và cho phép họ save, export và replay các phân tích.

III. TRIỂN KHAI

Việc triển khai một hệ thống Oracle Unified Storage có thể được tóm tắt trong 6 bước.

  1. Lắp đặt phần cứng và cấu hình giao tiếp mạng chính thông qua cổng serial:
    Một khi phần cứng các đã được gắn lên rack và nối các dây cáp, kết nối đến thiết bị thông qua cổng serial và gán một địa chỉ IP vào giao diện quản trị.
  2. Khởi động trình duyệt web:
    Một giao diện trình duyệt an toàn dựa trên công nghệ AJAX được tích hợp sẵn. Các trình duyệt được hỗ trợ gồm Firefox, Internet Explorer 6 và 7, Opera, và Safari.
  3. Cấu hình networking (bao gồm name services và system clock):
    Các name service được hỗ trợ bao gồm DNS và NIS. Ngày giờ có thể được cấu hình để sử dụng NTP hoặc cập nhật thủ công.
  4. Cấu hình tuỳ chọn một hoặc nhiều directory service:
    Các directory service được hỗ trợ bao gồm Active Directory, LDAP và NIS.
  5. Cấu hình storage pool:
    Cấp phát không gian đĩa cho hybrid storage pools và gán chúng đến các server.
  6. Cấu hình các tính năng RAS:
    Những tính năng này bao gồm độ tin cậy, khả năng sẵn sàng, khả năng dịch vụ, báo động và cảnh báo ngưỡng, phone home, v.v…

Văn Phú (theo tinhte).