Технологии NetApp: управление данными без ограничений

Как ускорить VDI: возможности NetApp All-Flash FAS

Источник фото: photogenica.ru

Развертывание инфраструктуры рабочих станций в комплексе с современными флеш-системами хранения и программно-управляемыми технологиями в конечном итоге может оказаться не только выгодным и самым быстрым, но также единственно верным решением для современного предприятия, заинтересованного в едином централизованном управлении, гибких возможностях масштабирования и низкой задержке транзакций.

Традиционные ИТ-инфраструктуры крупных предприятий на базе сетей из многочисленных физических компьютеров в эпоху гиперконвергентных решений, всеобщей виртуализации корпоративных процессов и особенно с уходом «в облака» все чаще выглядят дорогим, неудобным и плохо управляемым анахронизмом. Помимо неизбежной мешанины парка разнокалиберных машин различных поколений, требующих для поддержания в рабочем состоянии порой несовместимых друг с другом аппаратных комплектующих, удаленное управление парком физических компьютеров представляет определенную сложность. Не говоря уже о периодической необходимости обновлений драйверов, систем, приложений и антивирусов.

Но главная проблема таких инфраструктур заключается в неизбежных задержках рабочего процесса при загрузке операционных систем, а также времени отклика связанных с ними сетевых структур и систем хранения. Однажды такие задержки становятся слишком велики для предприятия, которое активно инвестирует в повышение производительности труда.

В этих условиях переход к виртуальной инфраструктуре рабочих станций (VDI, Virtual Desktop Infrastructure) сулит предприятию ряд безусловных преимуществ. Прежде всего, даже по самому затратному сценарию, VDI обойдется в те же деньги, но, скорее всего, позволит сэкономить при сравнимой или лучшей производительности. ИТ-отдел предприятия получает в свое распоряжение единую централизованную инфраструктуру под теоретически неограниченное число рабочих мест с высоким уровнем безопасности, удобным обслуживанием, низким TCO и гибкими возможностями масштабирования.

С точки зрения повышения производительности предприятия, виртуальные рабочие станции гарантируют постоянную готовность сотрудников к выполнению рабочих задач вне зависимости от времени и места, полную унификацию интерфейса, а также возможность продолжения работы с любого рабочего места без потери результатов.

Для достижения максимальной производительности и высокой эффективности разворачиваемой VDI-инфраструктуры, ее проектирование с самого начала должно быть привязано к развертыванию остальных ИТ-компонентов предприятия. Это в первую очередь относится к системе хранения данных, от характеристик которой в конечном счете напрямую зависит эффективность VDI-инфраструктуры.

Чем поможет флеш-СХД

Характеристики VDI с сотнями или даже тысячами одновременно работающих виртуальных машин подразумевают возникновение некоторых видов типичных пиковых нагрузок. Это может быть «Загрузочный шторм» (Boot Storm), образующийся при одновременной загрузке пользовательских операционных систем, или же «Шторм входа» (Login Storm), появляющийся при одновременной авторизации множества пользователей. Схожий эффект мультипликации наблюдается и в других случаях одновременного выполнения схожих операций большим числом виртуальных рабочих станций, например, в ходе антивирусной проверки или при обновлении программ.

С точки зрения распределения нагрузок в инфраструктуре предприятия, эффект мультипликации VDI – это режим пиковой нагрузки в первую очередь на систему хранения данных. Если СХД не справляется с пиковыми режимами, то пользователи сталкиваются с различными видами латентности – от долгой загрузки системы до медленной работы приложений и запаздывающего реагирования рабочей станции на действия сотрудника.

При расчете стабильного режима работы VDI со множеством активных пользователей обычно ориентируются на количество операций ввода-вывода в секунду, при этом операции записи могут составлять до 80% нагрузки, что нетипично для других видов нагрузки СХД. Оптимальная для инфраструктуры виртуальных рабочих станций СХД должна выдерживать в обычных условиях работы большое число операций записи, а при пиковых нагрузках также обеспечивать большое число операций чтения и записи одновременно без существенного снижения производительности VDI.

Решить такую задачу на сегодняшний день может только СХД на базе флеш-технологий с правильно подобранной в соответствии с требованиями со стороны VDI конфигурацией.

Преимущества для VDI

Современные флеш-системы хранения поддерживают ряд технологий сокращения объема данных, позволяя уменьшить потребность в ресурсах хранения, и, следовательно, расходы на СХД для определенной группы виртуальных рабочих станций. Так, например, технологии дедупликации и компрессии данных позволяют экономить на хранении многочисленных копий одинаковых гостевых операционных систем.

Кроме того, СХД с конфигурацией all-Flash обеспечивает более высокую по сравнению с системами на HDD готовность, бесперебойный режим работы, быстрое аварийное восстановление и возможности обслуживания и масштабирования ресурсов хранения без прерывания обслуживания пользователей. Все эти факторы критичны при одновременном обслуживании многочисленных виртуальных рабочих станций предприятия. Флеш-СХД масштабируются по мере расширения инфраструктуры и отлично интегрируются с такими популярными инструментами управления, как, например, VMware vCenter.

Оптимизация нагрузки

По мнению специалистов NetApp, основанном на практическом опыте двух десятилетий, оптимизация производительности существующей корпоративной архитектуры выгоднее, чем разворачивание корпоративных функции СХД на базе новой флеш-архитектуры с нуля. В настоящее время трудно найти сочетание функционала и партнерской экосистемы, сравнимое с возможностями решения all-Flash FAS. Система All-Flash FAS под управлением ПО ONTAP  9 представляет собой оптимальную платформу для разворачивания VDI-инфраструктуры со всеми перечисленными выше преимуществами.

Полнофункциональная гибкая платформа корпоративного класса на базе All-Flash FAS и VDI

Флеш-система FAS представляет собой многопротокольную, многопользовательскую среду с функциями управления данными и эффективного хранения, включая компрессию, дедупликацию, клонирование и репликацию, с функцией масштабирования при помощи гетерогенных или гомогенных СХД.

All-Flash FAS: экономное реплицирование VDI- инфраструктуры в гибридную или дисковую среду

Функция дедупликации нулевых блоков позволяет ускорить выделение ресурсов виртуальных машин на 20–30%. При вводе в систему все данные хэшируются и сопоставляются друг с другом. Нулевые блоки мгновенно удаляются, а похожие данные отмечаются для более тщательной побитовой проверки, при этом дедупликация выполняется каждую минуту. Такой подход обеспечивает стабильно низкую латентность.

Поясняет Роман Ройфман, ведущий технический эксперт NetApp в России и странах СНГ: «В ONTAP 9 для ускорения производительности систем, построенных на флеш, предусмотрено множество модулей для работы с физическими носителями. В результате существующие системы AFF при переходе на новую версию становятся быстрее – число IOPS увеличивается до 60% при задержке в 1 мс, а при фиксированном числе IOPS задержка снижается до 40%. Также мы много поработали над эффективностью хранения. Для этого в системах NetApp AFF традиционно работают inline-дедупуликация и inline-компрессия. Наилучший результат достигается при совместной работе этих технологий, поэтому они включены по умолчанию в системы хранения AFF».

В дополнение к этим технологиям добавилена еще и компоновка данных, которая позволяет размещать в одном физическом блоке несколько логических сжатых блоков, как бы упаковывая сжатые блоки. «Функция компоновки работает «на лету» совместно с компрессией и дедупликацией. NetApp гарантирует эффективность хранения на ALL Flash системах хранения 4:1 и подтверждает это официальной программой гарантии, доступной в России. Для некоторых баз данных Oracle мы наблюдали эффективность до 67:1 как результат совместной работы компрессии и компоновки», – рассказывает Роман Ройфман.

По мнению эксперта, технология Advanced SSD Partitioning позволяет уменьшить накладные расходы на обеспечение защиты данных и организацию RAID. «В небольших конфигурациях с одной полкой SSD на пару контроллеров в результате полезный объем увеличиваеся на 17% по сравнению с ранними версиями ONTAP», – отмечает он.

Производительность на практике

NetApp провела подробное тестирование всех продуктов линейки All-Flash FAS8000 с нагрузкой VDI, в ходе которого измерялась обычная и пиковая производительность при рабочих нагрузках с 80% операций записи и 20% операций чтения.

Сравнение производительности All-Flash FAS на виртуальных рабочих станциях с конкурентами

Тестирование показало, что FAS8060 обладает запасом производительности для поддержки 4000 рабочих станций в режиме аварийного переключения контроллерной пары и обходится в $55 за одну рабочую станцию для хранения данных.

Данные о производительности инфраструктуры виртуальных рабочих станций NetApp, представленные выше, относятся к двухузловым конфигурациям, в то время как установка четырех узлов в кластере позволяет вдвое повысить производительность и число используемых рабочих станций. All-Flash FAS поддерживает последовательное горизонтальное масштабирование по мере добавления узлов в кластеры.

Возможности для развертывания

В NetApp провели исследование совместимости ПО ONTAP 9 с широким спектром программного обеспечения для инфраструктуры VDI, включая VMware Horizon View, Citrix XenDesktop и Microsoft VDI, с полным тестированием и определением характеристик All-Flash FAS для многих из исследованных сред. Все конфигурации VDI оценивались при нагрузке 50%, что означает способность обеспечить полную производительность даже в случае сбоя контроллера.

Интеграция ПО ONTAP с популярными гипервизорами

ONTAP работает в разных средах – на аппаратных платформах FAS и AFF как ONTAP 9; в облачной инфраструктуре Amazon как ONTAP Select 9; и как программно-определяемая СХД как ONTAP Select 9, говорит Роман Ройфман. При этом обеспечивается единая функциональность вне зависимости от физической среды, где работает ONTAP. «Это дает возможность иметь единый инструментарий управление данными на физических или программно-определяемых СХД расположенных on-premise и на облачных ресурсах AWS. Кроме единой функциональности, это позволяет делать простой перенос данных приложений между средами в зависимости от решаемой задачи. И можно выбирать, где сейчас размещать данные, в зависимости от текущих потребностей. Мы называем такой подход NetApp Data Fabric», – объясняет эксперт.

Платформа FlexPod

Компании NetApp и Cisco совместными усилиями создали эталонные архитектуры FlexPod для сред VDI, облегчающие процесс разработки, развертывания и управления инфраструктурой виртуальных рабочих станций. Широкий выбор конфигураций FlexPod позволяет выбрать платформу  для оперативного развертывания и удобного администрирования VDIсо всеми необходимыми аппаратными и программными компонентами.

Как найти оптимум

Оптимальный флеш-массив хранения для виртуальных рабочих станций должен быть выполнен на архитектуре, сочетающей высокую производительность по операциям записи со способностью выдерживать пиковые нагрузки. Возможности уменьшения объема данных и гибкие возможности управления данными позволяют значительно снизить общие расходы на СХД. Не менее важны такие функции, влияющие на эффективность рабочей среды, как готовность данных, возможность горизонтального масштабирования и бесперебойность операций.

«С выпуском новой продуктовой линейки NetApp предлагает, пожалуй, самые производительные флеш-хранилища. Их основная особенность состоит в том, что они обеспечивают неизменную производительность от входного порта до самого флеш-накопителя. Таким образом, нам удается избежать появления «узких мест» в производительности системы в целом. Тем не менее, тот же принцип должен соблюдаться во всех ИТ-компонентах, задействованных в работе. Главное –  создать оптимальную систему систему, которая сможет выдерживать ожидаемые нагрузки. Для выполнения этой задачи NetApp всегда с самого начала старается правильно определить требования к характеристикам ИТ-инфраструктуры. Тогда мы можем определить какую же модель лучше подобрать, – говорит директор по продуктам, решениям и альянсам NetApp в регионе EMEA Жан-Франсуа Мари (Jean-Francois Marie). – Кроме того, на данный момент наши all-flash массивы и программное обеспечение для управления данными ONTAP 9 предоставляют дополнительные инструменты, помогающие распределять нагрузки от разных задач. Но, разумеется, ничто не заменит изначально правильно созданную систему».

«Вместе с ONTAP 9 мы объявили о поддержке SSD объемом 15,3ТБ и это значительный шаг вперед. Сейчас одна полка размером 2RU с учетом дедупликации, компрессии и компоновки дает до 1 ПБ эффективного дискового пространства. И это только одна полка расширения, – отмечает Роман Ройфман. – Другим примером увеличения производительности и емкости является горизонтальная масштабируемость. Так, например, NetApp AFF8080 может содержать до 24 контроллеров и расширяться до 88,5 ПБ/78,6 ПБ физического сырого пространства или до 366,6 ПБ/325,6 ПБ эффективной емкости. То есть одна система хранения может масштабироваться до 4 млн IOPS и 300 ПБ эффективного пространства.  И это все на флеш».

Решение NetApp All-Flash FAS представляет собой оптимизированную архитектуру хранения и управления данными, обеспечивающую высокие показатели производительности, надежности и эффективности, что позволяет создать идеальную среду для VDI. Благодаря полной поддержке популярных гипервизоров, а также наличию интегрированного решения FlexPod со множеством доступных конфигураций, NetApp All-Flash FAS отлично подходит для решения любых задач среды рабочих станций.

Владимир Бахур

ИНТЕРВЬЮ

Александр Першутов:
Как забыть об ИТ-инфраструктуре
Старт сразу нескольких ИТ-проектов заставил руководство «Седьмого континента» столкнуться с ограничениями производительности систем хранения данных. Кроме того, подошел срок очередной модернизации...