🗊Презентация Системы хранения данных (СХД). Перспективы развития. (Лекция 13)

Информационные технологии Курс лекций

Зачем нужны специализированные СХД? Основу функционирования любой ИС составляет работа с БД. Как было показано в предыдущей лекции, БД удобно хранить на выделенном сервере. Но существует ряд причин, по которым для хранения данных целесообразно использовать специализированные устройства - системы хранения данных (СХД). СХД нужны для:

СХД – это специализированное оборудование и программное обеспечение для надежного хранения и передачи больших массивов информации. СХД – это специализированное оборудование и программное обеспечение для надежного хранения и передачи больших массивов информации. СХД – неотъемлемая часть современных ЦОД. Хранение данных, занимает второе место среди расходов на ИТ.

SSD — твердотельные диски (Solid State Disks или Solid State Drive). Очень производительны, но и очень дороги. Применяются для активно используемых данных. SSD — твердотельные диски (Solid State Disks или Solid State Drive). Очень производительны, но и очень дороги. Применяются для активно используемых данных.

Реализуется принцип различной доступности к информации различной важности: Реализуется принцип различной доступности к информации различной важности: Уровень 1 — «уровень производительности» (Performance Tier) - SAS/FC, SSD. Уровень 2 - «уровень емкости» (Capacity Tier) – диски SATA. Уровень 3 – «уровень архивирования» (Archive Tier) - оптические диски и/или ленточные накопители. Специализированное ПО управляет автоматической миграцией между уровнями или в пределах одного из них на основе заданных алгоритмов. Разгружаются первичные системы хранения, ускоряется процесс копирования и восстановления данных, удешевляется общая стоимость хранения, повышается надежность, уменьшаются трудозатраты.

Достоинства: Достоинства: - быстрый переход в рабочее состояние (нет раскрутки), - быстрый случайный доступ к данным; - отсутствие шума при отсутствии вентиляторов; - низкое энергопотребление и, следовательно, тепловыделение;

DAS (Direct Attached Storage) или SAS (Server Attached Storage), т. е. системы, подключаемые непосредственно к серверу. DAS (Direct Attached Storage) или SAS (Server Attached Storage), т. е. системы, подключаемые непосредственно к серверу.

Объем хранимых резервных копий может превышать объем продуктивных данных в 10-20 раз при различии между копиями в единицы процентов. Объем хранимых резервных копий может превышать объем продуктивных данных в 10-20 раз при различии между копиями в единицы процентов. Дедупликация данных - выделение уникальных блоков данных, сохраняемых только один раз: в источнике, т.е. на клиентах системы резервного копировании (EMC Avamar) - 500-кратное снижение загрузки сети и 20-кратное снижение емкости устройств хранения данных резервного копирования. Специальный патентованный алгоритм разбивает исходные данные на блоки переменной длины, пытаясь выделить как можно больше одинаковых блоков. Клиенты системы передают только уникальные блоки, еще не содержащиеся в хранилище. Если же блок уже содержится в хранилище, то передается только метаинформация о том, что данный блок существует и на данном клиенте. на целевом устройстве, т.е. в самой системе резервного копирования (ЕМС Data Domain) - сокращение объема хранилища резервных копий в десятки раз. Система поддерживает дедупликацию «на лету» (inline), за счет чего достигается более эффективное (в разы) использование дискового пространства по сравнению с системами, использующими отложенную репликацию.

1. Все более широкое использование твердотельных накопители (SSD). SSD обеспечивают время отклика менее 1 мс, снижение на 98 % энергопотребления на одну операцию ввода-вывода, уменьшение веса на 58 % в расчете на 1 Тб, повышение надежности из-за отсутствия подвижных деталей. 1. Все более широкое использование твердотельных накопители (SSD). SSD обеспечивают время отклика менее 1 мс, снижение на 98 % энергопотребления на одну операцию ввода-вывода, уменьшение веса на 58 % в расчете на 1 Тб, повышение надежности из-за отсутствия подвижных деталей. 2. Виртуальное выделение ресурсов. Благодаря виртуальному выделению ресурсов снижается общая стоимость владения, повышается уровень использования емкости, упрощается выделение ресурсов, комплексный мониторинг, уведомление и отчетность, поддерживаются дополнительные возможности.

5. Механизм проактивной замены диска (pro-active hot sparing) позволяет определить диск, который выйдет из строя в ближайшее время, и начать перенос данных на резервный диск без остановки сервисов и деградации производительности. 5. Механизм проактивной замены диска (pro-active hot sparing) позволяет определить диск, который выйдет из строя в ближайшее время, и начать перенос данных на резервный диск без остановки сервисов и деградации производительности. 6. Технологии переноса данных между физическими дисками без остановки сервисов, позволяющие также увеличивать размер хранилища, добавляя физические диски. 7. Создание систем, предусматривающих возможность самостоятельной установки, настройки и подключения оборудования, что позволяет заказчикам не привлекать для этих работ сертифицированных специалистов вендора.

Внедрение технологии SDS обеспечивает следующие результаты, которые невозможно получить при использовании традиционной виртуализации СХД: Внедрение технологии SDS обеспечивает следующие результаты, которые невозможно получить при использовании традиционной виртуализации СХД: координацию предоставления сервисов хранения (независимо от того, где хранятся данные), для обеспечения требований соглашения об обслуживании SLA (Service Level Agreement) с помощью программного обеспечения; улучшение эффективности использования ресурсов и продуктивности персонала за счет обработки запросов на сервисы и управления текущими операциями с помощью программного обеспечения; использование стандартного оборудования для уменьшения зависимости от специализированного «железа» и реализация всех интеллектуальных функций на уровне программного обеспечения. использование общего набора интерфейсов прикладного программирования (application programming interface – API) для интеграции между собой различных сервисов хранения и вычислений, сетевых и прикладных сервисов.

Программно-определяемое хранение Виртуализация ресурсов давно применяется в СХД корпоративного класса. Однако раньше она чаще всего реализовывалась с помощью специализированных микросхем. SDS, в дополнение к традиционной виртуализации ресурсов СХД, реализует механизмы самообслуживания и использования политики управления, значительно упрощающие администрирование хранения и позволяющие легко и быстро предоставлять нужные данные и дисковую емкость приложениям и пользователям. Применение SDS решений существенно снижает расходы на приобретение СХД по сравнению с традиционными дисковыми массивами, поскольку использует стандартное серверное оборудование. Они также легко масштабируются добавлением в конфигурацию нового сервера. По мнению экспертов SDS решения могут существенно изменить рынок СХД, дополнив его сектором относительно дешевых горизонтально хорошо масштабируемых решений на базе стандартного оборудования x86. Решения SDS горизонтально-масштабируются до нескольких десятков узлов и по максимальной емкости могут превосходить традиционные дисковые массивы корпоративного класса, а также обеспечивают высокий уровень отказоустойчивости благодаря резервированию узлов.

СХД на ДНК В 2016 году корпорация Microsoft объявила о покупке 10 миллионов волокон синтетической ДНК для исследования возможностей построения устройств хранения данных на основе молекул из генетического кода. Исследователи из Microsoft намерены выяснить, каким образом молекулы, из которых состоит генетический код человека и всех живых существ, могут быть использованы для кодирования цифровой информации. До разработки коммерческой продукции пока еще очень далеко, однако первичные тесты показали, что синтетическая ДНК позволяет расшифровать 100% данных, закодированных с ее помощью. Новая технология призвана решить проблему Больших данных, количество которых удваивается каждые два года. Системы хранения, построенные на основе синтетических ДНК, смогут обойти две ключевых проблемы нынешних СХД – ограниченный срок жизни носителей и низкую плотность хранения. Специалисты ожидают, что носители на основе ДНК смогут сохранять информацию до 2 тыс. лет, а в устройстве весом один грамм может поместиться 1 Зетабайт (270).

СХД на ДНК В рамках проведенного эксперимента были сконвертированы бесчисленные ряды единиц и нулей с четырех образов диска в четыре основания ДНК — аденин, гуанин, тимин и цитозин. Был произведен и обратный процесс — найдены нужные последовательности уже в полной цепочке ДНК и реконструированы образы диска без каких-либо потерь, причем в ходе этого процесса не «потерялось» ни одного байта. Возможность хранения информации в течение сотен или даже тысяч лет выгодно отличает «ДНК-память» от привычных сегодня способов хранения цифровой информации — жестких дисков, твердотельных накопителей, магнитных и оптических дисков. Последние сохраняют работоспособность только в течение нескольких лет или, максимум, нескольких десятилетий. Сегодня главный барьер на пути внедрения «ДНК-памяти» — высокая стоимость производства, а также эффективность, с которой ДНК можно синтезировать и считывать в больших масштабах.