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如何將企業SAN帶入云計算時代

責任編輯:cres 作者:Daniel Robinson |來源:企業網D1Net  2020-08-07 10:19:21 原創文章 企業網D1Net

無論是企業內部部署數據中心還是高性能計算(HPC)環境,存儲都是其計算領域中最棘手的問題之一。存儲系統必須具有足夠的容量和性能,才能滿足應用程序和用戶的需求,而且更為復雜的是,不同的工作負載對性能的要求也不同。
 
對于企業而言,這種需求通常采用存儲區域網絡(SAN)來滿足,存儲區域網絡(SAN)通過高性能數據結構將服務器集群連接到一個或多個外部存儲陣列,而存儲陣列則提供了服務質量、復制和快照等功能。
 
最近,軟件定義的存儲解決方案已被推廣為一種更具可擴展性和更經濟高效的替代方案,它將存儲添加到符合行業標準的服務器機箱中,并使用軟件層(如VMware vSAN或Red Hat Gluster)從這些資源創建共享存儲池。
 
但是,軟件定義的存儲有其自身的缺點,尤其是如果組織在與存儲相同的服務器集群上運行應用程序(例如超融合基礎設施),則會消耗寶貴的CPU周期。根據一些估計,這種負載最多可以占用CPU時間的25%。
 
Nebulon公司是一家提供存儲區域網絡(SAN)和軟件定義存儲替代方案的廠商,成立于2018年的Nebulon公司最近推出了一個稱之為云定義存儲平臺,因為它利用云托管的控制平臺來配置和管理存儲硬件。該公司稱,這使IT管理人員可以管理多個站點中的數千臺服務器,同時降低成本和IT人員在運營上花費的時間。
 
該公司首席執行官Siamak Nazari認為,降低企業的存儲成本和復雜性是Nebulon公司的目標之一,他與Nebulon公司的其他幾位員工一樣,曾是3PAR公司的高級管理人員,后來該存儲公司被HPE公司收購。他講述了自己曾經與一位首席信息官進行的對話。
 
這位首席信息官問道:“我們花費大量費用購買存儲,并需要設置多個層次,但是我們購買的這些服務器中都有這樣的插槽。為什么讓我購買這些額外的存儲設備?為什么不能直接使用服務器上已有的大量存儲插槽呢?”
 
當然其答案是:使用服務器的內置存儲通常需要額外的軟件層。Nazari表示,這可能會以無法預料的方式與操作系統交互,并導致兼容性問題,甚至影響關鍵應用程序的性能。
 
他說:“這些人已經嘗試過軟件定義的存儲或超融合,但由于軟件定義存儲附帶的服務級別協議或工作負載限制,他們最終將采用外部存儲陣列。”
 
Nebulon公司的架構可以看作是傳統存儲區域網絡(SAN)和軟件定義存儲的一種混合體,它們都借鑒了兩者的某些方面。它使用每個服務器節點內的PCIe適配卡來控制存儲驅動器,就像傳統上安裝RAID控制器一樣,Nebulon公司將其稱為服務處理單元(SPU)。每個SPU都運行數據服務,并且由于它直接控制存儲驅動器,因此該公司將其比喻為在每臺服務器內部都有一個小型化的存儲陣列控制器。
 
如果只是這樣,那么Nebulon公司提供的存儲平臺與外部存儲陣列相比就沒有什么優勢。但是,其每個SPU適配器還具有自己的網絡端口,這些端口通過網絡結構將其鏈接到其他服務器節點中的其他SPU,以及用于管理網絡的單獨連接。一組SPU可以通過管理層連接到一個邏輯分組中,以形成一個共享存儲池或數據域,Nebulon公司稱之為nPod。SPU就是一個全長雙寬度PCI-Express 3.0適配器,并基于運行在3GHz的八核Arm片上系統(SoC)以及專用于處理加密服務的加速器芯片。每個SPU卡都有兩個用于數據結構的25Gb/s以太網端口,以與其他SPU鏈接;還有一個用于獨立管理結構的1Gb/s端口,用于與Nebulon控制平臺鏈接。Nebulon公司表示,該卡本身可作為系統的SAS主機總線適配器(HBA),從而避免了特殊驅動程序的需要。
 
一個nPod或數據共享域中最多可以鏈接32個SPU,每個SPU卡最多可以控制24個SSD硬盤。由于支持高達4TB的SSD硬盤容量,每個nPod均可擴展以包含PB級的容量。Nebulon公司表示,目前,nPod只能擴展到單個站點以外的任何地方,但是以后可能會增加對擴展集群的支持。
 
Nebulon公司認為,這種安排的優勢在于,每個SPU適配器基本上獨立于其主機服務器,它不依賴主機進行網絡訪問。因此,如果主機因某種原因崩潰,只要系統仍在供電,SPU將繼續提供存儲服務。同樣,SPU不會占用任何CPU周期或系統內存來提供存儲服務,這意味著整個主機處理能力都專用于運行應用程序。Nazari認為,另一個好處是,整個解決方案最終的成本大約是企業存儲陣列部署成本的一半。
 
他解釋說:“這主要是因為企業在利用商業化、成本較低的服務器固態硬盤,而不是存儲供應商在其系統中銷售的特殊SSD硬盤,這些產品基本上都是由服務器供應商提供的。”
 
Nebulon公司能夠利用服務器供應商提供的成本較低的服務器SSD硬盤,因為這將是該公司走向市場的一條必經之路。它已經與HPE公司和Supermicro公司簽署了一項協議,該協議將在構建時將Nebulon SPU作為其某些服務器模型的選件提供,并且顯然還有第三方供應商加入了該協議,但尚未公開名稱,Nazari認為,服務器供應商還可以充當客戶支持的聯系點。
 
他說,“正如客戶要求在其數據中心提供更少的組件一樣,他們也要求更少的供應商,這使得客戶基本上不會以供應商的身份與我們打交道,他們只是從OEM廠商處購買產品,并簽署合同協議和服務協議,所有這些事情都是通過客戶與OEM廠商簽訂的現有協議來完成的。”
 
Nebulon架構的另一個值得注意的方面是,其控制平臺與SPU硬件分離,并作為云托管服務交付,其名稱為Nebulon ON,而SPU運行一個名為nebOS的輕量級存儲操作系統??梢哉J為這類似于軟件定義的網絡將控制平臺與數據平臺分離,以在整個網絡上提供基于策略的集中式控制,而不是將控制器嵌入每個物理交換機的方式。
 
Nebulon解決方案工程高級總監Martin Cooper表示:“如果查看傳統的存儲軟件堆棧,則該軟件堆棧中約有25%是非常優化的小型軟件,圍繞整個存儲IO進行驅動。因此,寫入數據、讀取數據、重復數據消除、數據壓縮、加密、數據復制、快照,所有這些IO內容大約占軟件堆棧的25%,而其中75%是管理報告和編排。有趣的是,當拆分這種關系時,可以從云平臺中將所有管理和業務流程作為服務交付。”
 
Nebulon公司聲稱,盡管可以從基于云計算的控制臺更新固件,但SPU卡上運行的那些存儲平臺功能(例如數據壓縮和快照)往往不會頻繁更改。相比之下,管理和編排資料會定期更新,因此將其作為SaaS實施是有意義的,以便Nebulon公司所有客戶在推出時都會自動獲得新功能和更新。
 
擁有一個基于云計算的控制平臺來執行與存儲系統一樣關鍵的任務可能會引起許多企業的關注,但是Nebulon ON托管在AWS和谷歌的云平臺上,并且地理位置分散以降低其風險。由于云計算數據中心中斷而處于脫機狀態。即使發生此類故障,在SPU硬件上運行的存儲平臺也將繼續正常運行,盡管這將阻止客戶更改nPods的配置或置備新的存儲。
 
安全性可能是另一個需要考慮的問題,但是Cooper表示,Nebulon公司支持基于角色的訪問控制,并在用戶、云計算服務和目標SPU之間實現所謂的三角安全關系。這歸結為Nebulon ON在檢查試圖訪問管理控制臺的用戶是否與他們管理的系統位于同一防火墻或同一網絡之后。Cooper聲稱這與從本地管理設備提供相同服務一樣安全。
 
為了簡化存儲nPods的管理和配置,Nebulon公司使用了可感知工作負載的模板,該公司將其描述為類似于配方的模板,這些模板定義了特定應用程序或服務的配置外觀,無論是交付nPod集群來支持MongoDB、Kubernetes或VMware部署。
 
Cooper解釋說,“如果考慮要定義為應用程序服務的所有基本原語,那么邏輯單元號(LUN)的大小是多少?要在這些邏輯單元號(LUN)上運行的快照計劃是什么?想要什么保留政策?它是什么樣的應用程序,因此要實現高可用性,需要什么樣的數據布局?是否有啟動卷,如果有啟動卷,要放入該啟動卷的操作系統是什么?所有這些信息都包含在我們所謂的模板中。”
 
當云定義的存儲普遍可用時,Nebulon公司計劃在平臺上附帶一些預定義的應用程序模板,以允許客戶開始使用,而更多的正在開發中,企業IT部門也將能夠定義自己的模板來達到自己的目的。此外,通過使用反饋給Nebulon分析的系統指標,配置將不斷優化。
 
Nebulon表示,模板將使組織更容易為員工啟用自助服務,其中許多人對高可用性或快照一無所知。
 
此外,Nebulon ON還支持API驅動的自動化,使企業客戶可以構建配置腳本或將其與其他管理工具連接。該公司表示,將在啟動時為此提供一組SDK。Nebulon的云定義存儲計劃于今年9月全面上市。
 
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關鍵字:云計算

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