Одна из наиболее перспективных технологий, позволяющих резко повысить привлекательность систем NAS, — DAFS (www.dafscollaborative.org), облегченный протокол доступа к данным. Его применение позволяет избавиться от основного недостатка NAS — высокой загрузки серверов приложений обработкой стека TCP/IP, а также увеличить скорость передачи данных и минимизировать задержки.
Для интерфейса к приложениям DAFS применяет семантику NFS v.4, а в качестве транспорта используется технология Virtual Interface (VI). Прямой доступ к памяти позволяет пересылать данные, не используя центральный процессор. Теоретически VI может передавать данные поверх любого транспортного протокола; на сегодняшний день существуют реализации VI по TCP/IP, VI по Fibre Channel и InfiniBand (VIPL 2.0).
С выходом Data ONTAP 6.2 начались поставки первого коммерческого продукта на основе DAFS. В состав DAFS Database Accelerator (DDA) входит стандартный NAS-сервер семейства F800, соответствующее программное обеспечение клиента и набор сетевых плат Gigabit Ethernet, поддерживающих VI/IP. Решение поддерживает работу с базами данных Oracle, IBM DB2 UDB и Sybase. Использование DDA рекомендовано для систем обработки данных, в которых требуется высокая скорость доступа. DDA обеспечивает производительность, сравнимую с производительностью традиционных блочных методов доступа к системам хранения на основе Fibre Channel при этом сохраняются достоинства NAS-серверов — гибкость, простота управления, возможность прозрачного наращивания емкости и мгновенное создание резервных копий данных.
Еще одним новым продуктом в начале 2002 года стал NearStore R100 — представитель класса дисковых систем хранения, занимающих промежуточное место между NAS-серверами и ленточными или магнитооптическими библиотеками. NearStore R100 представляет собой NAS-сервер, поставляемый в фиксированной конфигурации («сырая» емкость — 12 Тбайт) и отличающийся от систем серии F800 использованием IDE-дисков. Естественно, что производительность серверов NearStore существенно ниже, чем у обычных устройств Network Appliance; поэтому они не могут служить заменой NAS-серверам, обеспечивающим постоянный доступ пользователей. С другой стороны, скоростные характеристики NearStore R100, особенно время доступа, гораздо лучше, чем у магнитооптических, а тем более у ленточных библиотек. Обладая низкой стоимостью (около 2 центов за мегабайт), системы NearStore могут служить хорошей альтернативой традиционным библиотекам при построении архивных систем и высокоскоростных систем резервного копирования.
Выводы
Опыт реализации в Центральной и Восточной Европе более 40 проектов с использованием оборудования Network Appliance, показывает, что было бы неверно рассматривать системы NAS только как замену традиционным файловым серверам. Постоянный рост количественных характеристик производительности, надежности и емкости NAS-серверов корпоративного уровня и внедрение новых технологий управления данными позволяет говорить о перехода NAS-решений на качественно новый уровень. Современные системы NAS могут стать ядром информационной системы даже для небольшого предприятия с ограниченным ИТ-бюджетом, позволяя ему перейти к централизованному хранению данных и оптимизировать информационные потоки.
Несомненными плюсами консолидации данных является повышение надежности, производительности и предсказуемости поведения системы в целом, возможность прозрачного наращивания емкости системы хранения, упрощение процедур резервного копирования и восстановления, уменьшение влияния ошибок администратора на сохранность данных и т.п. В то же время и крупные организации с повышенными требованиями к производительности систем хранения и развитой сетью филиалов активно используют сегодня возможности DAFS Database Accelerator и NearStore R100 для репликации данных, генерации отчетов о состоянии системы и управления сотнями устройств с одной консоли.
Павел Карнаух (https://www.osp.ru/os/2002/04/) — менеджер компании S&T International (Москва).
Два примера
МСЦ РАН
Решения на базе NetApp Filer работают в составе системы хранения данных системы МВС 1000М, установленной в Межведомственном суперкомпьютерном центре РАН. При построении систем распределенных вычислений одной из ключевых задач является обеспечение равноправного доступа всех вычислительных модулей к общим данным. В случае МВС 1000М, для 384 высокопроизводительных компьютеров было необходимо предоставить возможность одновременно работать с одними и теми же данными без снижения производительности. Это требование накладывало жесткие ограничения на выбор и конфигурацию системы хранения.
Использование в качестве файлового сервера универсального компьютера выявило ряд проблем. При запуске на большом числе процессоров реальной программы выяснилось, что интенсивные обмены нескольких сотен процессоров с файловым сервером могут породить коллапс быстродействия как клиента, так и сервера: недопустимое возрастание загрузки процессора, увеличение времени реакции на запросы управляющей машины до почти полного отказа.
Естественным решением этой проблемы было использование специализированного файлового NAS-сервера, который обеспечивал бы доступ к данным по локальной сети. При проектировании системы хранения для суперкомпьютера МВС 1000М был выбран сервер NetApp Filer 840.
Каналы Fast Ethernet, используемые для обмена информацией между вычислительными модулями и внешними подсистемами, агрегируются в коммутаторах и далее информация, уже по Gigabit Ethernet, поступает в локальную сеть. Сервер NetApp F840 подключается непосредственно к ядру локальной сети по каналу Gigabit EtherChannel, состоящему из двух полнодуплексных каналов Gigabit Ethernet. Ленточная библиотека, используемая для хранения архивной информации, подключается к NAS-серверу через отдельный канал Fibre Channel, что позволяет не загружать сеть передачей архивируемых данных.
Доступ к данным осуществляется по протоколу NFS. Обеспечивается защита от несанкционированного доступа и авторизации пользователей, реализуемая с использованием протокола NIS, который позволяет обеспечить единую систему авторизации для всех Unix-систем Центра.
Производительность NAS-сервера F840 позволяет передавать и принимать данные на полной скорости двойного канала Gigabit EtherChannel. Файловая система Data ONTAP обеспечивает необходимый уровень надежности и производительности. При этом простой интерфейс управления на основе Web-технологий позволяет гибко изменять конфигурацию системы хранения, используя любой браузер.
Союз пивоваров
Хорошим примером использования NAS-серверов для консолидации данных может служить решение для Союза пивоваров Словении. Сервер NetApp F740 (модель предыдущего поколения, по производительности находится между F87 и F810) подключен к двум серверам приложений. Первый — HP K370, работает под управлением операционной системы HP-UX, использует NFS v.3 для обмена данными c NAS-сервером и обслуживает 100 пользователей ERP-системы Baan. Данные хранятся в базе данных Oracle, объем которой составляет около 350 Гбайт. Так как все тома Oracle размещены на сервере NetApp, для резервного копирования используются возможности F740 по созданию мгновенных снимков данных; полное копирование базы данных на ленту производится один раз в неделю. Второй сервер, работающий под управлением Windows NT 4.0, обслуживает 180 пользователей почтовой системы Microsoft Exchange. Размер почтовой базы превышает 50 Гбайт, а для обмена данными между почтовым сервером и системой Network Appliance используется стандартный протокол CIFS.
Кроме этого, F740 служит файловым сервером для всех пользователей локальной вычислительной сети. Общий объем файлов составляет 100 Гбайт. Применение механизма мгновенных снимков позволяет пользователям не задумываться о резервном копировании своих данных и в случае необходимости быстро восстановить испорченный файл.
Система находится в промышленной эксплуатации на протяжении года и по словам ее системных администраторов, после переноса данных с локальных дисков серверов на NAS-сервер общая производительность системы увеличилась примерно втрое.