Gli array di storage all-flash

Le prestazioni sono uno dei benefici principali preferiti dalle aziende, anche se non sempre sono un'esigenza immediata. Il modo più comune per aumentare le prestazioni applicative che subiscono rallentamenti a causa dei tempi di lettura/scrittura dello storage è investire in array all-flash (AFA). I risultati sono impressionanti, e gli utenti finali se ne accorgeranno immediatamente.

Un all-flash array è una soluzione di storage che contiene solo unità di memoria flash, invece di dischi tradizionali. Le unità all-flash presentano numerosi vantaggi rispetto alle normali unità meccaniche:

• Non ci sono parti in movimento
• Aumentano di oltre 50x gli IOPS
• Tempi di risposta sotto il millisecondo, da 10 a 20 volte più rapidi
• Minore consumo energetico
• Generano meno calore e rumore

Uno dei motivi principali per cui le unità flash sono preferite rispetto a quelle tradizionali è il tasso di guasto delle parti interne in movimento. Le parti che si muovono negli HDD si guastano spesso a causa dell'usura. E a influire sul tasso di guasti ci sono anche ulteriori variabili come il raffreddamento, l'umidità e il carico di lavoro.

Un'altra ragione per cui la flash si propone come sostituto dei dischi fissi è l'elemento prestazioni. Con i dischi tradizionali, le prestazioni vengono calcolate sulla base degli RPM (rotazioni per minuto) che sono in grado di sostenere. Prendendo due dischi fissi progettati esattamente allo stesso modo e con la stessa densità a parità di area, un'unità da 7200 RPM gestirà i dati il 33% più velocemente rispetto a un'unità da 5400 RPM. Esistono anche unità con 10K e 15K RPM, ma al di là di questo non esiste nulla di più veloce. Ecco perché la flash può incrementare le prestazioni fino a 50 volte rispetto alle unità da 15K RPM.

Prima dell'adozione degli all-flash array, i produttori di storage hanno introdotto gli array ibridi, ovvero una combinazione di dischi allo stato solido (SSD) e dischi fissi (HDD). Gli array flash ibridi sono diventati popolari grazie al loro mix di prestazioni, capienza e costi contenuti.

All'inizio, il costo elevato di questa tecnologia si è rivelato uno scoglio rilevante. I prezzi degli all-flash array sono calati drasticamente negli ultimissimi anni, rendendo le soluzioni AFA più appetibili in specifici casi. I prezzi pubblicizzati dai fornitori di flash sembrano complessi da capire, perché sono legati a fattori come deduplica e compressione. Per comprendere come vengono misurati IOPS, latenza e velocità di trasferimento dati è meglio leggere bene la scheda tecnica.

Non tutti gli array all-flash sono uguali. Tieni presente che gli array all-flash sono componenti hardware che hanno sempre bisogno di una parte software per poterli gestire e per offrire servizi di storage di livello enterprise. A che servirebbe avere tutta la potenza della flash senza un'intelligenza adeguata per gestire i dati?

Gli array flash non sono la risposta a qualsiasi problema prestazionale: alcune applicazioni sono limitate dall'I/O, e non dalle operazioni di lettura/scrittura dei dischi. Altre possono soffrire per la latenza di rete. In questi casi, la flash non può essere d'aiuto. In qualsiasi sistema, bisogna migliorare tutti i componenti: la flash non è la soluzione di tutto. Bisogna anche considerare la velocità delle connessioni di rete, le strategie avanzate di caching, l'I/O parallelo e così via.

Le soluzioni all-flash sono disponibili in diverse varianti, in base all'uso specifico che si intende farne. I due deployment più diffusi sono gli appliance SAN AFA e gli appliance iperconvergenti AFA. Ciascuna soluzione presenta pro e contro, che vedremo tra poco.

Le altre due popolari modalità di deployment sono le unità all-flash server-side x86 e le soluzioni di software-defined storage AFA. Entrambe le opzioni presentano delle unicità, ma quella basata sull'SDS offre il miglior valore in assoluto tra tutti i quattro possibili deployment degli AFA.

Vediamoli uno per uno:

L'appliance SAN AFA

Le appliance SAN all-flash sono prodotte sia da aziende mature come IBM, Dell/EMC, NetApp e Hitachi sia da nuovi sfidanti come Pure Storage, Tegile, Nimble, Tintri, Kaminario, NexGen e SolidFire. Tuttavia, diversi di questi debuttanti sono stati acquisiti da grandi nomi, e le nuove startup del settore AFA stanno crescendo, rendendo il mercato all-flash estremamente competitivo.

Dal punto di vista della capienza, la scelta di un modello AFA di uno di questi produttori dipende interamente da quanti terabyte di dati sono utilizzati nella tua organizzazione. Questi appliance SAN all-flash sono utilizzati a blocchi modulari: si può partire acquistandone uno e poi scalare orizzontalmente aggiungendo più blocchi in base alla crescita effettiva. Questo approccio si adatta molto bene, ma alla fine si può cadere nella trappola dei "lock-in" imposti dai produttori. E questo significa avere ben poco controllo durante la fase di trattativa in occasione di rinnovamenti o espansioni.

Va sempre tenuto presente che ogni produttore offre vari modelli con quantità specifiche di storage. Per esempio, il modello X10 di Pure Storage offre 55TB di capienza. Avendo un ambiente da 250TB, si potrebbero semplicemente acquistare 5 appliance SAN AFA X10. Oppure si potrebbe optare per il modello X20, che offre 275TB di spazio. È semplice.

Ma se le prestazioni sono il beneficio #1 offerto dagli array all-flash, altre funzionalità di livello enterprise - come elevata disponibilità, replica, metro-cluster, integrazione cloud e così via - potrebbero non essere disponibili. Inoltre, bisogna imparare a conoscere e gestire un'altra GUI, il che richiede formazione (e magari certificazione) per lo staff IT. Caratteristiche e requisiti, anche in questo caso, variano da caso a caso. Prima di arrivare a valutare le metriche prestazionali, bisogna studiare bene ogni aspetto.

Il più recente Magic Quadrant for Solid-State Arrays (SSA/AFA) di Gartner ti può aiutare ad avere maggiori informazioni su questo gruppo di produttori di SAN all-flash.

L'appliance HCI AFA

Gli appliance infrastrutturali iperconvergenti all-flash sono in crescita, dato che portano due grandi vantaggi alle aziende che li cercano: consolidamento ed elevate prestazioni. Poiché questo tipo di infrastruttura ha meno di 10 anni, in questo segmento i grandi player non sono molti come nell'ambito degli appliance SAN all-flash. La crescente adozione dell'infrastruttura iperconvergente all-flash sta costringendo le varie HP e IBM a rinnovare velocemente i loro appliance HCI o ad acquisire un produttore emergente di appliance all-flash.

I nomi più conosciuti di questo segmento sono Nutanix, HPE Simplivity, Pivot3, Dell/EMC VxRack, NetApp HCI e Cisco HyperFlex. Si tratta di soluzioni pronte all'uso che si possono impilare a blocchi e che possono scalare orizzontalmente in base alle necessità. Per ottenere però i benefici in termini di praticità e prestazioni bisogna prepararsi a pagare un prezzo premium. Se la tua azienda può permettersi di aprire i cordoni della borsa, le possibilità sono infinite.

Tra i vantaggi principali delle soluzioni iperconvergenti all-flash ci sono deduplica e compressione. Queste funzionalità possono mitigare il problema dei costi elevati sostenuti per l'acquisto di all-flash. I rapporti di deduplica e compressione possono variare da un minimo di 1,5:1 a un massimo di 5:1, o addirittura - in rari casi - di 8:1. Il livello di efficienza complessiva dipende dalla tipologia di dati memorizzati e dalle dimensioni del blocco di questi dati. Più è elevata la dimensione del blocco I/O, più basso è il rapporto.

Tuttavia, l'erba del vicino non è sempre più verde, e ci sono alcuni limiti legati agli appliance HCI all-flash. Uno dei più rilevanti è costituito dai vincoli imposti dai produttori, cosa che le aziende - in un mercato ultra-competitivo - cercano di evitare. Sposare una soluzione HCI può costare molto caro, nel caso si decida di cambiare. Per questo le soluzioni HCI software stanno diventando sempre più interessanti, dato che è possibile sostituire in qualsiasi momento l'hardware sottostante senza essere vincolati a un particolare produttore di hardware.

Un altro elemento da tenere in considerazione è quali hypervisor sono supportati da ciascun appliance HCI AFA. Se si ha bisogno di passare da un hypervisor a un altro, per esempio migrando da ESXi ad Hyper-V, sarà probabilmente necessario acquistare un nuovo appliance che supporti il diverso ambiente virtuale. Se l'appliance HCI AFA esistente non supporta hypervisor multipli, il cambio si traduce in un duro colpo finanziario.

La flash server-side

Questa opzione può aiutare a incrementare le prestazioni in applicazioni isolate che richiedono una quantità di IOPS maggiore di quanto la SAN possa offrire. Questo approccio è sia economico sia pratico. Non c'è bisogno di fare grandi investimenti in appliance. Basta semplicemente acquistare le più recenti unità SSD supportate dal produttore dell'hardware, inserirle in un qualsiasi vano disponibile, abbinarle a un controller veloce e il gioco è fatto. Troppo facile!

Ma c'è un problema: non è possibile condividere queste veloci unità SSD con le altre applicazioni tier-1 che girano su server diversi. In più, se alla fine si decide per un aggiornamento al modello SAN all-flash, mancano opzioni native di migrazione dagli array di flash interna a qualsiasi appliance all-flash esterno. Anche se questa opzione è molto conveniente, è valida solo per un periodo di tempo limitato e non come soluzione scalabile a lungo termine.

L'appliance SDS AFA

Ora che abbiamo visto i pro e i contro delle precedenti opzioni di deployment, vediamo i vantaggi derivanti dagli array all-flash di software-defined storage. Il software-defined storage offre tutti i benefici degli appliance all-flash, ma senza le loro controindicazioni. Infatti, si guadagnano maggiore flessibilità e libertà di scelta; soluzioni come queste vengono anche definite come server convergenti all-flash.

Le più importanti soluzioni di software-defined storage all flash integrano servizi di storage di livello enterprise per la gestione dei dati, compresi cloni, compressione e deduplica (sia inline sia in fase di post-produzione), snapshot, replica, thin provisioning, auto-tiering ed elevata disponibilità. Il software fornisce tutta l'intelligenza di cui si ha bisogno, mentre gli array all-flash mettono in campo muscoli e velocità. Questa è la soluzione ottimale, in grado di massimizzare il ritorno sull'investimento.

Inoltre, è possibile scegliere qualsiasi server x86 e aggiungere tutte le unità SSD di cui si ha bisogno. Per una maggiore accelerazione, si possono poi aggiungere anche schede flash PCIe. Diciamo, per esempio, di avere scelto il più recente server Supermicro con due backplane NVMe da 24 porte, in grado di supportare fino a 24 SSD NVMe da 2,5" ciascuno. Sarebbe quindi possibile aggiungere 48 SSD da 3,84TB, arrivando ad avere fino a 184TB di storage flash su un server 2U. Questa è l'efficienza massima raggiungibile in assoluto. Con il software-defined storage serve meno spazio rack per 100TB e oltre di flash, il costo è più basso rispetto ad appliance SAN AFA comparabili, le prestazioni sono più elevate e sono disponibili le migliori funzionalità enterprise.

Su Internet si trovano moltissime informazioni tecniche relative alle soluzioni all-flash array, e noi ti abbiamo fornito i dati oggettivi più importanti che riguardano questo concetto. Prendere una decisione sarà la cosa più difficile, perché le voci che compongono il menu sono tante e diverse. Soltanto alcune di queste, però, soddisferanno i tuoi criteri, e questo renderà necessario investire del tempo nella ricerca di tutti i dati oggettivi disponibili.

Tra le molte possibilità qui presentate, la soluzione SDS AFA è ideale se si è alla ricerca della libertà dai lock-in imposti dai produttori e della flessibilità derivante dal poter aggiungere qualsiasi hardware di qualunque fornitore senza restrizioni. Mentre le elevate prestazioni sono di norma prodotte dagli all-flash array, il software-defined storage di DataCore aggiunge due funzionalità che possono triplicare gli IOPS generati dalle unità all-flash.

Una di queste è chiamata Parallel I/O, e utilizza le CPU multi-core usando i core in modo dinamico come canali di I/O per gestire i workload più impegnativi nelle ore di punta. La seconda funzionalità è il caching della memoria ad alta velocità in lettura e scrittura utilizzando la RAM DDR per l'accelerazione I/O, che è in grado di generare tempi di risposta che arrivano fino a un minimo di 0,20 millisecondi. In pratica, per consentire al software di creare la sua magia, vengono impilati 3 layer hardware (flash, CPU, memoria). Ma l'ingrediente segreto è il software.