Resumen
Las matricesftScalableTM Storage y ftScalable Storage G2 son subsistemas de almacenamiento de hardware altamente flexibles y escalables. Conocer las ventajas y los inconvenientes de los distintos tipos de RAID y opciones de configuración, especialmente cómo interactúan con el sistema operativo OpenVOS, le permite crear una topología de discos óptima.
Este white paper los distintos tipos de RAID compatibles con ftScalable Storage, describiendo sus ventajas e inconvenientes, sus usos habituales y las formas de diseñar una topología de discos que se adapte mejor a su aplicación OpenVOS.
Terminología
En el siguiente glosario se definen algunos términos habituales del sector del almacenamiento que se utilizan en este documento.
Modo degradado. Modo de funcionamiento de un VDISK tras el fallo de una de sus unidades de disco físicas, pero antes de que se inicie cualquier operación de recuperación. Mientras se encuentra en este modo de funcionamiento, el VDISK no es totalmente redundante, y un fallo posterior de una unidad física podría provocar la pérdida de este VDISK.
HBA o adaptador de bus host. Una placa de circuito impreso o un adaptador de circuito integrado PCI-X o PCI-e que proporciona procesamiento de entrada/salida (E/S) y conectividad física entre un servidor y un dispositivo de almacenamiento.
Disco lógico. Un volumen lógico de OpenVOS que contiene uno o más discos miembros. Cada disco miembro es un disco físico individual en una carcasa de discos Fibre Channel D910, un LUN en una matriz de almacenamiento ftScalable o un par duplicado de cualquiera de estos tipos o de ambos.
LUN o unidad lógica. Puede ser una subdivisión de un VDISK o el VDISK completo en una matriz de almacenamiento ftScalable.
Disco lógico de varios miembros. Un volumen lógico de OpenVOS compuesto por al menos dos pares de discos miembros en modo dúplex, con los datos distribuidos en bandas a lo largo de todos los pares de discos miembros.
Sobrecarga de RAID. La cantidad de capacidad de las unidades físicas que se utiliza en un tipo específico de RAID para proporcionar redundancia. Por ejemplo, en un VDISK RAID1, esto equivaldría al 50 % de la capacidad total de las unidades físicas que componen el VDISK, ya que los datos de cada unidad se duplican en una unidad asociada en modo espejo.
Modo de recuperación. Modo de funcionamiento del VDISK mientras se está reconstruyendo tras un fallo de una unidad. Mientras se encuentra en este modo de funcionamiento, el VDISK no es totalmente redundante y un fallo posterior de una unidad física podría provocar la pérdida de este VDISK.
Striping. Método para mejorar el rendimiento de E/S que consiste en dividir los datos en bloques y escribirlos en varios discos físicos.
VDISK o disco virtual. Conjunto de una o varias unidades de disco físicas en una matriz de almacenamiento ftScalable, organizadas mediante un tipo específico de RAID de tal forma que, para el sistema operativo, se presentan como uno o varios discos, dependiendo del número de LUN definidos.
Los términos «VOS» y «OpenVOS» se utilizan indistintamente en este documento para referirse a los sistemas operativos VOS y OpenVOS Stratus.
1.0 Tipos de RAID
La matriz de almacenamiento ftScalable admite diversos tipos de RAID. Entre ellos se incluyen: tipos de RAID sin tolerancia a fallos (RAID-0, NRAID), tipos de RAID basados en paridad (RAID-3, RAID-5 y RAID-6), tipos de RAID con duplicación (RAID-1) y tipos de RAID combinados (RAID-10, RAID-50). Debe especificar un tipo de RAID al crear cada VDISK.
Cada tipo de RAID presenta características únicas en cuanto a disponibilidad, coste, rendimiento, escalabilidad y facilidad de mantenimiento. Conocerlas te permite tomar una decisión fundamentada a la hora de diseñar la topología de tu matriz de discos.
1.1 Tipos de RAID sin tolerancia a fallos
En ftScalable Storage hay dos tipos de RAID sin tolerancia a fallos disponibles: RAID-0 y NRAID.
1.1.1 RAID-0
Un VDISK RAID-0 está compuesto por al menos dos unidades de disco físicas, con los datos distribuidos en todas las unidades de disco físicas del conjunto. Ofrece el máximo rendimiento de E/S, pero no proporciona tolerancia a fallos. La pérdida de cualquier unidad de disco física provocará la pérdida total de los datos de este VDISK.
Dado que RAID-0 es un tipo de RAID sin tolerancia a fallos, la matriz de almacenamiento ftScalable Storage no puede retirar automáticamente del servicio las unidades de disco físicas defectuosas o con problemas ni reconstruir los datos de forma proactiva utilizando una unidad de disco de repuesto disponible. En su lugar, la recuperación depende por completo del sistema tradicional de tolerancia a fallos de OpenVOS mediante discos duplicados.
Como consecuencia, para recrear y recuperar cualquier VDISK RAID-0 es necesario realizar una serie de operaciones de mantenimiento manuales (eliminar el VDISK defectuoso, retirar físicamente el disco físico dañado, instalar una unidad física de sustitución, volver a crear el VDISK, reformatear el disco lógico y volver a duplicar a través de VOS). Sus datos permanecerán en modo simplex hasta que se hayan completado todas estas operaciones de recuperación. Para obtener más información sobre el impacto que tienen las inserciones o retiradas de unidades físicas en el procesamiento de E/S, consulte la Sección 11.0, «Inserciones y retiradas de unidades de disco físico: impacto en el rendimiento de E/S».
Stratus recomienda utilizar este tipo de RAID sin recurrir también a la duplicación basada en software disponible en OpenVOS. Incluso con la duplicación de OpenVOS, se debe tener muy en cuenta el riesgo de pérdida de datos, dadas las operaciones de mantenimiento manuales y el tiempo necesario para restablecer la redundancia total de los datos.
1.1.2 NRAID
Un VDISK NRAID es, básicamente, una unidad de disco físico único sin tolerancia a fallos. No ofrece distribución de datos en bandas y, por lo tanto, presenta las características de rendimiento propias de una unidad de disco físico único. Los VDISK NRAID tienen las mismas características de disponibilidad y facilidad de mantenimiento que un VDISK RAID-0.
1.2 Tipos de RAID basados en paridad: RAID-3, RAID-5, RAID-50 y RAID-6
La matriz de almacenamiento ftScalable admite cuatro tipos de discos virtuales (VDISK) basados en paridad: RAID-3, RAID-5, RAID-50 y RAID-6. Dado el escaso uso de RAID-3 y RAID-50, este informe técnico se centra en los tipos RAID-5 y RAID-6, que son los más habituales.
Estos tipos de RAID utilizan algoritmos basados en la paridad y la distribución de datos en bandas para ofrecer una alta disponibilidad a un coste reducido en comparación con la duplicación. Un VDISK RAID-5 utiliza la capacidad equivalente a una unidad de disco físico para almacenar datos de paridad generados mediante XOR, mientras que un VDISK RAID-6 utiliza el equivalente a dos unidades de disco físico, ya que se generan y almacenan datos de paridad tanto XOR como Reed-Solomon. Tanto los VDISK RAID-5 como los RAID-6 distribuyen la paridad y los bloques de datos entre todas las unidades de disco físico del conjunto.
Los discos virtuales (VDISK) que utilizan tipos de RAID basados en paridad requieren menos capacidad de almacenamiento para la sobrecarga del RAID en comparación con los tipos de RAID de duplicación. El número mínimo de unidades de disco físicas para crear un disco virtual RAID-5 es de tres, mientras que un RAID-6 requiere al menos cuatro.
Un VDISK RAID-5 puede soportar el fallo de una sola unidad de disco sin pérdida de datos, mientras que un VDISK RAID-6 puede soportar el fallo de dos unidades. La matriz de almacenamiento ftScalable puede retirar de forma proactiva una unidad de disco físico marginal o defectuosa del VDISK sin afectar a la disponibilidad de los datos. Además, si hay una unidad de repuesto disponible, el modo de recuperación se inicia automáticamente sin intervención del operador, sin necesidad de insertar unidades físicas ni de volver a duplicar los discos lógicos en OpenVOS, ya que se gestiona de forma transparente para el sistema operativo. A continuación, puede programar un momento para sustituir la unidad de disco averiada y crear una nueva de repuesto. No obstante, consulte la Sección 11.0, «Inserciones y extracciones de unidades de disco físicas: repercusiones en el rendimiento de E/S», para obtener más información sobre las repercusiones que la extracción e inserción de una unidad física tienen en el procesamiento de E/S.
Ambos tipos ofrecen un rendimiento de lectura excelente, pero el rendimiento de escritura se ve afectado por la necesidad de escribir no solo el bloque de datos, sino también por los cálculos y las operaciones de lectura, modificación y reescritura necesarias para el bloque o bloques de paridad. Un VDISK RAID-5 o RAID-6 que funcione en modo degradado tras el fallo de una sola unidad de disco físico tiene un impacto medio en el rendimiento. Sin embargo, un VDISK en modo de recuperación, con los datos en proceso de reconstrucción, tiene un impacto elevado en el rendimiento.
Un VDISK RAID-6 que funciona en modo degradado debido al fallo de dos unidades de disco físicas tiene un impacto de medio a alto en el rendimiento, mientras que uno que funciona en modo de recuperación con dos unidades en proceso de reconstrucción tiene un impacto extremadamente alto en el rendimiento.
Consulte la Tabla 1 para conocer el impacto estimado en la E/S al ejecutar un VDISK RAID-5 o RAID-6, ya sea en modo degradado o en modo de recuperación.
NOTA: Se trata de estimaciones, y el impacto real en su entorno puede variar en función de su configuración, la carga de trabajo y el perfil de E/S de su aplicación.
Tabla 1. Estimación de la disminución del rendimiento de E/S
| RAID 5 / RAID 6 Modo degradado Fallo de una sola unidad |
RAID 5 / RAID 6 Modo de recuperación Fallo de una sola unidad |
RAID 6 Modo degradado Fallo de dos unidades |
RAID 6 Modo de recuperación Fallo de dos unidades |
|
| Leer rendimiento. | 40-50 % | entre el 50 % y el 60 % | entre el 50 % y el 60 % | 60-70 % |
| Rendimiento de escritura. | 10–15 % | 15–25 % | 20-25 % | 25–35 % |
1.3 Tipos de RAID con duplicación: RAID-1 y RAID-10
Con ftScalable Storage, puedes crear dos tipos de discos virtuales RAID con duplicación: RAID-1 y RAID-10.
1.3.1 RAID-1:
Un VDISK RAID-1 es un simple par de unidades de disco físicas duplicadas. Ofrece un buen rendimiento de lectura y escritura y puede soportar la pérdida de una sola unidad de disco física sin que ello afecte a la disponibilidad de los datos. Las lecturas pueden gestionarse desde cualquiera de las dos unidades físicas, mientras que las escrituras deben realizarse en ambas unidades. Dado que todos los datos se duplican en un VDISK RAID-1, la sobrecarga del RAID es elevada en comparación con los tipos de RAID basados en paridad.
La recuperación tras el fallo de una unidad de disco físico es una operación sencilla, que solo requiere volver a crear el espejo a partir de la unidad restante. La matriz de almacenamiento ftScalable puede retirar de forma proactiva una unidad de disco físico en mal estado o a punto de fallar de un VDISK RAID-1 sin afectar a la disponibilidad de los datos. Al igual que con los tipos de RAID basados en paridad, si hay una unidad de repuesto disponible, el modo de recuperación se inicia automáticamente sin intervención del operador, sin necesidad de insertar unidades físicas ni de volver a duplicar el disco lógico en OpenVOS, ya que se gestiona de forma transparente para el sistema operativo. A continuación, puede programar un momento para sustituir la unidad de disco defectuosa y crear una nueva de repuesto. Dicho esto, consulte la Sección 11.0, «Inserciones y extracciones de unidades de disco físicas: repercusiones en el rendimiento de E/S», para obtener más información sobre las repercusiones que la extracción e inserción de una unidad física tienen en el procesamiento de E/S.
Por lo general, el rendimiento se ve ligeramente afectado cuando se ejecuta el sistema en modo degradado o en modo de recuperación.
1.3.2 RAID-10:
Un VDISK RAID-10 se compone de dos o más pares de discos RAID-1, con bloques de datos distribuidos entre todos ellos. Un VDISK RAID-10 ofrece un alto rendimiento, escalabilidad y la capacidad de soportar potencialmente múltiples fallos de unidades físicas sin perder datos. La facilidad de mantenimiento, la sobrecarga del RAID y el impacto en el rendimiento al funcionar en modo degradado o de recuperación son similares a los de un VDISK RAID-1.
1.3.3 Resumen de las características de los tipos de RAID
La tabla 2 resume las características de los tipos de RAID analizados. En ella se califican los discos virtuales (VDISK) de cada tipo en varias categorías, en una escala del 0 al 5, donde 0 significa «muy malo» y 5, «muy bueno». Solo debe comparar los valores dentro de cada fila; las comparaciones entre filas no son válidas.
Tabla 2. Características de los tipos de RAID
| Categoría | NRAID | RAID-0 | RAID-1 | RAID-10 | RAID-5 | RAID-6 |
| Disponibilidad | 0 | 0 | 3 | 5 | 4 | 5 |
| Sobrecarga del RAID | 5 | 5 | 0 | 0 | 3 | 2 |
| Rendimiento de lectura | 3 | 5 | 4 | 5 | 4 | 4 |
| Rendimiento de escritura | 3 | 5 | 3 | 4 | 2 | 2 |
| Rendimiento en modo reducido | N/A | N/A | 3 | 5 | 2 | 1 |
| Rendimiento en modo de recuperación | N/A | N/A | 3 | 5 | 2 | 1 |
2.0 Selección de un tipo de RAID
Cada tipo de RAID tiene sus ventajas e inconvenientes específicos. Al conocerlos, podrá seleccionar el tipo de RAID que mejor se adapte a su entorno. Tenga en cuenta que puede crear varios discos virtuales (VDISK) que utilicen cualquiera de los tipos de RAID compatibles con la matriz de almacenamiento ftScalable Storage, lo que le permitirá diseñar una configuración RAID óptima para su aplicación y su entorno de sistema. No es necesario utilizar el mismo tipo de RAID para todos los VDISK de su matriz de almacenamiento ftScalable.
NOTA: El hecho de que Stratusutilice un tipo de RAID y una topología de LUN específicos para el volumen del sistema OpenVOS no implica que ese sea el tipo de RAID óptimo para su aplicación o sus datos.
Para datos y aplicaciones en los que el rendimiento de escritura o la latencia no son críticos (por ejemplo, el procesamiento por lotes), o que se inclinan claramente hacia las lecturas en detrimento de las escrituras, RAID-5 es una buena opción. A cambio de aceptar un menor rendimiento de escritura y una mayor latencia, se pueden utilizar menos unidades de disco físicas para una capacidad determinada, sin dejar de lograr un alto grado de tolerancia a fallos. Sin embargo, también debe tener en cuenta el impacto que podría tener en su aplicación el funcionamiento con un VDISK en modo degradado o de recuperación. El rendimiento general de E/S y la latencia durante los modos degradado y de recuperación se ven más afectados con los tipos de RAID basados en paridad en comparación con los tipos de RAID de duplicación.
Para los datos y las aplicaciones que requieren un rendimiento de escritura óptimo con las menores latencias posibles (por ejemplo, los sistemas de procesamiento de transacciones en línea), que realizan más operaciones de escritura que de lectura, o que no pueden tolerar una disminución del rendimiento en caso de fallo físico de una unidad, los tipos de RAID con duplicación (RAID-1 o RAID-10) ofrecen una solución más adecuada. Estos tipos de RAID eliminan las E/S adicionales resultantes de la penalización de «lectura antes de escritura» para los datos de paridad de RAID-5 o RAID-6, por lo que la escritura de datos es una operación sencilla. RAID-10 suele ser una mejor opción que RAID-1, ya que permite distribuir los datos en varias unidades físicas, lo que puede aumentar significativamente el rendimiento general de lectura y escritura. Sin embargo, consulte la Sección 5.0, «Discos lógicos de múltiples miembros de OpenVOS frente a los VDISK RAID-10 de ftScalable», y la Sección 6.0,«Profundidad de cola de OpenVOS y almacenamientoftScalable», para obtener información adicional sobre las colas de E/S de OpenVOS, el recuento de LUN y las consideraciones sobre la distribución de datos.
En el caso de datos y aplicaciones que puedan soportar períodos más prolongados con datos en modo simplex tras un fallo de unidad, o que no sean muy sensibles a latencias más largas, se puede considerar el uso de NRAID y RAID-0 VDISK, siempre y cuando se utilicen junto con la función de duplicación de OpenVOS. La selección de uno de estos tipos de RAID permite utilizar el menor número de unidades de disco físicas para una capacidad determinada, aunque a cambio de una menor disponibilidad. Dadas estas restricciones y las implicaciones en la disponibilidad, Stratus recomienda el uso de estos tipos de RAID.
Si no sabes si elegir un tipo de RAID basado en paridad o uno de duplicación, lo más prudente es optar por uno de los tipos de RAID de duplicación, ya que ofrecen el mejor rendimiento y las mejores características de disponibilidad en la mayoría de las aplicaciones.
3.0 División de discos virtuales (VDISK) en unidades lógicas (LUN)
Para que OpenVOS pueda utilizar un VDISK, primero debe particionarse en uno o varios LUN. Cada LUN se asigna a un disco miembro de VOS específico. Uno o varios discos miembros se combinan para formar un único disco lógico de OpenVOS.
Aunque la matriz de almacenamiento ftScalable permite dividir un VDISK en varios LUN, esto puede provocar una pérdida significativa de rendimiento que afecta tanto al rendimiento de E/S como a la latencia de todos los LUN de ese VDISK. Por ello, Stratus recomienda configuraciones que utilicen varios LUN por VDISK para los datos de los clientes.
Existen varias razones que explican las pérdidas de rendimiento observadas al ejecutar configuraciones de VDISK con múltiples LUN, pero las principales son la contienda por el disco y los desplazamientos del cabezal. Cada vez que la matriz de almacenamiento ftScalable tiene que atender una solicitud de E/S dirigida a uno de los LUN de una configuración de VDISK con múltiples LUN, debe desplazar los cabezales de la unidad de disco físico. Cuantos más LUNs compongan un VDISK, mayor será el movimiento de los cabezales. Cuanto mayor sea el movimiento de los cabezales, mayores serán las latencias a medida que aumenta la contienda por el disco. Recuerde que, en última instancia, todas las operaciones de E/S deben ser gestionadas por las unidades de disco físicas que componen el VDISK; la memoria caché de la matriz no puede sustituir a esta E/S física.
Stratus realizado pruebas de rendimiento que demuestran que el rendimiento agregado de E/S de un VDISK de 4 LUN es aproximadamente la mitad del rendimiento del mismo VDISK configurado como un único LUN, mientras que la latencia media puede ser más de cuatro veces mayor.
Los gráficos 1 y 2 muestran el impacto que tiene en el rendimiento el uso de varios LUN por VDISK. Estos gráficos muestran el total de operaciones de E/S de escritura por segundo (IOPS) y las latencias máximas en milisegundos (ms) observadas al utilizar un VDISK RAID-5 de 4 unidades configurado con uno, dos o tres LUN.
NOTA: Estos gráficos se basan en los resultados de pruebas de laboratorio Stratus en condiciones controladas. Los resultados reales pueden variar.
Gráficos 1 y 2. Impactos en el rendimiento de múltiples LUN por VDISK
4.0 Asignación de discos lógicos de OpenVOS a LUN
El método más sencillo consiste en asignar cada disco miembro de un disco lógico de OpenVOS a un LUN. Si necesita un disco lógico de VOS que ocupe más espacio que un solo LUN, o si desea aprovechar las ventajas de rendimiento que ofrece la distribución en bandas, puede crear un disco lógico de VOS con varios miembros, en el que cada disco miembro sea un único LUN.
La figura 1 muestra la relación entre las unidades de disco físicas, los VDISK y los LUN de la matriz de almacenamiento ftScalable Storage y los discos lógicos de OpenVOS. Se trata de un ejemplo de un disco lógico sencillo de OpenVOS, compuesto por dos discos miembros, en el que cada disco miembro es un único VDISK/LUN RAID1 en una matriz de almacenamiento ftScalable Storage.
5.0 Discos lógicos de varios miembros de OpenVOS frente a discos lógicos RAID-10 de ftScalable
Actualmente existen diversas formas de implementar el striping en OpenVOS. Antes del lanzamiento de ftScalable Storage, el único método disponible consistía en utilizar varias unidades de disco físico configuradas como un disco lógico VOS de varios miembros. Con la llegada de ftScalable Storage, es posible crear VDISKs RAID-10 en los que la matriz se encarga de todo el striping, o incluso una combinación de ambos métodos, uniendo varios LUN, cada uno de los cuales es un VDISK, en un único disco lógico VOS de varios miembros.
Si desea utilizar la distribución en bandas, Stratus emplear discos virtuales (VDISK) de tipo RAID sin distribución en bandas (por ejemplo, RAID-1 o RAID-5), con un único LUN por VDISK, y combinarlos en discos lógicos VOS de varios miembros. Esto permite a OpenVOS mantener una cola de disco independiente para cada LUN, lo que maximiza el rendimiento y minimiza la latencia. Dicho esto, consulte la Sección 6.0,«Profundidad de cola de OpenVOS y almacenamientoftScalable», para conocer algunas consideraciones relativas al número de LUN asignados y las posibles implicaciones en el rendimiento.
6.0 Profundidad de cola de OpenVOS y almacenamiento ftScalable
Todas las matrices de almacenamiento, las unidades de disco físicas, los adaptadores HBA de Fibre Channel y los sistemas operativos modernos cuentan con colas de distintos tamaños para las solicitudes de E/S. La profundidad de la cola define básicamente cuántas solicitudes de E/S distintas pueden estar pendientes (en cola) para un dispositivo concreto en un momento dado.
Se produce una situación de cola llena cuando un dispositivo está extremadamente ocupado y no puede añadir más solicitudes de E/S a su cola. Cuando se da esta situación, las nuevas solicitudes de E/S se interrumpen y se vuelven a intentar hasta que vuelva a haber espacio en la cola. Esto provoca un aumento de la latencia de E/S, un aumento de los tiempos de respuesta de las aplicaciones y una disminución del rendimiento de E/S.
OpenVOS mantiene una cola independiente con una profundidad predeterminada de doce para cada LUN. Cada puerto de host (Fibre Channel) de la matriz de almacenamiento ftScalable cuenta con una única cola con una profundidad de 128.
En configuraciones de OpenVOS con un gran número de LUN, es posible que las colas de los puertos del host en la matriz de almacenamiento ftScalable se saturen con un número relativamente pequeño de LUN muy activas. Esto hace que las solicitudes de E/S de otras LUN reciban un estado de cola llena, lo que provoca retrasos tanto en ellas como en su aplicación. Debe equilibrar cuidadosamente el número de LUN utilizados en su configuración y, si es necesario, consultar con Stratus ajustar la configuración de la profundidad de la cola de OpenVOS según sea necesario.
7.0 Asignación de archivos a discos lógicos de VOS
Siempre que sea posible, asigne los archivos de acceso aleatorio y los de acceso secuencial a discos lógicos distintos. Mezclar ambos tipos de acceso a archivos en un mismo disco lógico aumenta el tiempo en el peor de los casos (latencia máxima) necesario para acceder a los archivos de acceso aleatorio y reduce el rendimiento máximo posible de los archivos de acceso secuencial. Tenga en cuenta también que puede utilizar un tipo de RAID diferente para cada disco lógico, a fin de adaptarse mejor al tipo de acceso de E/S.
8.0 Equilibrio de VDISK entre controladores de almacenamiento
La matriz de almacenamiento ftScalable Storage cuenta con un diseño de controladores de almacenamiento activo-activo, en el que dos controladores procesan activamente las operaciones de E/S. Sin embargo, cada VDISK se asigna a un controlador de almacenamiento específico en el momento de su asignación: bien al controlador A, bien al controlador B. Todas las operaciones de E/S de un VDISK concreto son gestionadas por el controlador de almacenamiento asignado. Si no se especifica qué controlador se desea asignar a un VDISK concreto, la matriz de almacenamiento ftScalable Storage los asigna de forma rotativa, alternando entre los dos controladores.
Aunque esto puede equilibrar el número de discos VDISK entre los dos controladores de almacenamiento, es posible que no garantice que la carga de trabajo de E/S se distribuya de manera uniforme. Por ejemplo, supongamos que tiene 6 discos virtuales (VDISK) en su configuración, denominados VDISK1 a VDISK6. VDISK1 y VDISK3 gestionan todos sus datos primarios en línea y ambos tienen una carga de E/S muy intensa, mientras que el resto de los discos virtuales gestionan datos de archivo fuera de línea y están mucho menos ocupados.
Si no has asignado explícitamente los discos virtuales (VDISK) a los controladores, acabarás teniendo los discos VDISK1, VDISK3 y VDISK5 asignados al controlador A, mientras que los discos VDISK2, VDISK4 y VDISK6 estarán en el controlador B. Esto provocaría un desequilibrio en la carga de E/S entre los dos controladores de almacenamiento.
Debe tener en cuenta las cargas de trabajo de E/S estimadas al asignar sus discos virtuales (VDISK) y, si es necesario, asignar manualmente discos virtuales específicos a los controladores durante el proceso de creación de los discos virtuales. Si observa que su carga de trabajo cambia o que la asignación de E/S está desequilibrada, puede reasignar un disco virtual existente a un nuevo controlador de almacenamiento.
PRECAUCIÓN: El cambio de controlador de un VDISK es una operación que provoca interrupciones y no puede realizarse sin afectar temporalmente al acceso a los datos mientras el VDISK se traslada entre los dos controladores y se reasigna el número de LUN. Esto no puede realizarse en discos lógicos OpenVOS que estén en línea. Consulte con Stratus ayuda antes de realizar esta operación.
9.0 Configuraciones de VDISK único
Aunque es posible crear un único disco virtual (VDISK) de gran tamaño en una matriz de almacenamiento ftScalable, se recomienda evitarlo, ya que esto tiene consecuencias que afectan al rendimiento y no es una práctica recomendada por Stratus.
Como se ha descrito anteriormente, cada matriz de almacenamiento ftScalable Storage cuenta con dos controladores de almacenamiento que funcionan en modo activo-activo. Cada VDISK se asigna a un controlador de almacenamiento específico, que se encarga de gestionar y ejecutar todo el procesamiento de E/S de ese VDISK. En una configuración con un solo VDISK, se reduce a la mitad el rendimiento total disponible de la matriz de almacenamiento ftScalable Storage, ya que solo uno de los dos controladores de almacenamiento procesará todas las solicitudes de E/S.
En las configuraciones de OpenVOS, existe una cola independiente de solicitudes de E/S de disco para cada LUN. Al disponer de un único VDISK, se reduce la capacidad de OpenVOS para enviar solicitudes de E/S en paralelo a la matriz de almacenamiento ftScalable, lo que vuelve a reducir el rendimiento global de E/S y aumenta la latencia.
10.0 Repercusiones del dimensionamiento de VDISK/LUN en OpenVOS
10.1 Capacidad bruta frente a capacidad útil
El sistema operativo OpenVOS utiliza metadatos para garantizar el máximo nivel de integridad de los datos almacenados en disco. Estos metadatos se almacenan en un sector físico independiente de los propios datos. Como resultado, OpenVOS utiliza nueve sectores físicos para almacenar cada ocho sectores de datos utilizables.
Al configurar discos virtuales (VDISK) y unidades lógicas (LUN) ftScalable, recuerde que el tamaño que se muestra en OpenVOS corresponde a la capacidad bruta y no incluye la sobrecarga de metadatos. La capacidad útil es aproximadamente 8/9 (el 88 %) del tamaño físico bruto del disco virtual o la unidad lógica. Además, OpenVOS reserva aproximadamente 1,1 GB de espacio para la sobrecarga de partición.
OpenVOS suele utilizar el almacenamiento en un LUN redondeado al múltiplo de 5 GB más cercano. Esto permite asociar LUN de tamaños ligeramente diferentes. La única excepción a este redondeo se da en el caso de los LUN que coinciden exactamente con el tamaño de determinados tipos de discos legacy (por ejemplo, un D913 o un D914).
10.2 Segmentos de disco de OpenVOS, dimensionamiento de LUN y número de LUN
OpenVOS admite un máximo de 254 segmentos de disco direccionables por módulo VOS, y cada segmento de disco puede abarcar aproximadamente 34 GB de almacenamiento. Esto se traduce en un máximo de unos 8,6 TB (terabytes) de almacenamiento direccionable en modo dúplex en OpenVOS. Cada disco lógico de OpenVOS ocupa al menos un segmento de disco.
Es necesario tener en cuenta estas dos limitaciones a la hora de asignar el tamaño y el número de VDISK y LUN. Dado que cada disco lógico requiere al menos un segmento, el uso de muchos VDISK / LUN pequeños puede reducir sustancialmente la capacidad de almacenamiento máxima total que se puede configurar en su sistema OpenVOS. Para maximizar aún más la cantidad de almacenamiento configurable en su sistema OpenVOS, cree LUN con un tamaño que sea un múltiplo entero de 34 GB utilizables (38,6 GB brutos) a fin de minimizar el número de segmentos de disco necesarios para un disco lógico específico.
10.3 Restricciones de POSIX sobre el tamaño de los discos lógicos
El número de miembros del disco y el tamaño total de un disco lógico VOS determinan el tamaño de los números de inodo generados que utilizan las aplicaciones POSIX. En las versiones actuales de VOS, ese valor está limitado a 32 bits, lo que permite un tamaño de disco lógico de aproximadamente 545 GB. Si se supera ese límite, el comando `initialize_disk` de VOS genera una advertencia indicando que esto podría suponer un problema de compatibilidad para las aplicaciones POSIX existentes.
Si todas sus aplicaciones POSIX que acceden a discos lógicos se han recompilado en OpenVOS 17.1 con el símbolo del preprocesador _VOS_LARGE_INODE definido, y se han vuelto a vincular con las rutinas de tiempo de ejecución POSIX de OpenVOS 17.1 que admiten números de inodo tanto de 32 como de 64 bits, no hay ningún problema. El mensaje de advertencia para ese disco puede ignorarse o suprimirse añadiendo la opción -no_check_legacy_inodes al comando initialize_disk en OpenVOS versión 17.1 y posteriores.
Para obtener más información, consulte los documentos «Boletín de lanzamiento de software: OpenVOS versión 17.1 (R622-01)» y «Administración del sistema OpenVOS: Administración de discos y cintas (R284-12)».
11.0 Inserción y extracción de unidades de disco físico: repercusiones en el rendimiento de E/S
La matriz de almacenamiento ftScalable permite insertar y extraer unidades de disco físicas en línea sin necesidad de apagar la matriz ni de detener el host o la aplicación. Una vez insertadas o extraídas una o varias unidades, la matriz de almacenamiento ftScalable debe llevar a cabo un proceso de reasignación de la topología de discos físicos subyacente para determinar si hay unidades de disco físicas reubicadas, extraídas o recién insertadas. A este proceso se le denomina «reanálisis».
El sistema de almacenamiento ftScalable Storage realiza estos nuevos escaneos de forma automática, sin necesidad de que el operador introduzca ningún comando manualmente. Mientras se lleva a cabo este proceso de nuevo escaneo, es posible que las solicitudes de E/S pendientes se retrasen temporalmente hasta que haya finalizado.
En la primera generación de la matriz de almacenamiento ftScalable, la inserción de una unidad podía provocar múltiples retrasos de E/S de entre 4 y 7 segundos durante un periodo de aproximadamente 40 segundos. La extracción de una unidad suele provocar dos retrasos de E/S de entre 3 y 11 segundos durante un periodo de unos 15 segundos.
Con la última generación de la matriz ftScalable Storage G2, los retrasos en las operaciones de E/S provocados por la inserción o extracción de unidades son ahora de 3 segundos o menos.
NOTA: Estos son los resultados de las pruebas de laboratorio Stratus , realizadas en condiciones controladas con las últimas versiones de firmware y con las configuraciones máximas de discos físicos (3 chasis por matriz con 36 unidades para la matriz ftScalable Storage de primera generación, o 72 unidades para la matriz ftScalable Storage G2). Los resultados reales pueden variar en función de su configuración específica y de la carga de trabajo.
Existen varias recomendaciones que pueden minimizar el impacto que los retrasos de E/S que se producen durante el procesamiento de reexploración podrían tener en su aplicación, que es sensible a la latencia.
- Configure al menos una unidad de disco físico como unidad de repuesto y utilice VDISKs con RAID tolerante a fallos. Al asignar una unidad de repuesto y utilizar tipos de RAID tolerantes a fallos, la matriz de almacenamiento ftScalable puede eliminar automáticamente un disco físico en mal estado o defectuoso de un VDISK e iniciar el proceso de recuperación sin necesidad de insertar o retirar ninguna unidad, lo que evita tener que volver a escanear el sistema. Puede sustituir la unidad defectuosa durante un periodo menos crítico.
- Si se utilizan discos VDISK de tipo RAID sin tolerancia a fallos (RAID-0, NRAID), SRA recomienda crear un disco VDISK adicional como disco de reserva. Este disco VDISK de reserva se puede utilizar como disco de sustitución y volver a duplicar mediante la función de duplicación de OpenVOS para garantizar la redundancia. Esto permite sustituir la unidad defectuosa durante un periodo menos crítico.
- No mueva las unidades físicas para mantener las posiciones específicas de las ranuras del chasis tras las operaciones de mantenimiento. El diseño de la matriz de almacenamiento ftScalable Storage no requiere que las unidades físicas de un VDISK permanezcan en las mismas posiciones de las ranuras del chasis que tenían en el momento de su asignación.
- No retire físicamente las unidades de disco marginales o defectuosas hasta que haya recibido una unidad de sustitución y esté lista para instalarse al mismo tiempo. Al coordinar la retirada y la inserción físicas de las unidades, podrá minimizar el número de veces que se lleva a cabo un proceso de reanálisis, ya que en un solo proceso de reanálisis pueden producirse múltiples cambios en la topología de las unidades.
Resumen
La combinación del sistema operativo OpenVOS con las matrices de almacenamiento ftScalable le ofrece un entorno de almacenamiento robusto, escalable y flexible para alojar sus aplicaciones más críticas. Al conocer las ventajas y los inconvenientes de los distintos tipos de RAID, las topologías de LUN y las opciones de configuración disponibles, podrá crear una estructura de almacenamiento óptima que satisfaga sus necesidades empresariales, de rendimiento y de disponibilidad.