На протяжении десятилетий прогресс технологий хранения измерялся главным образом емкостью и скоростью. Теперь это не так. В последнее время привычные критерии были дополнены и даже заменены новыми сложными технологиями и методологиями, которые делают хранение более гибким и интеллектуальным, упрощая управление им.
Предстоящий год обещает нам настоящий прорыв на стабильном еще не так давно рынке хранения данных. Руководители ИТ-служб ищут способы, которые позволили бы им эффективнее справляться с наплывом данных, которые генерируются искусственным интеллектом, устройствами Интернета вещей и многочисленными другими источниками. Перечислим пять технологий, которые обещают в 2020 году наиболее серьезный прорыв, а их внедрение на предприятиях продолжает набирать обороты.
Программно-конфигурируемое хранение
Возможность перехода на программно-конфигурируемое хранение (software-defined storage, SDS) рассматривают все больше предприятий, привлекаемых преимуществами автоматизации, а также повышения гибкости, емкости хранения и эффективности персонала.
SDS отделяет ресурсы хранения от базового оборудования. В отличие от обычных подключаемых к сети систем хранения (network-attached storage, NAS) или сетей хранения (storage area network, SAN) технология SDS проектировалась для работы с любыми x86-системами массовой архитектуры. Внедрение SDS повышает уровень интеллектуальности при взаимодействии рабочей нагрузки со средствами хранения, гибкость потребления ресурсов хранения и масштабируемость в реальном времени.
«Технологии SDS обеспечивают виртуализацию доступных ресурсов хранения и реализуют упрощенный интерфейс управления хранилищем, в котором различные пулы хранения представлены в виде единого ресурса», – пояснила Синди Ляшапель, главный консультант компании ISG.
SDS предлагает абстрацию, мобильность, виртуализацию, а также управление ресурсами хранения и оптимизацию. Технология требует от менеджеров изменения представления об оборудовании, которое больше не считается самым важным элементом корпоративных систем хранения. Развертывание систем SDS в 2020 году будет обусловлено самыми разными причинами.
«Зачастую цель состоит в том, чтобы улучшить параметры операционных затрат за счет снижения административных расходов, – указала Ляшапель. – Твердотельные накопители меняют характер использования средств хранения и управления, что делает их основными кандидатами для перевода на SDS. Они предлагают более полный контроль и конфигурируемость, обеспечивая должный уровень производительности и емкости с одновременной оптимизацией порядка использования средств хранения и управления затратами».
Для максимально безболезненного перехода на SDS нужно ясное и четкое понимание потребностей приложений в емкости и производительности. Потенциальным проводникам этой идеи следует честно оценить возможности своей организации в части управления средой SDS и уровня внутренних компетенций. Во многих случаях наилучшим выбором становятся программно-аппаратные комплексы SDS, уже оснащенные необходимым оборудованием и программным обеспечением.
NVMe/NVMe-oF
Первые устройства хранения на основе флеш-памяти подключались через унаследованные интерфейсы SATA или SAS, которые разрабатывались десятилетия назад для жестких дисков. Технология NVMe (Non-Volatile Memory express), работающая поверх уровня Peripheral Component Interconnect express (PCIe), представляет собой гораздо более мощный протокол связи, специально предназначенный для высокоскоростных систем на основе флеш-памяти.
Поддерживая команды с низким уровнем задержки и параллельные очереди, NVMe позволяет увеличить производительность устройств SSD старшего класса.
«Речь идет не только о существенном по сравнению с унаследованными протоколами повышении производительности и уменьшении задержек при работе с существующими приложениями, но и о новых возможностях обработки данных в ЦОДах, облаке и на границе сети в реальном времени, – заметил доцент кафедры технологий бизнеса школы Теппера при Университете Карнеги-Меллоуна Ян Хуанг. – Эти возможности помогают предприятиям получать конкурентные преимущества в среде больших данных. NVMe имеет особую ценность для бизнеса, управляемого данными, особенно если он базируется на развивающихся технологиях и ему требуется анализ данных в реальном времени».
Одним лишь подключением флеш-накопителей возможности протокола NVMe не ограничиваются – эта технология может выступать и в качестве сетевого протокола. Появление NVMe-oF (NVMe over Fabrics) позволяет развертывать высокопроизводительные сети хранения, работающие с такими же задержками, что и устройства с прямым подключением (direct attached storage, DAS). В результате ресурсы флеш-накопителей при необходимости разделяются между серверами.
Совместное применение интерфейсов NVMe и NVMe-oF обеспечивает серьезный прирост производительности и снижение задержек по сравнению с их предшественниками – SATA и SAS.
«Это позволяет создавать новые решения, приложения и сценарии использования, которые ранее были недостижимы или стоили слишком дорого», – отметил главный аналитик компании-производителя средств хранения Viking Enterprise Solutions Ричард Эллинг. – Недостаточная устойчивость и зрелость технологии до сих пор ограничивали применение NVMe/NVMe-oF. Благодаря расширениям, например, анонсированной недавно технологии NVMe over TCP, распространение новых приложений и сценариев использования заметно ускорилось. Несмотря на довольно скромный рост на начальном этапе сегодня мы видим, что NVMe и NVMe-oF сделали большой шаг вперед, а в 2020 году ожидается дальнейшее ускорение их развертывания».
«Вычислительное» хранение
Вычислительное хранение (computational storage), подход, который позволяет выполнять определенную обработку на уровне хранения, а не в основной памяти посредством центрального процессора, привлекает сегодня внимание все большего числа ИТ-менеджеров.
Развитие искусственного интеллекта и приложений Интернета вещей требует еще большего объема высокопроизводительных средств хранения, а также дополнительных вычислительных ресурсов. Процесс перемещения данных к основному процессору дорог и малоэффективен.
«Благодаря высокопроизводительным устройствам SSD мы вот уже несколько лет наблюдаем тенденцию перемещения вычислительных ресурсов поближе к средствам хранения», – указал старший архитектор систем хранения технологического инкубатора Fujitsu Solutions Labs Пауль фон Штамвитц. Обозреватели уверены в том, что в 2020 году этот подход получит наконец массовое распространение.
Вычислительное хранение можно реализовать разными способами, начиная от использования небольших периферийных устройств, фильтрующих данные перед их отправкой в облако, и заканчивая развертыванием массивов хранения, которые обеспечивают сортировку информации в базах данных, и систем уровня стойки, преобразующих крупные наборы данных в приложения Больших Данных.
Основными технологическими драйверами концепции вычислительного хранения являются NVMe и контейнеры. «Поэтому ИТ-менеджерам нужно планировать переход на контейнерную инфраструктуру, если они еще не сделали этого, – подчеркнул фон Штамвитц. – Кроме того, имеет смысл выбирать приложения, сулящие наибольший выигрыш за счет более высокой эффективности вычислительного хранения и укреплять отношения с их поставщиками».
Память класса систем хранения
Широкое распространение памяти класса систем хранения (storage class memory, SCM) прогнозировалось еще несколько лет назад, и в 2020 году эти прогнозы должны наконец осуществиться. Несмотря на то, что про модули памяти Intel Optane, Toshiba XL-Flash и Samsung Z-SSD известно уже достаточно давно, их влияние до сих пор ощущалось не слишком заметно.
«Главное отличие сегодня заключается в том, что Intel удалось наконец обеспечить нормальное функционирование своего модуля энергонезависимой памяти Optane DCPMM, – пояснил Энди Уотсон технический директор разработчика программного обеспечения для корпоративных средств хранения Weka.io. – И теперь характер игры должен существенно измениться».
Устройства Intel сочетают в себе преимущества быстрой, но теряющей данные при отключении питания памяти DRAM, и медленных, но при этом энергонезависимых микросхем NAND. Такая комбинация позволяет объединить скорость DRAM с высокой емкостью и устойчивостью NAND.
«Технология SCM не просто быстрее альтернативных вариантов NAND на основе флеш-памяти – она быстрее в тысячи раз, – подчеркнул Уотсон. – Задержки здесь измеряются уже не в миллисекундах, а в микросекундах. Конечно, нашему коллективному разуму понадобится какое-то время, чтобы осмыслить, что означает все это для наших приложений и инфраструктуры. Авторы SCM, изначально затеявшие большую игру, будут наращивать объемы памяти. Программное обеспечение независимых разработчиков уже сейчас позволяет размещать в памяти приложения, которым благодаря Optane доступно пространство емкостью до 768 Тбайт».
При этом ЦОДы, планирующие развертывание SCM, ограничены в своих возможностях серверами, на которых установлены процессоры Intel последнего поколения, Cascade Lake. Очевидно, необходимость больших вложений является серьезным сдерживающим фактором. Однако отдача от инвестиций может оказаться настолько высока, что вызовет мощную волну масштабного обновления ЦОДов, обусловленного изменением окружающего ландшафта.
Управление хранением на основе намерений
Оценивая перспективы SDS и других последних новаций в области хранения, можно говорить о том, что в 2020 году управление хранением на основе намерений должно существенно улучшить ход планирования, проектирования и реализации архитектур хранения, особенно в организациях, которые работают в критически важных средах.
«Подходы, основанные на намерениях, позволяют добиваться высокой масштабируемости, операционной гибкости и внедрять развивающиеся технологий на годы раньше, что мы уже наблюдали в сетях, – отметил Хэл Вудс, технический директор компании Datera, разрабатывающей программное обеспечение для систем хранения корпоративного класса. – Такая тактика способна на порядок сократить сроки разработки и административные затраты по сравнению с обычным администрированием систем хранения и одновременно уменьшить число возникающих ошибок».
Управляя хранением исходя из поставленных целей, разработчик, который уже определил желаемый результат (например, «мне нужно быстрое хранилище»), не сталкивается с дополнительными административными издержками, а следовательно, может быстрее развертывать контейнеры, микросервисы и обычные приложения.
«Операторы инфраструктуры получают возможность управлять потребностями приложений и разработчиков, в том числе параметрами производительности, готовности, эффективности и размещения данных, задействуя интеллектуальные компоненты программного обеспечения для оптимизации среды данных, – указал Вудс. – Кроме того, при управлении хранением на основе намерений разработчику достаточно просто отрегулировать политики хранения, не тратя несколько дней на настройку каждого массива вручную».
Хранение данных на основе намерений становится возможным благодаря непрерывному и автономному циклу развертывания, потребления, телеметрии и анализа, дополненному применением SDS. «Система SDS позволяет использовать методы искусственного интеллекта и машинного обучения, обеспечивая достижение специфичных для клиента целей и гибкую корректировку его намерений путем налаживания обратной связи с технологиями искусственного интеллекта и машинного обучения с последующим улучшением клиентской среды», – добавил Вудс.
Недостатком управления хранением на основе намерений (intent-based storage management), как и любой другой прорывной технологии, является возможное несоответствие издержек получаемому выигрышу.
«Хранение на основе намерений нельзя считать технологией, подходящей на все случаи жизни, – предупредил Вудс. – Наибольшую ценность она представляет в дезагрегированных, масштабных, критически важных средах, где скорость разработки и операционная гибкость оказывают наиболее сильное влияние на бизнес. В небольших и менее критичных средах использования средств хранения с прямым подключением и гиперконвергентной инфраструктуры будет вполне достаточно».