EonStor DS Automated Storage Tiering EonStor DS Automated Storage Tiering Application Note Version: 1.0 DE Updated: - Allgemein: Diese "Application Note" stellt Infortrends Automated Storage Tiering Technologie für EonStor DS-Systeme vor, gibt dem Anwender einen Einblick in die Funktionsweise und zeigt seine Vorteile auf. 1 Infortrend, ESVA, EonStor, EonNAS, and EonPath are trademarks or registered trademarks of Infortrend. All other marks and names mentioned herein may be trademarks of their respective owners. The information contained herein is subject to change without notice. Content provided as is, without express or implied warranties of any kind.
Inhaltsverzeichnis Einführung... 3 Produkte auf die sich dieses Dokument bezieht... 3 Storage Tiering Eine kurze Einführung... 3 Warum Automated Storage Tiering?... 4 Daten in einem ebenen basierten Volumen... 5 Automatisierte Datenmigration... 5 Definition der Ebenen Migration... 6 Kapazitätsverhältnisse... 7 Optimierte Storage Leistung... 8 Mit und ohne Storage Tiering... 8 Daten Priorisierung... 8 Automatisierung... 9 Storage Tiering Empfehlung... 9 SSD Wear Leveling... 10 SSD Status Benachrichtigung... 10 Ü berprüfen der SSD Lebenserwartung... 11 Zusammenfassung... 12 Hinweis: Der Datendienst Automated Storage Tiering kann über eine separat zu erwerbende Lizenz aktiviert werden. Eine detaillierte Beschreibung der Einrichtung und eine Anleitung zur Lizenzaktivierung finden Sie in der Bedienungsanleitung, die mit Ihrem System geliefert wurde oder besuchen Sie Infortrend auf YouTube, um weitere Informationen zu erhalten: https://www.youtube.com/user/infortrendchannel/search?query=tiering Die neuesten Produktinformationen finden Sie auf unserer offiziellen Website: http://www.infortrend.com 2
Einführung Produkte auf die sich dieses Dokument bezieht EonStor DS Serie Storage Tiering Eine kurze Einführung Storage Tiering bedeutet Datenblock Priorisierung und Zuweisen dieser priorisierten Datenblöcke zu verschiedenen Kategorien und Arten von Speichermedien, um die Speicherauslastung zu optimieren. Datenkategorien können auf Basis von Preis-/Leistungserwägungen, Leistungsanforderung, Nutzungshäufigkeit und anderen generiert werden. Die Hauptunterschiede zwischen den verschiedenen Storage Tiering Architekturen liegen darin, ob die Abstufung dateibasiert oder blockbasiert realisiert ist und ob es sich um host-basiertes oder speicher-basiertes Storage Tiering handelt. Eine weitere wichtige Unterscheidung ist die zwischen software- und hardwarebasierten Implementierungen. Heute helfen eingebettete Algorithmen Datenblöcke zu klassifizieren und zu bestimmen, welcher Priorität sie zugeordnet werden. Nach der automatischen Klassifizierung übernehmen automatische Datenmigrationsprozesse die Funktion Datenblöcke zwischen den verschiedenen Arten von Speichermedien zu bewegen, so dass die Storage Tiering Architektur vollständig optimiert wird und bleibt. EonStor DS Storage-Systeme bieten blockbasiertes Storage Tiering, das als Datendienst in die Hardware implementiert ist. Infortrends Automated Storage Tiering bietet bis zu 4 verschiedene Speicherebenen, denen unabhängig voneinander ein RAID Level zugewiesen werden kann. Infortrends Automated Storage Tiering nutzt vollständig die Vorteile verschiedener Speichermedien, angefangen bei SATA HDDS bis zu SAS SSDs. Abbildung 1: EonStor DS Automated Storage Tiering Infortrends Automated Storage Tiering ermöglicht es, unter Berücksichtigung von Laufwerkstyp und RAID Level Datenblöcke Ebenen flexibel zu zuweisen. 3
Warum Automated Storage Tiering? Die folgende Tabelle zeigt eine Zusammenfassung der Vorteile von Automated Storage Tiering: Automated Storage Tiering Ohne Mit Preis / Leistung Hoch Niedrig Preis / Speicherkapazität Hoch Niedrig Verwaltungsaufwand Hoch Niedrig Raumnutzung Niedrig Hoch Energieverbrauch Hoch Niedrig 1. Leistung: Beste Performance für Anwendungen mit hoher Schreib / Lese-Rate, durch Provisioning und die Verwendung von leistungsoptimierten Laufwerken (z.b. SSD) in einer Ebene. 2. Kosten: Niedrigere Betriebskosten unter Verwendung von (in der Regel) kostengünstigeren kapazitätsoptimierten Laufwerken (z.b. SATA) in einer Ebene. Dies dient dann in erster Linie zur Langzeitarchivierung von Daten. 3. Effizienz: Eine effizientere Speicherinfrastruktur im Hinblick auf die Einfachheit der Verwaltung (z.b. Speicherkonsolidierung, Virtualisierung und Datenmanagement). 4. Flexibilität In Abhängigkeit von der Funktion und Wichtigkeit der Daten die gespeichert werden, kann ein Unternehmen seine Daten basierend auf Zuverlässigkeitsfaktoren verwalten. Zum Beispiel kann ein Unternehmen Spiegelung und Replikation als geeignete Strategie für unternehmenskritische Daten ansehen und zum Beispiel RAID 3, 5 oder 6 für weniger kritische Daten berücksichtigen. 4
Daten in einem ebenen basierten Volumen Datenblöcke mit einer sehr hohen Schreib/Lese-Rate: Wird die Schreib/Lese-Leistung berücksichtigt, werden die Datenblöcke vom Host immer auf die oberste Ebene (0) geschrieben, soweit Speicherplatz vorhanden ist. In großem Umfang, zur Archivierung vorbereitete Datenblöcke: Wird die Speicherkapazität berücksichtigt, werden die Datenblöcke auf niedrigeren Ebenen mit größerer Speicherkapazität gespeichert. Automatisierte Datenmigration Eine automatisierte Datenmigration sorgt dafür dass Datenblöcke dynamisch auf der Grundlage der tatsächlichen Nutzung, ohne komplexe und manuell gesteuerte Prozesse gesichert werden. Das System analysiert automatisch die Datenblöcke (basierend auf Zugriffshäufigkeit, des Alters oder der Aufbewahrungsdauer) und verschiebt sie entsprechend auf die optimalen Speicherebenen. Typischerweise passieren Datenblöcke bei Tiering und Migration zuerst die höchste Ebene. Wird dann die Ebenen-Migration auslöst, werden die Datenblöcke zwischen verschiedenen Ebenen verschoben, um sie dann auf der geeignetsten Ebene zu speichern. Migration basiert auf einem Algorithmus, der das Alter der Datenblöcke (wie lange sie innerhalb des Speichersystems vorhanden sind) und die Datennutzung berücksichtigt. Dieser Algorithmus spiegelt den Status der Datenblöcke wieder und bestimmt welche Blöcke auf eine höhere oder niedrigere Ebene verschoben werden oder nicht. Das Sub-Volumen Tiering der EonStor DS Storage-Systeme kann Datenblöcke eines logischen Volumens, in Abhängigkeit von der Zugriffshäufigkeit zwischen den Ebenen verschieben ohne das übergeordnete Volumen zu zerstören (Nur Thin Provisioning Partitionen). Das Verhältnis der verschiedenen Ebenen zueinander wird dynamisch auf Basis der Migrationsergebnisse angepasst. Eine Full-Provisioning-Partition kann sich nur in einer Ebene (Sub-Volume Tiering wird nicht unterstützt) befinden. Die Ebenen-Migration wird manuell oder per Zeitplan initiiert. Einmal ausgelöst, übernimmt das System und führt die Migration basierend auf dem oben erwähnten Algorithmus durch. Abbildung 2: Die Ebenen Kapazität wird immer gleichmäßig verteilt 5
Definition der Ebenen Migration 1. Alle Datenblöcke werden zuerst in der höchsten Ebene des Speicherpools abgelegt. 2. Daten Priorisierung wird anhand von Zugriffsrate und Aufenthaltsdauer ermittelt. 3. Neu geschriebene Datenblöcke mit einer häufigen Schreib/Lese-Rate werden als "hot-data" markiert. 4. "hot-data" hat bei der Migration eine höhere Aufenthaltspriorität in der höchsten Ebene. Abbildung 3: Alle Datenblöcke werden zuerst in der höchsten Ebene abgelegt. Abbildung 4: "hot-data" verbleibt bei der Migration in der höchsten Ebene. Datenblöcke mit geringerer Zugriffsrate und / oder einer kürzeren Aufenthaltsdauer werden in niedrigere Ebenen verschoben. Generell werden alle Datenblöcke zuerst in der höchsten Ebene abgelegt, bis keine Speicherkapazität mehr vorhanden ist. Alle weiteren Datenblöcke werden in niedrigeren Ebenen abgelegt. Das Verfahren hierzu bleibt gleich, ist in der Ebene keine Speicherkapazität mehr vorhanden, werden die Datenblöcke in die nächst niedrigere Ebene geschrieben. Abbildung 5: Reservierte Speicherkapazität Wird die Ebenen Migration initiiert werden 10% der Datenblöcke der höchsten Ebene in die nächste niedere Ebene verschoben. Dieses stellt sicher das in der höchsten Ebene immer Speicherkapazität für die Aufnahme von neuen Datenblöcken vorhanden ist. 6
Kapazitätsverhältnisse Das Kapazitätsverhältnis der verschiedenen Ebenen zueinander wird durch die erstmalige Ebenen Migration definiert. Für vier Ebenen (ein logisches Volumen mit Thin Provisioning) wird jeder Ebene 25% der zur Verfügung stehenden Kapazität zur Verfügung gestellt. Bei zwei Ebenen wird jeder Ebene 50% der verfügbaren Kapazität zur Verfügung gestellt, bei einer Ebene (ein logisches Volumen mit Thin Provisioning oder Full Provisioning) 100%. Die Ebenen Migration kann manuell oder nach Zeitplan ausgelöst werden. Die Migrationspriorität kann eingestellt werden, um zum Beispiel die Systembelastung durch die Migration zu minimieren (NIEDRIG) oder um die Migration zu beschleunigen (HOCH). Abbildung 6: Auswirkungen der Migrationspriorität auf die Systemleistung 7
Optimierte Storage Leistung Automated Storage Tiering verhilft zu deutlich optimierter Speicherleistung. Die Auslastung wird durch die effiziente Integration von verschiedenen Laufwerkstypen, entsprechenden RAID Leveln und der Migration der Datenblöcke in die optimalen Ebenen verbessert. Mit und ohne Storage Tiering Abbildung 7: Leistung und Kapazität mit verschiedenen Laufwerkstypen Daten Priorisierung Das Ziel des automatisierten Storage Tiering ist es, durch Daten Priorisierung und Migration die Speicherauslastung zu optimieren. Abbildung 8: Die weniger aktiven Datenblöcke werden automatisch in die nächst niedrigere Ebene migriert. 8
Automatisierung Die effizientere Speicherinfrastruktur und die automatisierte Daten Priorisierung vereinfachen die Verwaltung (z.b. Speicherkonsolidierung, Virtualisierung und Datenmanagement). Effizienter genutzte Speicherressourcen können den tatsächlichen Speicherplatzbedarf reduzieren und kostengünstigere Laufwerke (z.b. SATA) in den niedrigeren Ebenen die Betriebskosten senken. Abbildung 9: Automatisiertes Storage Tiering verringert Verwaltungsaufwand und Kosten Storage Tiering Empfehlung Um alle Möglichkeiten des automatisierten Tiering nutzen zu können empfehlen wir folgende Vorgehensweise: Erstellen Sie vier Ebenen in einem logischen Volumen. Diese Einstellung ist geeignet um diverse Anwendungsanforderungen abzudecken. Die Daten können in einem einzelnen logischen Datenträger konsolidiert werden. Abbildung 10: Hohe Leistung plus große Speicherkapazität mit Storage Tiering in 4 Ebenen Für EonStor DS-Systeme, ohne Storage Tiering Unterstützung, erstellen Sie ein logisches Volumen mit einem Laufwerkstyp und einem geeigneten RAID-Level. Um verschiedene Laufwerkstypen einzusetzen, muss pro Laufwerkstyp ein logisches Volumen erstellt werden. 9
SSD Wear Leveling Die Wear-Leveling-Technologie in NAND-Flash Speichern ist eine Technik, die von den SSD-Anbietern entwickelt wurde um den SSD-Lebenszyklus zu verlängern. Flash-Speicher ist nur endlich beschreibbar. Das blockweise Löschen des Speichers, das zum Wiederbeschreiben notwendig ist führt zu einer Abnutzung. Das führt dazu, dass wenn laufend Daten an einer bestimmten logischen Adresse geändert werden, ohne Wear Leveling der zugehörige Block auf der SSD schneller defekt würde als andere Blöcke. Mit Wear Leveling schreibt der SSD Controller diese geänderten Daten immer auf unterschiedliche physikalische Blöcke der SSD. Somit werden alle Blöcke der SSD gleichmäßiger beschrieben. Die Lebenserwartung der SSD steigt. SSD Status Benachrichtigung Um die Lebenserwartung der verwendeten SSDs zu überwachen integriert SANWatch eine konfigurierbare Benachrichtigungsfunktion. Hier kann der Schwellwert eingestellt werden, wann eine Benachrichtigung erfolgen soll. Standardmäßig liegt der Wert bei 10%. Abbildung 11: Benachrichtigungseinstellung für die SSD Lebenserwartung 10
Ü berprüfen der SSD Lebenserwartung Der aktuelle Status jeder eingesetzten SSD kann innerhalb von SANWatch in diversen Fenstern eingesehen werden. Abbildung 12: SSD Lebenserwartung von der Gehäuseansicht aus Abbildung 13: SSD Lebenserwartung von der Laufwerks Detailseite aus 11
Abbildung 14: SSD Lebenserwartung von der SSD Cache-Pool Seite aus Zusammenfassung Storage Tiering vereinfacht und reduziert die Verwaltung von Speichersystemen. Bei herkömmlichen Speichersystemen müssen IT-Administratoren die Datenmigration manuell konfigurieren und die Datenblöcke manuell zuordnen. Mit dem automatisierten Storage-Tiering werden alle diese Vorgänge automatisch ausgeführt, der Verwaltungsaufwand gesenkt und die Betriebskosten reduziert. Infortrends Automated Storage Tiering der EonStor DS Serie ist sowohl eine sehr flexible und als auch kostengünstige Lösung. Sie kombiniert Leistung und Speicherkapazität, um Daten effizienter zu verwalten und die Datenintegrität jederzeit sicher zu stellen. 12