في عالم اليوم ، المعلومات هي أثمن الأصول. تساعدك المعلومات على تحسين العمليات التجارية وتحليل السوق واتخاذ القرارات الإستراتيجية التي تشكل مستقبل شركتك ، وحتى بناء علاقات ثقة مع العملاء ، وزيادة ولائهم. ومع ذلك ، مع نمو حجم البيانات المعالجة ، تواجه أي مؤسسة حتما مشكلة نقص مساحة التخزين. في الحالات التي لا تأتي فيها قوة الحوسبة في المقدمة ، ولكن حجم مساحة القرص المتوفرة ، فإن أرفف قرص JBOD هي الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة لتوسيع البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات. عنهم سنتحدث في مقال اليوم.
المزايا الرئيسية لمنصة أجهزة Ultrastar Data
تقدم Western Digital نموذجين من مصفوفات Ultrastar JBOD - Data60 و Data102. هذه التعديلات متطابقة تمامًا من حيث التقنيات المطبقة فيها وتختلف عن بعضها البعض فقط في السعة ، وهو ما يشار إليه ببلاغة من خلال المؤشر العددي في الاسم: الطراز الأصغر قادرًا على استيعاب 60 SAS مقاس 3.5 بوصة (12 جيجابت / ثانية) أو SATA (6 جيجابت / ثانية) ) ، في حين أن الرائد لديه ما يصل إلى 102 محرك. وبالتالي ، يمكن لرف قرص Ultrastar Data60 تخزين ما يصل إلى 840 من بيانات RAW ، ويمكن أن تصل السعة القصوى لـ Ultrastar Data102 بالفعل إلى 1.4 بيتابايت (عند استخدام محركات الأقراص الصلبة Western Digital Ultrastar DC HC 530 بسعة 14 تيرابايت لكل منهما). في الوقت نفسه ، يمكن استخدام 24 من الفتحات المتاحة لتثبيت محركات أقراص الحالة الصلبة مع واجهة SAS أو SATA ،لتحقيق التوازن الأمثل بين السعة والأداء من خلال الاستفادة من JBOD في السيناريوهات التي يكون فيها التوافر العالي في المقدمة.
عند تصميم أرفف أقراص سلسلة Ultrastar Data ، أولينا اهتمامًا خاصًا لمكافحة الآثار السلبية للاهتزاز ودرجات الحرارة المرتفعة على عمل النظام. كانت نتيجة عمل مهندسي Western Digital هي ظهور تقنيتين مساعدتين في وقت واحد ، مما أدى إلى تحسين الخصائص التشغيلية لـ JBOD: IsoVibe و ArcticFlow. دعونا نفكر في كل منهم بمزيد من التفصيل.
تقنية منع الاهتزاز الدوراني IsoVibe
تم تصميم IsoVibe لتحييد التأثير الضار للاهتزاز الدوراني الذي يحدث عندما يدور محور دوران محرك الأقراص الثابتة على أداء المصفوفة. تذكر أنه عندما يتم إزاحة الرأس المغناطيسي عن المسار تحت تأثير العوامل الخارجية ، يضطر المتحكم الدقيق للقرص إلى بدء إجراء تحديد الموضع من جديد ، مما يؤدي إلى زيادة وقت قراءة / كتابة البيانات بشكل كبير. لذلك ، على سبيل المثال ، عندما يتعرض محرك الأقراص الثابتة العامل للاهتزاز الدوراني مع تسارع زاوي قدره 50 راديان / ثانية 2 ، يمكن أن يتجاوز فقدان الأداء عتبة 70٪. في حالة JBOD ، تصبح هذه المشكلة أكثر حدة ، نظرًا لارتفاع كثافة محركات الأقراص في حالة مضغوطة نسبيًا ، فإن تأثيرها المتبادل على بعضها البعض يزيد عدة مرات.
تهدف الحلول التكنولوجية المطبقة في إطار IsoVibe إلى منع انتشار الاهتزاز بين فتحات رف القرص ، والذي يمكن تخمينه بالفعل من اسم التقنية نفسها ، وهو اختصار للعبارة الإنجليزية "معزولة عن الاهتزاز". لذلك ، أثناء تصميم Ultrastar Data ، تخلينا تمامًا عن استخدام المثبتات اللولبية: الآن يتم إصلاح محركات الأقراص باستخدام زلاجات صغيرة ماصة للصدمات ، والتي لا تبسط عملية تثبيت الأقراص واستبدالها فحسب ، بل تقلل أيضًا بشكل كبير من تأثير الرنين داخل العلبة وتوطين الاهتزاز في واحد حجرة.
تساهم الموصلات المعزولة بالاهتزاز الموجودة على اللوحة الخلفية لـ JBOD أيضًا في الانزلاق المثبط للاهتزاز ، مما يقلل من انتشار الاهتزازات الميكانيكية عالية التردد بسبب الفتحات الموجودة في لوحة PCB.
تعمل الفتحات الموجودة في لوحة PCB ذات اللوحة الخلفية على تقليل انتشار الاهتزاز داخل JBOD.
تكمل البرامج الثابتة الذكية لوحدات التحكم الدقيقة للقرص الصلب من Western Digital Ultrastar ، والتي نوصي باستخدامها مع مصفوفات JBOD ، التي تدعم تقنية RVS (حماية الاهتزاز الدوراني) ، الصورة. تراقب خوارزمية متخصصة الإشارات القادمة من مقاييس التسارع المدمجة متعددة المحاور وتحسب قوى التعويض المطلوبة لتصحيح مسار حركة وحدة الرأس المغناطيسية في الوقت الفعلي.
كيف يعمل تعويض الاهتزاز الدوراني RVS
بالمقارنة مع محركات الأقراص الثابتة التقليدية ، توفر محركات الأقراص التي تدعم RVS ما يصل إلى 20 ضعفًا من مكاسب الأداء ، حتى في ظروف التشغيل الأكثر تطلبًا.
نظام التبريد ArcticFlow
تم حل مشكلة أخرى معروفة جيدًا تتعلق بأرفف الأقراص ، وهي ارتفاع درجة حرارة محركات الأقراص الموجودة في الصفوف الخلفية ، بنجاح بفضل بنية الهيكل الفريدة ، التي حصلت على الاسم التجاري ArcticFlow. كما هو الحال مع الاهتزازات ، عندما يتعلق الأمر بتبريد الهواء ، فإن المشكلة الرئيسية هي الترتيب الكثيف للغاية لمحركات الأقراص في عدة صفوف. ونظرًا لأن معظم الطرازات تقوم بتدوير الهواء من مقدمة الهيكل إلى الخلف ، مروراً بالصفوف الأولى ، فإن الهواء يسخن ، ونتيجة لذلك تقل كفاءة التبريد في الصفوف الخلفية بشكل كبير.
Ultrastar Data يحل هذه المشكلة على النحو التالي. ينقسم رف القرص إلى منطقتي تبريد (4 صفوف لكل منهما) ، معزولتين عن بعضهما البعض. تتم إزالة تدفقات الهواء التي توفر التهوية للمنطقة الأمامية من الجسم من خلال القنوات الالتفافية التي تدور حول المقصورة الخلفية على الجانبين. بالنسبة للصفوف الخلفية ، يتم توفير مجرى هواء منفصل لتبريدها ، يقع في الوسط ، يتدفق الهواء منه مباشرة إلى الصفوف الخلفية للمراكم ، من الخامس إلى الثامن. بالإضافة إلى ذلك ، يتم توفير تدفق منفصل للهواء البارد مباشرة إلى مصادر الطاقة ووحدات الإدخال / الإخراج الموجودة في الخلف.
نمط دوران الهواء داخل أرفف أقراص Ultrastar Data
ساعد هذا التصميم في تحقيق نتائج مبهرة حقًا. قلل ArcticFlow بشكل كبير من فرق درجة الحرارة بين المناطق الأمامية والخلفية: لا يتجاوز الانتشار بينهما 10 درجات مئوية. عند استخدام محركات Ultrastar ، التي تم إنشاؤها على أساس الجيل الرابع من منصة HelioSeal (لمزيد من المعلومات حول التقنيات المستخدمة في إنتاج محركات الأقراص الثابتة لمراكز البيانات ، يمكنك قراءة مقالة "أكثر إشراقًا من النجوم") ، في المنطقة "الأكثر سخونة" ، وهي الصف الثامن بجوار فتحات إمداد الطاقة ، لا ترتفع درجة الحرارة القصوى للقرص الصلب فوق 49 درجة مئوية. في الوقت نفسه ، يتم إنفاق 1.6 واط من الكهرباء في المتوسط على تبريد كل منها ، وهو أقل بمرتين من مثيله في النماذج المنافسة.
وبالتالي ، فإن ArcticFlow يحل 3 مهام في وقت واحد:
- يساعد التبريد الفعال على إطالة عمر محركات الأقراص المثبتة في JBOD ، كما يقضي تمامًا على احتمال فشلها بسبب ارتفاع درجة الحرارة ؛
- ليست هناك حاجة لتركيب مبردات قوية وعالية السرعة ، مما يساعد أيضًا على تقليل المستوى العام للاهتزاز ، مما يؤثر سلبًا على حالة الجهاز وأدائه ؛
- يمكن أن يقلل استهلاك الطاقة المنخفض بشكل كبير من تكاليف التشغيل الخاصة بصيانة مركز البيانات المجهز بـ JBOD Ultrastar.
بناء بنية أساسية سحابية باستخدام أرفف قرص Ultrastar باستخدام مثال Acronis
لمن يستخدم رف قرص Western Digital Ultrastar؟ أول ما يتبادر إلى الذهن هو تشغيل الخدمات السحابية بكميات هائلة من البيانات. مع توسع أعمالهم ، تواجه هذه الشركات حتماً زيادة هائلة في تكلفة توسيع البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات وصيانتها ، والتي تبين أنها كلما زادت تعقيدًا ، كلما تم تنظيم هذه الأخيرة.
على وجه الخصوص ، تعتبر هذه المشكلات نموذجية للمؤسسات سريعة النمو التي تستخدم النموذج القائم على SaaS لتقديم الخدمات السحابية: في محاولة لمواكبة السوق المتغيرة وفي نفس الوقت الحفاظ على الربحية ، يستخدم العديد منهم العديد من الحلول المتباينة في نفس الوقت. في الزوجين الأولين ، يكون هذا النهج قادرًا بالفعل على توفير بعض الفوائد ، ولكن على المدى الطويل ، يؤدي هذا إلى زيادة كبيرة في تكاليف إدارة البنية التحتية الحالية وصيانتها وتوسيع نطاقها.
هنا ، تعد تجربة Acronis ، المتخصصة في توفير حلول الأمن السيبراني المستندة إلى مجموعة النظراء للعملاء من الشركات والقطاع الخاص ، إرشادية للغاية. تمتلك الشركة اليوم 14 مركزًا للبيانات في أجزاء مختلفة من كوكبنا ، وتستخدم طاقاتها في عملها أكثر من 500 ألف مؤسسة.
في محاولة لزيادة سعة التخزين مع تحسين تكاليف الصيانة ، واجه Acronis عددًا من التحديات الكبيرة بسبب عدم وجود نظام أساسي موحد للأجهزة. لجأت الشركة إلى شريكها التكنولوجي منذ فترة طويلة ، DIAWAY ، للحصول على المساعدة. للتنبؤ بمصاريف رأس المال والتشغيل ، أنشأ مُتكامل النظام نموذجًا ماليًا شاملاً للسنوات الخمس القادمة. بمقارنة العروض المقدمة في السوق الحديثة ، توصل متخصصو DIAWAY إلى استنتاج مفاده أن المستودعات الهجينة Western Digital Ultrastar Data60 و Data102 ستكون الخيار الأمثل لتنفيذ مثل هذا المشروع.
أكملت الشركة هذا العام ترحيل بنيتها التحتية السحابية إلى أرفف أقراص Ultrastar ، ووفقًا لما ذكره Alex Beik ، مدير العمليات التقنية العالمية في Acronis ، فإن هذه الخطوة آتت أكلها. وفر الانتقال إلى النظام الأساسي الجديد عددًا من الفوائد الرئيسية ، من بينها ضرورة تسليط الضوء على:
- انخفاض التكلفة الإجمالية للملكية
مع الانتقال إلى التخزين الهجين Ultrastar ، حقق Acronis وفورات كبيرة في النفقات الرأسمالية والنفقات التشغيلية ، مع تقليل تكاليف التخزين لكل تيرابايت بأكثر من 25٪.
- تحسين موثوقية أنظمة التخزين
ساعدت تقنيات التبريد وعزل الاهتزاز المتطورة من Ultrastar JBODs ، جنبًا إلى جنب مع إمدادات الطاقة الزائدة ووحدات الإدخال / الإخراج القابلة للتبديل السريع ، على تحسين مرونة كل من DAE والبنية التحتية للتخزين بشكل كبير.
- سهولة الخدمة
سهّل توحيد المعايير العالمية للهندسة التخطيط لزيادة سعة التخزين وإدارة مبسطة للبنية التحتية الضخمة لتكنولوجيا المعلومات في Acronis: اليوم ، يستخدم متخصصو الشركة أدوات وخوارزميات موحدة لحل المهام المعينة ، وإذا لزم الأمر ، يمكنهم اللجوء إلى مهندسي Western Digital في أي وقت
أمثلة على نشر نظام نسخ احتياطي يعتمد على Western Digital Ultrastar Data60 والبرامج من Veeam Software
ومع ذلك ، لا ينبغي للمرء أن يعتقد أن أرفف أقراص Ultrastar تركز بشكل حصري على الشركات الكبيرة وموفري الخدمات السحابية: يمكن أن تصبح صفائف JBOD أداة لا يمكن الاستغناء عنها في ترسانة الشركات الصغيرة والمتوسطة الحجم. بادئ ذي بدء ، نحن نتحدث عن إنشاء أنظمة نسخ احتياطي عالية السعة وفعالة ، نقدم من أجلها حزمة جاهزة على شكل Ultrastar Data60 / 102 والبرمجيات التي طورها أحد شركائنا الاستراتيجيين - Veeam Software ، المتخصصة في إنشاء حلول معقدة في مجال النسخ الاحتياطي نسخ البيانات.
شعار الشركة "إنها تعمل فقط!" تتحدث عن نفسها: تسعى Veeam جاهدة لإنشاء منتجات "ضبط ونسيان" بسيطة وفعالة والأهم من ذلك أنها موثوقة ، وتقوم بذلك بشكل جيد حقًا وليس من قبيل المصادفة أنه في عام 2019 تجاوز العدد الإجمالي لعملاء الشركة 375 ألفًا ، وتجاوز حجم أعمالها السنوي حاجز المليار دولار.
عند تصميم نظام نسخ احتياطي يعتمد على أرفف أقراص Ultrastar وبرنامج Veeam ، يكون هناك طريقتان أكثر فعالية:
- في أماكن العمل - يتم إنشاء النسخ الاحتياطية وتخزينها على أساس مركز البيانات الخاص بالشركة ؛
- on-premises + cloud tier — , « » , .
كل واحد منهم له مزاياه الخاصة. يتيح لك الجمع بين الحلول المستضافة ذاتيًا والحلول السحابية توسيع نطاق البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات بسهولة حسب الحاجة من خلال توصيل تخزين كائن Amazon S3 أو Azure Blob Storage أو IBM Cloud Object Storage أو أي خدمة أخرى متوافقة مع S3 ، بالإضافة إلى التوفير في تخزين البيانات على المدى الطويل ، ترك فرصة للتعافي من الكوارث في حالات الطوارئ. من ناحية أخرى ، يضمن مكان العمل استردادًا سريعًا لأي نسخ احتياطية تم إنشاؤها على الإطلاق ، والاستقلال عن العوامل الخارجية ، ومستوى عالٍ من الخصوصية والامتثال للتشريعات المحلية في حالة ارتباط أنشطة الشركة بطريقة أو بأخرى بمعالجة بيانات العميل الشخصية.
أسهل طريقة لإثبات فعالية مزيج من برنامج Veeam والتخزين الهجين من Western Digital هي من خلال أمثلة محددة. لقد اخترنا حالتين من أكثر الحالات توضيحًا من ممارستنا الواسعة.
القضية رقم 1
العميل
كان العميل شركة الأوروبية كبير من السلع المنزلية وتبلغ مبيعاتها السنوية أكثر من 500 مليون يورو، ولها مكاتب ومرافق الإنتاج تقع في بلدان مختلفة في الاتحاد الأوروبي والصين. توظف الشركة حوالي 1800 موظف دائم ، ويتم تمثيل البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات من خلال 8 مراكز بيانات حول العالم.
المشكلة
توقف مجمع الأجهزة والبرامج الذي يستخدمه العميل في إنشاء نُسخ احتياطية عن التعامل بشكل مناسب مع المهمة الموكلة إليه بسبب زيادة الحمل المضاعف ، حيث لم يكن لديه عرض نطاق ترددي كافٍ. بالإضافة إلى ذلك ، كانت هناك بعض المشكلات في معالجة المهام المرتبطة بإجراء إلغاء البيانات المكررة ، مما أدى إلى حالات فشل متكررة أثناء النسخ الاحتياطي.
إيجاد حل
توصل قسم تكنولوجيا المعلومات لدى العميل إلى استنتاج مفاده أن ترقية البنية التحتية للنسخ الاحتياطي الحالية ليست فعالة من حيث التكلفة ، وبالتالي تم اتخاذ قرار بالانتقال إلى بنية جديدة ، والتي لن توفر المال فحسب ، بل ستحل أيضًا مشكلة قابلية التوسع في المستقبل. لتنظيم نظام النسخ الاحتياطي ، تم اختيار وحدة تخزين هجينة Ultrastar Data60 من Western Digital ، تتم إدارتها بواسطة برنامج Veeam Backup & Replication 9.5 و Veeam Backup for Microsoft Office 365 و Microsoft Windows Storage Spaces (مضمن في Windows Server 2016).
ترتيب
يتكون التكوين النهائي للأجهزة من خادم HPE Proliant DL360 G9 مزود بزوج من وحدات تحكم Broadcom 9480-8i8e MegaRAID التي تخدم وحدات Ultrastar Data60 I / O. تم توصيل كل وحدة تحكم RAID بالمنفذ المخصص لوحدة الإدخال / الإخراج باستخدام كبل HD MiniSAS رباعي القنوات (P / N 1EX0329) ، مما يوفر عرض نطاق ترددي يصل إلى 9.6 جيجابايت / ثانية لكل وحدة تحكم.
تم نشر تخزين HPE Proliant DL360 G9 Server Platform Disk مع 60 12 تيرابايت من أقراص Ultrastar SAS HDD بسعة إجمالية تبلغ 720 تيرابايت. باستخدام تقسيم المناطق T10 ، تم تقسيم Ultrastar Data60 منطقيًا إلى منطقتين من 30 محركًا لكل منهما ، بحيث يرى كل وحدة تحكم محركات الأقراص المخصصة لمنافذ محددة فقط. في مجموعات مكونة من 30 محركًا ، أنشأ فريق تكنولوجيا المعلومات عدة مجموعات تخزين مخططة تم تجميعها في وحدة تخزين مشتركة واحدة باستخدام مساحات تخزين Windows. تم استخدام أحد هذه المجلدات للنسخ الاحتياطية المتزايدة ، بينما احتوى الآخر على صورة احتياطية كاملة تم ضغطها بشكل أكبر باستخدام إلغاء تكرار Windows Server.
النتائج
تكلف حزمة من 1 × خادم + 2 × وحدات تحكم RAID + 1 × Ultrastar Data60 العميل أقل بكثير من جهاز النسخ الاحتياطي المخصص الذي يدعم إلغاء البيانات المكررة الداخلي. في المستقبل ، يمكن توسيع نطاق هذا النظام الأساسي بسهولة عن طريق تسلسل أرفف جديدة للأقراص (حتى أربعة) دون الحاجة إلى ترقية النظام الأساسي للخادم.
القضية رقم 2
زبون
GreenPower هي مؤسسة كبيرة متخصصة في إنتاج مجمعات الفيتامينات الطبيعية والمكملات الغذائية. تمتلك الشركة مركز د. Hittich ، ومقرها في Kerkrad (هولندا).
مشكلة
كانت GreenPower بحاجة إلى حل نسخ احتياطي موثوق وفعال. في البداية ، تم استخدام خوادم مع 24/36 فتحة لهذه الأغراض ، وبلغ إجمالي مساحة القرص المخصصة للنسخ الاحتياطية 108 تيرابايت. عندما لم يعد هذا الحجم كافياً ، واجهت الشركة مشكلة توسيع البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات. كانت خوادم التخزين الأكبر باهظة الثمن وكان لابد من التخلي عنها. في المقابل ، ثبت أن فكرة استبدال الأقراص الممتلئة بأقراص فارغة بشكل منتظم لا يمكن الدفاع عنها تمامًا: لم يتمكن هذا النهج من توفير المستوى المطلوب من توفر النسخ الاحتياطي ، وأدت الأخطاء في تمييز الأقراص المضبوطة بانتظام إلى صعوبات في استعادة البيانات وحتى فقدانها.
ترتيب
تقرر تنفيذ نظام نسخ احتياطي يعتمد على خادمين مع برنامج Veeam Backup & Replication 9.5 ورفوف قرص Ultrastar Data60 من Western Digital. تم تثبيت كل وحدة تخزين هجينة مع 60 محرك أقراص Ultrastar SAS HDD بسعة 6 و 8 و 10 تيرابايت.
محركات الأقراص الثابتة التي تبلغ سعتها 10 تيرابايت Ultrastar DC HC330 لمركز البيانات تم تكوين محركات الأقراص الثابتة في مجموعات RAID متعددة تديرها مساحات تخزين Windows. لإلغاء البيانات المكررة ، أنشأت برامج Microsoft المضمنة العديد من الأقراص الظاهرية "الرقيقة" (هذا الأسلوب تجاوز حد 64 تيرابايت). كما في المثال الأول ، تم تقسيم مساحة القرص المتوفرة إلى مجلدين منطقيين ، تم استخدام أحدهما لإنشاء نسخ احتياطية كاملة ، بينما تم استخدام الآخر للنسخ الاحتياطية المتزايدة.
النتائج
ساعد الانتقال إلى منصة التخزين Ultrastar Data60 في تقليل التكاليف اللوجستية بشكل كبير ، ومن حيث تيرابايت من المعلومات ، تبين أن الحصول على أرفف القرص كان حلاً أكثر ربحية مقارنة بشراء خوادم كاملة: نظرًا لاستخدام وظيفة إلغاء البيانات المكررة في Microsoft Windows Server 2016 ، فمن الممكن توفير حوالي 1250 تيرابايت لكل 378 تيرابايت من مساحة القرص الفعلية ، فإن سعة أحد هذه الأرفف ، مع مراعاة الاحتياجات الحالية للشركة ، تكفي لمدة 6 سنوات من النسخ الاحتياطية اليومية.
تبين أن هناك ميزة لا تقل أهمية تتمثل في زيادة كبيرة في أداء نظام النسخ الاحتياطي: يحدث إنشاء النسخ الاحتياطية واستعادتها بسرعة لا تقل عن 1 جيجابايت / ثانية. هذا يلغي حدوث المواقف التي يتعذر فيها على Windows Server إكمال البيانات المكررة في النسخ الاحتياطية الموجودة قبل إنشاء نسخ جديدة. في السابق ، أدت مثل هذه الاصطدامات إلى انخفاض كبير في أداء النظام بأكمله ، لكن النظام الأساسي الجديد جعل من الممكن نسيانها مرة واحدة وإلى الأبد.