Благодаря накопителям Seagate Exos компания Microsoft почти вдвое увеличила скорость ввода-вывода в центрах обработки данных

Exos 2X14, новый жесткий диск корпоративного класса компании Seagate, ― это первый накопитель, выполненный по революционной технологии MACH.2 Multi-Actuator. В настоящее время проводится его тестирование в центрах обработки данных нескольких компаний. По сравнению с накопителями, оснащенными одним приводом, технология MACH.2 оказывается более эффективной при использовании во многих средах, включая сети доставки контента, платформы потокового видео, почтовые серверы, сервисы резервного копирования и переброски данных, кластеры Hadoop, облачные приложения и не только.

Специалисты Microsoft уверены, что жесткие диски Seagate Exos 2X14 с технологией MACH.2 обеспечат корпорации существенные преимущества, и планируют увеличить емкость хранилищ центра обработки данных в расчете на каждый слот при одновременной поддержке такого уровня операций ввода/вывода в секунду (IOPS), который необходим для Azure, Exchange Online и других облачных сервисов. Уже в ходе первых тестов подтвердилось, что MACH.2 позволяет достичь поставленных целей при выполнении рабочих нагрузок с высокими показателем IOPS.

Microsoft тестирует Seagate Exos 2X14 с двухприводной технологией MACH.2

Microsoft завершила первый раунд функциональных испытаний Exos 2X14, включая полный цикл тестирования на совместимость и взаимодействие с имеющейся инфраструктурой ЦОД, а также испытания на эксплуатационную надежность и легкость интеграции с системной архитектурой Project Olympus. Кроме того, была проведена оценка повышения производительности, обеспечиваемой MACH.2, ― наиболее важного для архитекторов ИТ-систем преимущества.

ИТ-архитектор Microsoft Аарон Огас сотрудничает с Seagate с самого начала разработки MACH.2, участвуя в решении вопросов, связанных с предстоящим использованием технологии в облачной среде компании.

«Мы активно тестировали инженерные образцы Exos 2X14, а недавно провели испытания опытных серийных экземпляров накопителя, — сообщил Огас. — Как показали результаты, наши расчеты оправдались: благодаря MACH.2 пропускная способность и IOPS возрастут почти вдвое».

Для проверки возможностей накопителей MACH.2 в корпорации используют хорошо зарекомендовавшие себя инструменты, в частности Microsoft Exchange Server Jetstress. Эта система имитирует нагрузку сервера по операциям ввода/вывода при работе Exchange 2013 и 2016, позволяя оценить производительность и стабильность дисковой подсистемы. Помимо прочего, выполнены испытания с контролем IOPS в режиме последовательного считывания с имитацией операций резервного копирования и поточной передачи, а также в режиме случайного считывания при моделировании рабочих нагрузок гипермасштабной среды и сети доставки содержимого.

«Тестирование с имитацией различных рабочих нагрузок выполняется уже довольно долго, — отмечает Огас. — Мы взаимодействовали с Seagate еще на этапе разработки MACH.2, следя за тем, чтобы характеристики технологии соответствовали нашим требованиям. Главной целью было достижение почти вдвое большей пропускной способности по сравнению с одноприводными накопителями, которые мы сейчас применяем. Как показали испытания, MACH.2 справляется с этой задачей».

MACH.2 позволяет получить необходимые показатели по IOPS в расчете на терабайт и по стоимости в расчете на терабайт

Операторы облачных сред используют в центрах обработки большое количество 3,5-дюймовых жестких дисков, из которых создаются узлы хранилищ для приложений, размещенные в многочисленных стойках. Чтобы выполнять соглашения об уровне обслуживания, нужно поддерживать определенный уровень производительности таких хранилищ с оценкой показателей IOPS и задержки выполнения команд. Требуемый уровень производительности определяется показателем IOPS в расчете на терабайт (IOPS/ТБ) при определенной задержке.

Архитекторы центров обработки данных предлагают рассмотреть и другой способ достижения высоких уровней IOPS ― использование твердотельных накопителей. Это может иметь смысл при определенном соотношении их совокупной стоимости владения и потребностей имеющихся приложений в емкости, IOPS и пропускной способности. Благодаря меньшей стоимости в расчете на терабайт и преимуществу по емкости, жесткие диски позволяют сформировать хранилище большой вместимости, характеризующееся лучшей экономической эффективностью, — но только если накопители могут обеспечить необходимый уровень IOPS.

Технология Seagate MACH.2 обеспечивает высокие показатели IOPS/ТБ за счет использования двух независимых приводов в одном жестком диске, создающих два параллельных потока данных и, соответственно, удваивающих производительность. Первый привод управляет верхней частью блока считывающе-записывающих головок, второй — нижней частью. Каждый из приводов отвечает за половину общей емкости накопителя.

Преимущества для серверной архитектуры Microsoft Exchange, обеспечиваемые технологией MACH.2

В облачных центрах обработки данных, как правило, нет лишнего места для установки оборудования, поэтому операторы стараются увеличивать скорость ввода/вывода в расчете на каждый слот.

Накопители MACH.2 будут использоваться для всех облачных сервисов Microsoft, включая Azure и Exchange. Учитывая, что в дата-центрах облачных операторов работает очень много приложений, для них актуальна задача экономия площади. Microsoft планирует уменьшить расходы в расчете на слот, которые формируются из затрат на размещение оборудования, энергопотребление, охлаждение и т. д. Если установленные жесткие диски начинают демонстрировать снижение показателей IOPS, заказчик ищет способы решения этой проблемы, к примеру, путем установки накопителей с двумя приводами.

Архитектура Microsoft Exchange постоянно оптимизируется, чтобы обеспечивать максимальную пропускную способность серверов. Технология Seagate MACH.2 позволит устанавливать для Exchange все более вместительные жесткие диски с сохранением возможности выполнения заданных в SLA требований к величине задержки. Благодаря новой платформе Seagate в дата-центрах Microsoft можно будет устанавливать более вместительные жесткие диски — 14-терабайтные Seagate 2X14, поскольку MACH.2 предоставляет возможность достижения пропускной способности, необходимой хранилищам Exchange, емкость которых постоянно увеличивается.

MACH.2 предотвращает появление неиспользуемой емкости

Пока жесткий диск обеспечивает нужный клиенту уровень IOPS/ТБ, вся его емкость остается доступной для использования, но если показатель IOPS/ТБ падает ниже порогового значения, установленного с учетом рабочей нагрузки приложения, часть емкости остается незадействованной.

«До недавних пор рост скорости передачи данных у жестких дисков не успевал за ростом их емкости, — объясняет Джеймс Борден, менеджер Seagate по продуктам для облаков. — Без мультиприводной технологии, когда определенный порог емкости превышен, требования по качеству обслуживания выполняться уже не будут ввиду ограничений, определяемых характеристиками пропускной способности накопителя. Пример: чтобы обеспечивать определенное качество обслуживания, жесткий диск емкостью 16 ТБ должен иметь вдвое большую пропускную способность, чем накопитель 8 ТБ. Если приложение начинает создавать более высокую нагрузку по IOPS, чем может обслужить жесткий диск, единственный выход — размещать на нем меньше данных, то есть появляется неиспользуемая емкость. Частичное решение проблемы незадействованной емкости — принцип «короткого хода». Он состоит в том, чтобы размещать часть данных на внешнем диаметре диска, а внутренний использовать для менее критичных данных, которые не нужно предоставлять с самыми высокими показателями качества обслуживания. Таким образом можно избежать наихудшей ситуации, когда жесткий диск заполняется лишь на две трети. Но методика короткого хода усложняет управление данными и все-таки не дает гарантии загруженности всей установленной емкости».

При использовании Exos 2X14 с MACH.2 прибегать к тактике короткого хода уже не нужно — во все слоты в центре обработки данных можно установить двухприводные жесткие диски емкостью 14 ТБ. Для приложения пропускная способность будет почти такой же, как при использовании двух 7-терабайтных накопителей, но задействован будет только один слот.

Технология MACH.2 разработана совместно специалистами Seagate и Microsoft с учетом требований провайдеров облачных сервисов

Конструкция и функции первых двухприводных накопителей Seagate реализованы в точном соответствии с требованиями заказчиков. Microsoft тесно сотрудничала с Seagate на этапах разработки MACH.2 и выпуска двухприводных накопителей.

«Разрабатывая MACH.2, мы взаимодействовали со специалистами дата-центров Microsoft, — сообщил Крис Хенсли, руководитель Seagate по глобальным продажам продукции для облачных приложений. — Они оказывали нам большую поддержку еще на стадии первоначального замысла. Мы вместе адаптировали многоприводную архитектуру MACH.2, добиваясь достижения нужного уровня IOPS на терабайт, о чем просили специалисты Microsoft».

«Эксперты Microsoft помогали нам ценными советами на всех этапах, начиная с создания первых опытных образцов, — добавил Борден. — Инженеры Microsoft принимали участие в проектировании архитектуры накопителя, заботясь о том, чтобы конечный продукт отвечал требованиям корпорации. Это сыграло ключевую роль при разработке первого поколения накопителей MACH.2, в которых предусматривается использование двух логических номеров устройства с SAS, что соответствует требованиями архитектуры центров обработки данных Microsoft и других крупных операторов облаков».

По мере дальнейшего осуществления программы развития двухприводных жестких дисков Exos 2X14 семейство этих накопителей будет пополняться устройствами различных типов, соответствующих требованиям самых разных приложений корпоративного класса.