flash for dummies it

di Lawrence C. Miller, CISSP

Flash Storage

Seconda edizione speciale NetApp


Flash Storage For Dummies®, NetApp 2nd Special Edition

Pubblicato da John Wiley & Sons, Inc. 111 River St. Hoboken, NJ 07030-5774 www.wiley.com

Copyright © 2014 di John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New JerseyNessuna parte della presente pubblicazione può essere riprodotta, archiviata in un sistema di ricerca o trasmessa in qualsivoglia formato o mezzo, meccanico, elettronico, tramite fotocopia, registrazione, acquisizione o altro, salvo nei casi previsti dalle Sezioni 107 e 108 della legge sui diritti d’autore degli Stati Uniti del 1976, senza il previo consenso scritto da parte dell’editore. Le richieste di autorizzazione da parte dell’editore devono essere inviate a: Permissions Department, John Wiley & Sons, Inc., 111 River Street, Hoboken, NJ 07030, (201) 748-6011, fax (201) 748-6008 oppure online tramite la pagina Web http://www.wiley.com/go/permissions.Marchi commerciali: Wiley, il logo Wiley, For Dummies, il logo Dummies Man, A Reference for the Rest of Us!, The Dummies Way, Dummies.com, Making Everything Easier, nonché le vesti grafiche correlate sono marchi o marchi registrati di John Wiley & Sons, Inc. e/o delle società affiliate negli Stati Uniti e in altri paesi e non possono essere utilizzati in mancanza di un’autorizzazione scritta. NetApp, il logo NetApp, Go further, faster, Data ONTAP, Flash Cache e Flash Pool sono marchi o marchi registrati di NetApp, Inc. negli Stati Uniti e/o in altri paesi. Tutti gli altri marchi appartengono ai rispettivi pro-prietari. John Wiley & Sons, Inc. non è associata con nessun prodotto o vendor menzio-nato in questa guida.

LIMITAZIONE DI RESPONSABILITÀ/ESCLUSIONE DI GARANZIA: L’EDITORE E L’AUTORE NON RILASCIANO DICHIARAZIONI NÉ GARANZIE RIGUARDO ALL’ACCURATEZZA O ALLA COMPLETEZZA DEI CONTENUTI DELLA PRESENTE GUIDA E, NELLO SPECIFICO, ESCLUDONO QUALSIASI GARANZIA COMPRESE, A TITOLO ESEMPLIFICATIVO E NON ESAUSTIVO, QUELLE DI IDONEITÀ A UN PARTICOLARE SCOPO. I MATERIALI DI VENDITA E PROMOZIONALI NON POSSONO CREARE O ESTENDERE ALCUNA GARANZIA. I SUGGERIMENTI E LE STRATEGIE INCLUSI NEL PRESENTE DOCUMENTO POTREBBERO RIVELARSI NON ADATTI A TUTTE LE SITUAZIONI. IL PRESENTE DOCUMENTO VIENE VENDUTO FERMO RESTANDO CHE L’EDITORE NON E TENUTO A PRESTARE SERVIZI LEGALI O CONTABILI, NE SERVIZI PROFESSIONALI DI ALTRA NATURA. QUALORA RISULTI NECESSARIA UN’ASSISTENZA DI TIPO PROFESSIONALE, SARA NECESSARIO RICHIEDERE I SERVIZI DI UN PROFESSIONISTA COMPETENTE. L’EDITORE E L’AUTORE NON SARANNO DA RITENERSI RESPONSABILI PER I DANNI IVI CORRELATI. IL FATTO DI CITARE UN’ORGANIZZAZIONE O UN SITO WEB ALL’INTERNO DELLA PRESENTE GUIDA COME RIFERIMENTO E/O POTENZIALE FONTE DI INFORMAZIONI AGGIUNTIVE NON SIGNIFICA CHE L’AUTORE O L’EDITORE APPROVINO LE INFORMAZIONI O I SUGGERIMENTI FORNITI DALL’ORGANIZZAZIONE O DAL SITO WEB IN QUESTIONE. SI FA INOLTRE PRESENTE CHE I SITI WEB QUI ELENCATI POSSONO ESSERE STATI MODIFICATI O RIMOSSI NELL’ARCO DI TEMPO INTERCORSO TRA LA STESURA E LA LETTURA DELLA PRESENTE GUIDA.

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ISBN 978-1-118-99409-2 (pbk); ISBN 978-1-118-99627-0 (ebk)Realizzato negli Stati Uniti d’America10 9 8 7 6 5 4 3 2 1


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Indice

Introduzione ...............................................................................1Ipotesi infondate ......................................................................1Informazioni su questa guida ................................................1Icone utilizzate in questa guida ............................................2Come procedere ......................................................................3

Capitolo 1: Tecnologia flash per lo storage - Cosa e perché ...........................................................................5Concetti legati alla tecnologia flash .....................................5SLC, MLC e qualche TLC ........................................................6L’evoluzione della tecnologia flash ......................................8La tecnologia flash nelle aziende ........................................10

Capitolo 2: Tecnologia flash per lo storage - Dove e come ............................................................................17Approccio ibrido e approccio all-flash a confronto .......18Tecnologia flash per storage array come cache .............19SSD come cache .....................................................................23SSD come sostituto dell’HDD ..............................................24

Capitolo 3: Riconoscere i vantaggi offerti dalla tecnologia flash per lo storage ..............................27Performance ...........................................................................27Affidabilità ...............................................................................28Efficienza ..................................................................................30Costi ..........................................................................................34

Capitolo 4: Dieci (anzi, cinque) strategie per utilizzare la tecnologia flash nel tuo progetto di storage ............39


Ringraziamenti dell’editoreTra le persone che hanno contribuito alla realizzazione di questa guida ricordiamo:

Direttore editoriale responsabile del progetto: Zoë WykesDirettore di redazione: Rev MengleResponsabile delle acquisizioni: Kyle LooperRappresentante responsabile della divisione di sviluppo aziendale: Karen L. Hattan

Esperto di pubblicazioni specia-lizzate: Michael SullivanCoordinatore del progetto: Melissa CossellContributo speciale di NetApp Larry Freeman, Paul Feresten, Darrell Suggs, Duncan Moore, Cesar Orosco, Rip Wilson


Introduzione

L a tecnologia flash sta rivoluzionando il settore dello sto-rage. Essendo in grado di offrire velocità e affidabilità

superiori rispetto ai dischi rigidi tradizionali, lo storage flash rappresenta una tecnologia flessibile e sempre più conve-niente, che è possibile utilizzare per ottimizzare gli ambienti di storage aziendali con applicazioni mission-critical e I/O-intensive.La guida Flash Storage For Dummies, seconda edizione spe-ciale NetApp, esplora i numerosi impieghi e vantaggi della tecnologia flash per quanto riguarda lo storage in ambienti aziendali. Dallo storage con accelerazione flash agli array all-flash, la tecnologia flash migliora le performance e aumenta l’affidabilità delle infrastrutture storage, riducendo inoltre i costi energetici e immobiliari dei data center.

Ipotesi infondateSi dice che le ipotesi siano per lo più inutili, ma ho intenzione di farne ugualmente alcune. Principalmente, ipotizzerò che tu sia un responsabile tecnico o uno stratega con una cono-scenza sufficiente delle tecnologie di storage, quali ad esem-pio NAS (Network-Attached Storage) e SAN (Storage Area Network). Questa guida è stata scritta principalmente per let-tori dotati di conoscenze tecniche, che desiderano valutare nuove tecnologie di storage.

Informazioni su questa guidaQuesta guida contiene una quantità di informazioni in grado di competere con la documentazione del Congresso


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americano o con l’Enciclopedia Britannica completa. Questa miriade di dati è stata sapientemente suddivisa in quattro capitoli brevi ma intensi. Di seguito è riportata una panora-mica dei temi affrontati.Capitolo 1: Tecnologia flash per lo storage - Cosa e perché. Inizio con un’analisi generale della tecnologia flash, illustran-done le caratteristiche, l’evoluzione e il motivo per il quale dovresti prenderla in considerazione per la tua infrastruttura storage.Capitolo 2: Tecnologia flash per lo storage - Dove e come. Questa sezione illustra le soluzioni di storage flash NetApp: NetApp Flash Cache, Flash Pool, FAS all-flash e EF-Series.Capitolo 3: Riconoscere i vantaggi offerti dalla tecnologia flash per lo storage. Questo capitolo spiega i vantaggi offerti dallo storage flash alla tua organizzazione.Capitolo 4: Dieci (anzi, cinque) strategie per utilizzare la tecnologia flash nel tuo progetto di storage. Infine, nel clas-sico stile For Dummies, fornisco alcuni suggerimenti utili rela-tivi all’impiego della tecnologia flash nell’ambiente di storage.

Icone utilizzate in questa guidaAll’interno di questa guida, ti imbatterai occasionalmente in alcune icone inserite per richiamare l’attenzione su alcune informazioni particolarmente interessanti. Non troverai fac-cine sorridenti o altri simpatici emoticon, ma vorrai sicura-mente prendere nota. Ecco che cosa ti aspetta.

Questa icona indica delle informazioni che vale la pena inviare alla tua memoria non volatile, anche detta materia grigia, insieme agli anniversari e ai compleanni.


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Se ormai ti sei rassegnato all’insonnia o stai gareg-giando per entrare in un gruppo di World of Warcraft, prendi nota. Questa icona spiega il gergo più oscuro, ossia la materia di cui sono fatte le leg-gende o, quantomeno, i nerd.

Grazie per avere letto, spero che questa guida ti piaccia. Non ti dimenticare degli autori! Scherzi a parte, questa icona indica vari suggerimenti utili e informazioni preziose.

Come procedereCi scusiamo in anticipo con Lewis Carroll, Alice e lo Stregatto:“Volevo soltanto chiederle che strada devo prendere!”“Be’, tutto dipende da dove vuoi andare!” rispose il gatto, anzi, l’uomo Dummies.“Oh veramente importa poco purché io riesca. . .” rispose Alice.“Be’, allora importa poco che strada prendi!”Senza dubbio questo vale anche per Flash Storage For Dummies, seconda edizione speciale NetApp che, come Alice nel paese delle meraviglie, è destinato a diventare un classico senza tempo.Quando ti perderai, ogni capitolo ti aiuterà a ritrovare la strada, anche se iniziare dal Capitolo 1 non è una cattiva idea. Tuttavia, se un argomento in particolare dovesse atti-rare la tua attenzione, sentiti libero di passare direttamente a quel capitolo. Leggi questa guida seguendo l’ordine che preferisci, anche se personalmente ti sconsiglio di leggerla tenendola al contrario o cominciando dalla fine.Ti prometto che non precipiterai nella tana del Bianconiglio!


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Capitolo 1

Tecnologia flash per lo storage - Cosa e perché

In questo capitolo▶ Capire come funziona la tecnologia flash▶ Portare la tecnologia flash a un livello superiore▶ Studiare la storia della tecnologia flash▶ Dire addio a HSM, ILM e AST

I n questo capitolo scoprirai il funzionamento della tecno-logia flash, capirai come si è evoluta in una tecnologia di

storage attuabile (o addirittura preferibile) per consumatori e imprese, quindi imparerai in che modo essa renda possibili nuove strategie di gestione dello storage e dei dati.

Concetti legati alla tecnologia flashLa tecnologia flash per lo storage funziona in modo molto diverso rispetto ai dischi rigidi (HDD) tradizionali, che memoriz- zano i dati su piatti rotanti in alluminio costituiti da superfici dotate di rivestimento magnetico.

La tecnologia flash memorizza le informazioni in un array composto da colonne e righe con una cella di memoria a ogni intersezione. Ciascuna cella dispone di due transistor, un gate variabile e un gate di controllo, separati da un sottile strato di


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ossido. Ogni cella contiene un singolo bit di infor-mazioni; applicando una carica elettrica al transi-stor del gate variabile si determina se la cella rappresenta un 1 oppure uno 0. La tecnologia flash deve il suo nome a questa carica elettrica che, come il flash di una fotocamera, si attiva ogni volta che vengono memorizzati dati. Le MLC (multi-level cell) e le TLC (triple-level cell), esaminate nella sezione successiva, possono memorizzare più di un bit per cella, applicando cariche elettriche di diverso livello ai gate variabili.

SLC, MLC e qualche TLCLa tecnologia flash offre numerosi vantaggi ma ad oggi pre-senta anche due importanti punti di debolezza: ✓Come tutte le forme di memoria EEPROM (Electrically

Erasable Programmable Read-Only Memory, di sola let-tura programmabile e cancellabile elettricamente), i piccoli transistor presenti nel modulo di memoria non gradiscono particolarmente l’impulso. Dopo numerose cancellazioni elettriche, i gate del transistor iniziano a cedere e, infine, smettono di funzionare.

✓Poiché è sempre necessario cancellare la memoria flash prima di scrivere nuovi dati su di essa, in alcuni casi la tecnologia flash risulta poco rapida. I dischi a stato solido (SSD) basati su flash possono infatti rive-larsi più lenti dei dischi rigidi (HDD) a performance ele-vate in presenza di determinate condizioni, come ad esempio per operazioni di grande scrittura sequen-ziale. Tuttavia, per altre operazioni, come quelle di let-tura casuale, i dischi SSD offrono velocità nettamente superiori agli HDD.


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Thefreedictionary.com definisce la memoria EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) come: un chip di memoria riscrivibile in grado di con-servare contenuti in assenza di alimentazione. Le EEPROM sono indirizzabili con bit o byte a livello di scrittura: ciò significa che prima di riscriverle è neces-sario cancellare il bit o il byte. Nella memoria flash, sviluppata a partire dalle EEPROM e quasi identica nell’architettura, occorre cancellare un intero blocco di byte prima di avviare la scrittura. Inoltre, le EEPROM vengono normalmente utilizzate sui circuiti stampati per la memorizzazione di piccole quantità di istruzioni e dati, mentre i moduli di memoria flash conservano gigabyte di dati per la memorizzazione dei dati delle fotocamere digitali e la sostituzione dei dischi rigidi.

Per risolvere questo problema, stanno nascendo nuove tecno-logie volte a fare in modo che un giorno la tecnologia flash sostituisca completamente i dischi rigidi.Ad esempio, la tecnologia flash SLC (Single-Level Cell) viene comunemente utilizzata nei dischi SSD aziendali. La memoria flash SLC, seppur molto più costosa, è dieci volte più duratura della memoria flash MLC.Per ottenere la durata della memoria flash SLC nelle soluzioni MLC, senza aumentare il costo, alcune aziende di storage hanno iniziato a offrire la tecnologia flash MLC con sofisticati algoritmi di livellamento dell’usura e gestione dei blocchi dan-neggiati. Tali innovazioni consentono l’impiego della più eco-nomica memoria flash MLC nei dischi SSD aziendali senza compromettere l’affidabilità.La memoria flash TLC offre capacità flash notevolmente più elevate e costi ancora più ridotti, ma presenta tempi di accesso più lenti e un’affidabilità minore rispetto alla memoria flash MLC. Tuttavia, poiché gli algoritmi degli schemi di


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storage stanno diventando ancora più sofisticati e la durata sta aumentando, è probabile che la tecnologia flash TLC si affermi nei dischi SSD aziendali.

L’evoluzione della tecnologia flashDi tanto in tanto, compare un’innovazione tecnologica desti-nata a rivoluzionare un intero settore. Lo storage flash è una di queste, una tecnologia dirompente che sta cambiando il settore dello storage dalle fondamenta.

Con tecnologia dirompente si intende un’innova-zione che soppianta una tecnologia precedente all’interno di un mercato o una rete di valore esistente.

Le seguenti sezioni illustrano l’evoluzione della tecnologia flash.

Memoria di sola letturaLa tecnologia flash ha avuto un inizio molto umile, come memoria di sola lettura o ROM (Read-Only Memory). Ai tempi della comparsa dei primi circuiti integrati, avvenuta più o meno negli anni ‘70, il microcodice del computer era memorizzato in maniera permanente sui chip ROM. Come suggerisce il nome, i chip ROM conservavano sempre gli stessi dati o istruzioni di programmazione e non potevano essere cancellati o riscritti. La ROM funzionò benissimo finché non si rese necessario un aggiornamento di codice, che comportò la sostituzione dei chipset ROM in uso con chipset ROM più recenti contenenti il codice aggiornato.

Memoria di sola lettura programmabile e cancellabileLa memoria di sola lettura programmabile e cancellabile (EPROM) rappresentò lo sviluppo successivo della ROM. La EPROM superò il limite di scrittura singola della ROM,


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offrendo una svolta epocale ai settori del computing e dello storage.Le EPROM presentavano una finestrella trasparente sul chip in silicone, sopra la quale era apposto un piccolo adesivo che in genere indicava la revisione (o versione) del microcodice usato nel chip. Quando arrivava il momento di aggiornare il codice, si rimuoveva l’adesivo e si metteva il chip in una pic-cola scatola dotata di luce UV: una sorta di microonde per ingegneri informatici! Dopo essere rimasto per circa un’ora sotto la luce, il chip in silicone tornava vuoto ed era possibile memorizzare il nuovo codice attraverso uno speciale pro-grammatore per EPROM.Le EPROM permettevano di riutilizzare i costosi chip di memo-ria, ma erano ancora troppo complesse. La terza evoluzione della memoria fu rappresentata dalle EEPROM, che permette-vano di cancellare un chip semplicemente applicando una carica elettrica tra le celle di memoria. Era infatti possibile cancellare e riprogrammare le EEPROM senza nemmeno rimuoverle dalla scheda madre del computer.Le EEPROM non erano utili solo per memorizzare il microco-dice: potevano essere utilizzate come dispositivi di storage a stato solido esattamente come i loro cugini, i chip di memoria ad accesso casuale (RAM). Proprio per il fatto di poter memo-rizzare dati, essere cancellate e memorizzare altre informa-zioni, le EEPROM vennero classificate come un particolare tipo di memoria ad accesso casuale non volatile (NVRAM, Nonvolatile Random Access Memory).Le EEPROM fecero un grande balzo in avanti quando i prodotti di elettronica di consumo, come i lettori musicali digitali, le fotocamere digitali e i videoregistratori (che necessitano di una capacità di storage elevata), iniziarono a diffondersi. Tuttavia, nei primi anni ‘90, l’unica tecnologia di storage dispo-nibile per questi prodotti era costituita dai micro dischi da 1 pollice, che si dimostrarono poco affidabili, oltre che costosi.


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Compact FlashNel 1994, Sandisk lanciò le schede Compact Flash, che rap-presentarono una grande innovazione nel mercato dell’elet-tronica di consumo, sostituendo i summenzionati micro dischi con un modulo in pacchetto standard plug-and-play. Fondamentale per il successo delle Compact Flash fu la pos-sibilità di cancellare e registrare di nuovo celle di memoria singole, mentre le EEPROM dovevano essere completamente cancellate prima di memorizzare nuovi dati.Era iniziata una nuova era dello storage e il resto, come si suol dire, è storia! La richiesta di elettronica di consumo è decollata e il costo della tecnologia flash è diminuito al punto che anche i vendor di storage se ne sono accorti e molti esperti IT si stanno ora chiedendo se la tecnologia flash non possa sostituire del tutto i dischi rigidi tradizionali.

La tecnologia flash nelle aziendeDato che i requisiti legati allo storage dei dati aziendali sono aumentati a dismisura, sia in termini di capacità sia di perfor-mance, il settore dello storage ha dovuto sviluppare tecnolo-gie innovative in grado di soddisfare le esigenze odierne.Uno dei modi principali in cui lo storage flash sta influen-zando i data center aziendali è costituito dal tiering dello sto-rage, un concetto che è comparso e scomparso più volte. Nei primi anni ‘80, il tiering dello storage era noto come “gestione gerarchica dello storage” (HSM, Hierarchical Storage Management). Durante gli anni ‘90, la HSM si è trasformata nella “gestione del ciclo di vita delle informazioni” (ILM, Information Lifecycle Management). Oggi, nella sua incarna-zione più recente, il tiering dello storage è noto come “tiering automatico dello storage” (AST, Automated Storage Tiering). La tecnologia flash ha conferito un’energia nuova al tiering


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dello storage, utilizzando nuove implementazioni che moder-nizzano l’intero concetto di tiering.Sebbene il nome sia cambiato, il principio fondamentale è il medesimo: il tiering dello storage impiega una metodologia sorpassata e poco efficiente dal punto di vista operativo per trasferire i dati da supporti molto costosi e con performance elevate a supporti più economici e a elevata capacità, con l’o-biettivo di ottimizzare l’utilizzo dell’infrastruttura storage. Tuttavia, quale che sia il suo ultimo nome, il tiering dello sto-rage è un progetto che le organizzazioni IT sembrano non portare mai a termine.Il problema consiste nel fatto quasi tutte le soluzioni di tie-ring dello storage attualmente disponibili sono eccessiva-mente complesse da implementare e basate su una metodologia antiquata (figura 1-1).

Monitorare il comportamento di I/O per gruppi di blocchi di dischiConfrontare la frequenza di accesso rispetto alla media per ogni tierAlzare o abbassare di livello i blocchi spostandoli al tier appropriato

Tier 3

Blocchi

SOTTO la media spostamento GIÙ di un tier

SOPRA la media spostamento SU di un tier

Tier 2 Tier 1

Figura 1-1: funzionamento del tiering dello storage.


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L’obiettivo centrale del tiering dello storage consiste nel memorizzare i dati nel posto giusto, al momento giusto e con un costo adeguato, per supportare l’azienda e consentire l’u-tilizzo dell’infrastruttura storage in maniera più efficiente.Alla base dell’obiettivo del tiering dello storage vi sono tre presupposti essenziali: ✓Il valore dei dati diminuisce con il passare del tempo:

stando ad alcune stime, nella maggior parte dei casi i dati che non vengono utilizzati entro 90 giorni non ven-gono più consultati.

✓Si stima che meno del 20% dei dati abbia davvero biso-gno di trovarsi su supporti con performance elevate (e, di conseguenza, costosi).

✓Spostare al più presto quanti più dati possibili su dischi ATA seriali (SATA) con elevata capacità rappresenta una strategia ragionevole per utilizzare al meglio l’infrastrut-tura storage nel data center.

In che modo le soluzioni di tiering automatico odierne ten-tano di affrontare questi tre punti? Iniziamo dalla parola “automatico”; di certo suona bene e risulta interessante, ma come funziona? Prima che i reparti IT possano “automatiz-zare” qualche cosa, è necessaria un’enorme quantità di lavoro. Lo storage architect o l’amministratore dello storage deve raccogliere, analizzare e progettare i giusti workflow affinché il sistema possa automatizzarli. In altre parole, lo sto-rage architect si occupa del lavoro pesante.Consideriamo ad esempio le seguenti domande alle quali è necessario rispondere per trovare una soluzione appropriata: ✓Di quanti tier di storage ha bisogno il mio ambiente?

Alcuni vendor di storage offrono nove tier di storage in base al tipo di disco, al numero di giri al minuto e al livello RAID (Redundant Array of Independent Disks).


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✓Quanto devono essere grandi il tier 1, il tier 2, il tier 3, il tier 4 e così via?

✓Come occorre procedere per determinare quali dati siano “hot”, quali “warm” e quali “cold” (vedi il capi-tolo 2)? Alcune implementazioni di tiering automatico dello storage richiedono una buona comprensione dei workload delle applicazioni, software aggiuntivo, nonché un piano e un dimensionamento dettagliati dei vari tier di storage.

✓Che tipo di dati deve andare nel tier 1? Come classifico i miei dati?

✓Quanto tempo impiega un software di tiering automa-tico a trasferire i dati su un altro tier? In alcuni casi, pos-sono essere necessari 3 giorni per alzare il livello dei dati e 12 per abbassarlo.

✓Quando i dati critici vengono promossi al tier 1? Ricorda che le migrazioni o ricollocazioni dei dati hanno un impatto sulle performance di sistema; a seconda del vendor, possono volerci alcune ore o vari giorni.

✓Quando i dati cold vengono spostati nei tier 2 e 3? ✓Il processo di migrazione dei dati è manuale, automa-

tico o programmato? ✓Quanto è granulare la migrazione dei dati? Devo spo-

stare un LUN (Logical Unit Number) o un sub-LUN intero?

✓Come faccio a sapere se dispongo delle policy, soglie o finestre temporali adeguate per la migrazione dei dati? Saranno necessarie operazioni continue di monitorag-gio o calibrazione.

✓Posso utilizzare funzionalità di efficienza dei dati come la deduplica e il thin provisioning nel mio tier 1 di storage?


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✓Devo utilizzare soluzioni di tiering diverse per NAS e SAN?

✓Quanti nuovi tool ed endpoint di gestione aggiungerà il tiering dello storage al mio ambiente?

✓Quanto verrà a costare il tiering dello storage? Quante licenze dovrò acquistare?

La progettazione della soluzione migliore dipende dalla cor-rettezza delle risposte fornite a queste domande, nonché dalla raccolta e dall’analisi dei dati appropriati. Nonostante la correttezza di dati e analisi, tuttavia, l’implementazione effet-tiva della soluzione potrebbe rivelarsi troppo complessa. Il successo del tiering dello storage richiede un’accurata prepa-razione, nonché una cura e un’attenzione costanti nella fase operativa. Il processo presuppone workload prevedibili e offre una flessibilità ridotta.Un approccio decisamente migliore e meno complesso è quello di iniziare con lo storage unificato: un’unica piatta-forma che unisce i tipi di supporto, le funzionalità dell’array e i protocolli rilevanti. Questa soluzione ti permette di utiliz-zare il software per creare una strategia VST (Virtual Storage Tier) servendoti della tecnologia flash, al fine di ottimizzare le performance laddove necessario e ridurre i costi di storage superflui.Il VST è un layer di servizio a gestione automatica basato sui dati per l’infrastruttura storage (Figura 1-2). Il VST offre una valutazione in tempo reale delle priorità dei workload e otti-mizza le richieste I/O per quanto riguarda costi e perfor-mance, senza rendere necessari complessi spostamenti e classificazioni dei dati.Il VST promuove i dati hot allo storage flash senza l’overhead legato allo spostamento o alla migrazione dei dati presente negli altri approcci al tiering dello storage. Quando viene rice-vuta una richiesta di lettura per un blocco su un volume o


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LUN con VST attivo, tale blocco viene automaticamente spo-stato nel livello superiore (i blocchi da 4 KB sono molto gra-nulari rispetto ad altre implementazioni). La promozione di un blocco di dati al VST non costituisce una migrazione, poiché quando viene creata una copia nel VTS, il blocco resta nel disco rigido.

Virtual Storage Tiering

Storage HDD

Basato su dati • Real-time • Gestione automatica

Flash Array

Figura 1-2: virtual storage tiering con tecnologia flash.

Il VST sfrutta le principali tecnologie di efficienza dello sto-rage, come la deduplica, il cloning dei volumi, il thin provisio-ning, il caching intelligente e la gestione semplificata. Basta scegliere il tier del supporto predefinito da destinare a un volume o LUN, ad esempio SATA, Fibre Channel (FC) o SAS (Serial-Attached SCSI). I dati hot presenti nel volume o LUN vengono automaticamente promossi on-demand (in base all’applicazione) a un supporto basato su flash.


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Una differenza fondamentale tra il VST e gli approcci prece-denti al tiering dello storage consiste nell’utilizzo innovativo della tecnologia flash. Leggendo il capitolo 2, scoprirai mag-giori dettagli sulle soluzioni dotate di tecnologia flash NetApp e sul modo in cui contribuiscono a fornire una strategia VST completa per l’azienda.


Capitolo 2

Tecnologia flash per lo storage - Dove e come

In questo capitolo▶ Scegliere la soluzione preferita: sistema ibrido o

all-flash▶ Sostituire SAS con SATA e flash▶ Scoprire la tecnologia NetApp Flash Pool▶ Implementare uno storage all-flash

L o storage basato su flash migliora le performance di I/O e l’efficienza su vari fronti, ad esempio per i database, la

virtualizzazione di server e desktop e l’infrastruttura cloud. Il capitolo 1 descrive la tecnologia flash, illustrando ciò che la rende una tecnologia di storage aziendale valida e innova-tiva, in grado di supportare soluzioni come il virtual storage tiering. In questo capitolo ti farai un’idea degli array ibridi e all-flash di NetApp e scoprirai in che modo NetApp utilizza la tecnologia flash per il tiering dello storage al fine di massi-mizzare il valore di questa tecnologia.


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Approccio ibrido e approccio all‑flash a confrontoPer implementare la tecnologia flash a livello di storage array, hai a disposizione due opzioni: ✓Storage ibrido ✓Storage all-flash

Storage array ibridiGli storage array ibridi combinano le performance della tec-nologia flash con la capacità del disco HDD indirizzando i dati hot sullo storage flash mediante tecniche di migrazione o di caching. Dal punto di vista delle performance, l’obiettivo prin-cipale dello storage ibrido è quello di spostare quante più operazioni di I/O random possibili sullo storage flash per aumentare le IOPS e ridurre la latenza media per gli utenti e le applicazioni.NetApp offre opzioni di array ibrido sia per la sua piattaforma Data ONTAP (Flash Cache e Flash Pool) sia per la sua piatta-forma SANtricity (SSD Cache). In queste soluzioni ibride, una quantità relativamente ridotta di tecnologia flash, general-mente l’1–2% della capacità totale dello storage, è in grado di offrire notevoli vantaggi in termini di efficienza e di performance.

Array all‑flashGli array all-flash offrono prestazioni eccellenti, tempi di risposta rapidi e un elevato livello di coerenza per le applica-zioni business-critical. Rappresentano la scelta migliore quando tutte le operazioni di I/O devono essere completate costantemente con una bassa latenza, in genere inferiore a 1 millisecondo (ms). Questo tipo di soluzione è ideale in pre-senza di requisiti di performance elevati e requisiti di capa-cità modesti.


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NetApp offre soluzioni array all-flash sia per la piattaforma Data ONTAP sia per la piattaforma SANtricity, con una gamma competa di funzionalità di gestione dei dati e delle performance.

La scelta tra un array ibrido e un array all-flash si baserà sui requisiti di performance e di efficienza dei workload applicativi per i quali tali array ven-gono implementati. Le applicazioni che richiedono performance elevate e costantemente prevedibili sono le candidate ideali per l’implementazione di sistemi all-flash. Vedi la figura 2-1.

Latenza ultraridotta prevedibile

Array all-flash

Array ibrido

Mix perfetto di costo per IOPS e costo per GB

Flash + HDD

Solo Flash

Velocità della tecnologia flash con capacità del disco

Adatto alla maggior parte dei workload

IOPS e throughput eccellenti

Ideale per le applicazioni basate sulle performance

Fonte: NetApp

Figura 2-1: criteri per la scelta tra array ibridi o all-flash.

Tecnologia flash per storage array come cacheSpesso i sistemi di storage di rete fanno fatica a soddisfare le esigenze legate alle performance delle aziende. Ampliare la capacità di questi sistemi è molto semplice, poiché basta aggiungere altri dischi, ma questi ultimi non diventano più veloci: 10.000 o 15.000 giri/min per SAS e 7.200 giri/min per SATA. Per ovviare al problema, viene comunemente


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impiegato un elevato numero di dischi a capacità ridotta per rispondere alle elevate esigenze di throughput I/O imposte da numerosi workload. Questo approccio comporta uno spreco di capacità di storage, spazio rack, elettricità e denaro.

Lo short stroking è una tecnica che viene talvolta impiegata per migliorare le IOPS limitando la distanza che le testine del disco devono percorrere per leggere i dati da un punto qualsiasi dello stesso. Questo riduce la durata media della ricerca, ma anche la capacità.

NetApp Flash Cache ottimizza le performance dei workload a lettura casuale intensiva, senza l’aggiunta di dischi a perfor-mance elevate. Flash Cache è una scheda di espansione PCI-e basata su flash per storage controller NetApp FAS. Flash Cache è una soluzione progettata per migliorare i workload, come: ✓Elaborazione per il business ✓Infrastruttura IT (file service) ✓Collaborazione (email e Microsoft SharePoint) ✓Applicazioni tecniche (sviluppo di software ed

electronic design automation)Fornendo un layer di caching aggiuntivo e uno speciale sof-tware di filtro, il sistema può gestire un maggior numero di operazioni da un supporto a bassa latenza. Questo ha due conseguenze: ✓Un throughput superiore rispetto a quello di sistemi

simili senza Flash Cache ✓Meno operazioni gestite dal sottosistema di dischi, il

quale può anche presentare latenze inferiori delle IOPS da disco

A prima vista, tutte le flash sembrano simili. Ma a uno sguardo più attento, le scelte di progettazione possono fare


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tutta la differenza. Con Flash Cache, NetApp ha creato un per-corso diverso da quello intrapreso dagli altri provider di tec-nologia flash per aziende, concentrandosi sulla software intelligence per massimizzare l’efficienza.I sistemi NetApp con Flash Cache hanno dimostrato di poter offrire throughput in eccesso per 250.000 IOPS con una latenza inferiore a un 1 millisecondo. Quando si accede ai dati dai dischi, la latenza è generalmente pari a 10 ms o superiore. I moduli Flash Cache riducono la latenza di almeno 10 volte rispetto ai dischi in caso di cache hit (figura 2-2).Flash Cache ha inoltre dimostrato che le unità Fibre Channel da 15.000 giri/min a performance elevate e i dischi rigidi SAS possono essere sostituiti con un numero minore di dischi rigidi SATA da 7.200 giri/min a performance elevate e più eco-nomici, senza compromettere le performance.I moduli Flash Cache NetApp più recenti (quarta generazione) contengono 2 terabyte (TB) di flash. È possibile installare fino a otto moduli negli storage controller FAS per una capacità flash massima pari a 8 TB per controller. Questi moduli con-tengono una memoria flash MLC (capitolo 1) gestita da un FGPA (Field-Programmable Gate Array) integrato. L’array FPGA controlla tutte le comunicazioni tra la memoria princi-pale del sistema e la memoria flash presente sulla scheda Flash Cache. Progettato per la velocità, l’array FPGA impiega numerose tecniche per migliorare le performance, ad esempio: ✓Operazioni di scrittura con interfoliazione intelligente

basate su code di scrittura multiple che offrono cicli di cancellazione, scrittura e lettura flash bilanciati. Poiché tutte le operazioni di scrittura flash richiedono la can-cellazione della memoria flash e i cicli di cancellazione sono molto lenti, è preferibile avviare il maggior numero di cicli possibile in parallelo per mantenere il throughput.


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✓Supporto di interfacce di memoria multiple, ciascuna delle quali supporta vari banchi di memoria. Se il banco di memoria flash di un’interfaccia è pieno (ad esempio durante un ciclo di cancellazione), l’array FPGA può impartire un comando a un altro banco sulla stessa interfaccia. Così facendo si evitano le situazioni di stallo che si verificherebbero in presenza di molte richieste e un numero insufficiente di banchi di memoria flash.

Dischi MemoriaCPU

FlashCache

Late

nza

(ms)

Hit Flash Cache riducono la latenza di 10 o più volte

Figura 2-2: riduzione della latenza.


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✓La capacità di leggere dalle celle flash in gruppi suddi-visi in striping su vari banchi di memoria, piuttosto che individualmente, offre una riduzione della latenza supe-riore all’800%.

SSD come cacheLa fusione di SSD e HDD in un pool di storage “ibrido” con-sente ai sistemi di storage di rete di sfruttare la latenza ridotta e il throughput elevato degli SSD, mantenendo la capacità sto-rage di massa degli HDD. NetApp offre la soluzione Flash Pool in tutti i sistemi storage NetApp FAS e V-Series. Nei sistemi NetApp E-Series, una funzionalità simile è fornita in una “cache SSD”.Grazie a una combinazione di SSD e HDD in un unico pool, i dati hot possono essere suddivisi in tier automaticamente tra HDD e SSD, per assicurare performance ottimali (figura 2-3). Analogamente a quanto accade con Flash Cache (tema discusso precedentemente in questo capitolo), i dati hot non vengono spostati su SSD, ma ne viene creata una copia. Copiare i dati piuttosto che spostarli comporta i seguenti vantaggi: ✓La copia dei dati è un processo I/O più rapido rispetto

al trasferimento degli stessi (per lo spostamento, il sistema deve copiare i dati e rimuoverli dalla loro posi-zione originale).

✓Una volta espulsi i dati dal disco SSD, non è necessario riscriverli sul disco HDD.

Tuttavia, a differenza di Flash Cache, sia le operazioni di let-tura sia quelle di scrittura possono essere memorizzate nella cache SSD di Flash Pool. Come discusso nel capitolo 1, in alcuni casi, come ad esempio le operazioni di scrittura sequenziale, gli HDD offrono performance superiori agli SSD basati su flash. Per questa ragione, quando si verifica


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un’operazione di scrittura su un volume abilitato per Flash Pool, viene utilizzata la logica per determinare se risulti più veloce scrivere su SSD e HDD o soltanto su HDD. Per contro, quando si verifica un’operazione di lettura, la logica deter-mina se i dati debbano essere memorizzati nella cache SSD o letti direttamente da HDD senza caching. Tale decisione dipende principalmente dal fatto che lo schema dei dati sia casuale o sequenziale. In tutti i casi, gli algoritmi di Flash Pool sono ottimizzati per la velocità.

Storage primario Obiettivo: posizionare in modo intelligentei dati "hot"

"Hot"

Figura 2-3: la sfida del posizionamento dei dati: rendere veloci i dati hot e rendere economici i dati cold.

SSD come sostituto dell’HDDLe aziende cercano sempre nuove vie per aumentare la velo-cità e la reattività delle applicazioni utilizzate per gestire le principali operazioni di business, in particolare i sistemi di database. Poiché le performance di tali applicazioni sono


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strettamente legate al time-to-market, ai ricavi, alla produtti-vità, e alla soddisfazione dei clienti, è fondamentale che ope-rino al massimo del loro potenziale.Per ottenere performance ottimali, spesso le organizzazioni effettuano un provisioning in eccesso della capacità dei sistemi storage di rete, implementando dischi riempiti par-zialmente che permettono all’array di offrire le performance necessarie, ma in questo modo vengono sprecate risorse costose, quali hardware, capacità, spazio nel data center ed energia.Per eliminare l’overprovisioning e massimizzare il ritorno sull’investimento nelle applicazioni a performance elevate, molte aziende stanno cercando di implementare sistemi di storage all-flash. Se da una parte gli acquirenti iniziano a con-siderare seriamente questi nuovi sistemi, dall’altra si trovano di fronte alla sfida di trovare una soluzione di livello enter-prise, conveniente, completa in termini di funzionalità e alta-mente affidabile.Gli array all-flash di NetApp offrono performance elevatis-sime, reattività costante inferiore al millisecondo e funziona-lità di classe enterprise per aumentare la velocità, la reattività e il valore delle applicazioni sensibili alla latenza che controllano le operazioni aziendali chiave. Il flash array NetApp EF-Series è una piattaforma comprovata con un sistema operativo ottimizzato e altamente efficiente che eccelle con workload I/O-intensive che richiedono perfor-mance eccellenti, latenza ultraridotta e densità di IOPS. I sistemi FAS all-flash di NetApp combinano performance a bassa latenza con le avanzate funzionalità di Data ONTAP, inclusi deduplica, compressione, protezione integrata dei dati, supporto multiprotocollo, scalabilità orizzontale e ope-razioni senza interruzioni.


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Capitolo 3

Riconoscere i vantaggi offerti dalla tecnologia flash per

lo storageIn questo capitolo▶ Migliorare le performance dello storage con la tecno-

logia flash▶ Affidare i dati alla tecnologia a stato solido▶ Ottimizzare le infrastrutture di storage con SSD▶ Misurare il costo reale dello storage

Q uesto capitolo spiega in che modo la tecnologia flash per lo storage possa offrire vantaggi alla tua organizza-

zione e come le numerose aziende di vari settori che hanno implementato con successo la tecnologia flash per lo storage stiano ora raccogliendo i frutti.

PerformanceLa tecnologia flash migliora le performance complessive dell’IT. Lo storage flash esegue le operazioni di lettura e scrit-tura in microsecondi, raggiungendo decine di migliaia o addi-rittura milioni di IOPS. Le performance dei dischi rigidi (HDD), invece, vengono calcolate in millisecondi e offrono centinaia di IOPS (tabella 3-1).


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Tabella 3-1 Performance flash e HDD a confronto

Lettura/scrittura IOPS

Flash Microsecondi Da decine di migliaia a milioni

HDD Millisecondi Centinaia

A differenza dei dischi rigidi, la tecnologia flash non ha parti mobili, quindi non presenta i problemi di performance dovuti ai tempi di ricerca o alla latenza di rotazione nell’hardware. L’assenza di parti mobili nelle soluzioni flash comporta meno usura e questo migliora l’affidabilità meccanica (come illu-strato nella sezione successiva).

Lo storage flash può migliorare i tempi di risposta fino al 90% e aumentare il throughput I/O fino all’80% rispetto ai dischi rigidi.

Consulta il case study “Il flash array NetApp EF-Series acce-lera il database Oracle” alla fine del capitolo.

AffidabilitàL’affidabilità rappresenta naturalmente uno degli attributi più importanti di un supporto per lo storage dei dati. Devi poter essere sicuro di memorizzare i dati più importanti della tua azienda utilizzando un metodo affidabile e coerente, che con-senta l’accesso in qualsiasi momento.Come accennato in precedenza, lo storage flash non pre-senta parti mobili. Da solo, questo fattore di design migliora enormemente l’affidabilità e i risultati, offrendo un tempo medio tra guasti (MTBF, Mean Time Between Failures) di circa 2 milioni di ore, rispetto agli 1,2 milioni di ore dei dischi rigidi. Per maggiori informazioni sul design e sull’affidabilità dei dischi rigidi, consulta l’articolo di approfondimento “Il futuro del disco”.


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Il futuro del discoUno dei dibattiti più accesi di oggi riguarda il futuro del disco rigido. Gli HDD sono in circolazione da oltre mezzo secolo. Il primo disco in assoluto, IBM 350 Disk Storage Unit, era composto da tre ele-menti di base: piatti rotanti in alluminio, superfici dotate di rivesti-mento magnetico e testine di registrazione mobili. Oggi, pur potendo contare su velocità e capacità superiori, gli HDD sono ancora composti dagli stessi tre elementi di base e funzionano secondo i medesimi principi operativi.Sebbene abbiano avuto un successo straordinario, un giorno anche i dischi rigidi verranno sostituiti. I motori di precisione e gli attuatori sono soggetti a usura meccanica e non offrono perfor-mance ottimali all’infinito. Lasciare ruotare i piatti 24 ore al giorno per accedere ai dati occasionalmente rappresenta un utilizzo poco efficiente dell’energia elettrica. Nonostante il fatto che la tecnolo-gia HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording) sembri in grado di innalzare la capacità degli HDD fino ad almeno 100 TB, a un certo punto la capacità, l’affidabilità e la convenienza dei dischi rigidi raggiungeranno un limite.La vera ragione alla base della longevità degli HDD è che, fino a oggi, non è emersa nessuna tecnologia in grado di sostituirli. Gli SSD aziendali utilizzano la tecnologia flash ed emulano il compor-tamento di un HDD, ma poiché gli SSD aziendali sono realizzati interamente in silicone, non sono soggetti all’usura meccanica né ai ritardi legati alla latenza di rotazione degli HDD.La popolarità degli SSD aziendali sta crescendo, ma non è ancora assolutamente in grado di competere con quella degli HDD. Le ven-dite di SSD crescono lentamente per due preoccupazioni fonda-mentali: costi e affidabilità.Dal punto di vista del costo per gigabyte, gli SSD continuano a essere più cari, con prezzi circa 6 volte più alti rispetto agli HDD.

(continua)Questi materiali sono di proprietà © 2014 John Wiley & Sons, Inc.

Qualsiasi disseminazione, distribuzione o utilizzo non autorizzato è strettamente proibito.

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EfficienzaL’impatto che la tecnologia flash può avere per quanto riguarda l’aumento dell’efficienza nei data center è evidente. La tecnologia flash è molto flessibile ed è disponibile in vari fattori di forma, ad esempio le schede flash PCI-e e gli SSD. Può essere implementata come tier di memoria nel server, nella rete, nello storage controller o nello storage array. La tecnologia flash può essere presentata come cache o come all-flash array persistente e indipendente (figura 3-1).

Per quanto riguarda l’affidabilità, nella tecnologia flash le celle di memoria si indeboliscono ogni volta che si verifica una cancella-zione elettrica, operazione necessaria ogni volta che i dati vengono memorizzati nella memoria flash.Tuttavia, i vendor di soluzioni flash stanno cercando di contrastare i problemi di affidabilità degli SSD introducendo sofisticati algoritmi di livellamento dell’usura e le economie di scala stanno determi-nando un abbassamento dei prezzi.Oggi, le imprese stanno implementando le tecnologie flash e SSD negli storage array ibridi e in quelli all-flash con capacità ridotta (appositamente creati per offrire performance elevate).

(continua)


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Array HDD tradizionale

Array ibrido (SSD + HDD)

Flash Array/Appliance

Server Flash

Figura 3-1: la tecnologia flash può essere implementata in maniera flessibile per soddisfare varie esigenze legate a performance e capacità.

La tecnologia flash per lo storage aiuta le organizzazioni IT a lavorare in modo più efficiente. Piuttosto che impiegare tec-niche quali lo short stroking (illustrato nel capitolo 2) per HDD, gli amministratori dello storage possono usare tutto lo spazio disponibile sugli SSD, ottimizzare lo storage e ridurre i costi complessivi dell’IT utilizzando le risorse di storage in maniera più efficiente (consulta il case study “Provider di servizi cloud risparmia oltre 1 milione di dollari con le effi-cienze dello storage NetApp”).


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Case study: Provider di servizi cloud risparmia oltre 1 milione di dollari con le efficienze

dello storage NetAppUn provider di servizi cloud doveva soddisfare determinate esi-genze in termini di scalabilità nella propria infrastruttura storage mantenendo livelli di servizio accettabili per oltre 350.000 clienti in tutto il mondo.SfidaRimanere competitivi sul mercato dei servizi di comunicazione e collaborazione in hosting conservando l’agilità e la flessibilità necessarie per soddisfare le esigenze dei clienti.SoluzioneMigrare i clienti a Microsoft Exchange Server 2010 su una piatta-forma di storage NetApp semplice e integrata con performance potenziate da NetApp Virtual Storage Tier (VST).Benefici✓ Costo totale di proprietà ridotto del 60%, con un risparmio supe-

riore a 1 milione di dollari in costi IT✓ Storage nell’ambiente Microsoft Exchange 2010 diminuito

del 75%✓ Tempi di gestione dello storage calati del 66%PanoramicaUn importante provider di servizi business di comunicazione, colla-borazione, conformità, sicurezza e infrastruttura in hosting che serve oltre 350.000 utenti in tutto il mondo deve erogare i servizi cloud da un’infrastruttura conveniente in grado di offrire soluzioni business a performance e disponibilità elevate.La piattaforma di storage che supportava gli ambienti Microsoft Exchange 2007 e Microsoft SharePoint 2007 aziendali


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aveva raggiunto il limite di capacità. La piattaforma non aveva la scalabilità e la gestibilità necessarie per aggiornare tali applica-zioni e migrare i clienti.L’azienda ha lavorato a stretto contatto con un provider di soluzioni tecnologiche e partner Star NetApp per individuare una piatta-forma robusta, semplice e unificata per la gestione delle risorse fisiche e virtuali. L’azienda supporta i propri servizi di comunica-zione e collaborazione attraverso i sistemi di storage NetApp FAS3270 nei data center primari e secondari e utilizza i sistemi di storage FAS3210 e FAS3140 nell’ambiente di laboratorio.I sistemi di storage NetApp aiutano il provider di servizi cloud a ottimizzare le performance e a migliorare l’esperienza del cliente grazie a NetApp VST con schede NetApp Flash Cache da 512 GB (capitolo 2) nei sistemi di storage FAS3270. L’azienda sfrutta VST, con il suo caching intelligente e le tecnologie di efficienza dello storage NetApp, per i workload Microsoft Exchange e SharePoint. NetApp VST permette di incrementare le IOPS, l’efficienza dello storage e il numero di cassette postali di Microsoft Exchange 2010 supportate. L’azienda ottiene ulteriore efficienza grazie alla dedu-plica NetApp, che consente di ridurre i requisiti di storage nell’am-biente Microsoft del 40 - 50%.La soluzione di storage NetApp aiuta questo provider di servizi cloud a ottimizzare il budget destinato all’IT, a ridurre i rischi e a scalare in funzione della crescita. Il sistema storage midrange offre un ambiente conveniente per workload misti e protegge l’investi-mento aziendale attraverso la scalabilità interna. Il sistema di sto-rage della serie FAS3200 perfeziona ulteriormente l’architettura NetApp a disponibilità elevata offrendo ulteriori operazioni di dia-gnostica e recovery senza interruzioni.


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CostiSebbene il costo per gigabyte degli HDD tradizionali sia infe-riore a quello degli SSD, non si tratta dell’unico fattore da considerare per quanto riguarda i costi legati allo storage.Tra gli altri importanti fattori di costo da calcolare vi sono: ✓Capacità effettiva: per ottimizzare le IOPS, molti ammi-

nistratori dello storage IT utilizzano storage array solo parzialmente pieni, per ridurre la latenza di ricerca sugli HDD. Questa procedura riduce anche la capacità effet-tiva degli HDD e ne aumenta in maniera significativa il costo per gigabyte in termini di storage utilizzabile.

✓Prezzo per IOPS: i dischi economici si riveleranno più costosi in termini di produttività e opportunità perse se non sono in grado di offrire il throughput richiesto dalle applicazioni e dagli utenti più esigenti. Il prezzo tipico per IOPS degli HDD è pari a circa $ 1,25/IOPS contro solo $ 0,02/IOPS degli SSD.

✓Costi operativi: le spese di energia e raffreddamento, i costi immobiliari per i data center, nonché la gestione e l’amministrazione dello storage rappresentano costi operativi importanti da tenere in considerazione.

Lo storage flash offre throughput con performance elevate senza la necessità di piatti rotanti o testine di lettura/scrittura mobili. La tecnologia flash utilizza invece dei transistor per memorizzare i dati in un array di righe e colonne (capitolo 1).Grazie alle performance superiori, le applicazioni saranno più veloci e gli utenti più produttivi. Alcuni potrebbero liquidare questo fattore ritenendo questi costi trascurabili, ma la diffe-renza tra le IOPS degli SSD flash aziendali e degli HDD è note-vole (consulta il case study: “Le soluzioni NetApp FAS e Flash Cache accelerano la ricerca di gas”).


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Infine, gli SSD flash aziendali possono aiutarti a migliorare l’uti-lizzo dello spazio nei data center e a ridurre i costi energetici.Le aziende possono ridurre lo spazio fisico occupato nel data center sostituendo SAS e HDD Fibre Channel a performance elevate e capacità relativamente minore con HDD e SSD SATA economici e dalla capacità elevata. Un’azienda può facilmente sostituire 1.000 HDD aziendali con 24 SSD che offrono perfor-mance simili in termini di IOSP transazionali (figura 3-2).

Figura 3-2: ventiquattro SSD possono offrire le stesse performance a livello di IOPS di 1.000 HDD aziendali.

Gli HDD richiedono una quantità significativa di ener-gia elettrica per azionare i motori e far ruotare i sup-porti. Per contro, lo storage flash consuma pochissima energia. La tecnologia flash migliora il consumo energetico del 600% per IOPS rispetto agli HDD e consuma 2,5 volte meno energia per SSD, in genere 6 watt contro i 16 watt degli HDD. Gli SSD, inoltre, non generano la quantità di calore creata dagli HDD, quindi comportano una spesa inferiore per quanto riguarda il raffreddamento.

Gli SSD flash aziendali possono consentire un rispar-mio fino al 60% per quanto riguarda lo spazio e l’e-nergia e migliorare il costo per terabyte fino al 46% ottimizzando l’utilizzo della tecnologia SATA.


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Case study: Le soluzioni NetApp FAS e Flash Cache accelerano la ricerca di gas

Una grande società energetica che aveva bisogno di risolvere importanti problematiche legate a capacità e performance si è rivolta a NetApp per ottenere un vantaggio sulla concorrenza.SfidaGestire una crescita annuale compresa tra il 200% e il 300% e sod-disfare gli elevati requisiti legati alle performance in un ambiente applicativo basato su modellazione dei dati geologici e interpreta-zione dei dati sismici.SoluzioneAccelerare le performance del sistema e migliorare la produttività del personale con i sistemi di storage NetApp serie FAS6000 e FAS3000 e il caching intelligente di NetApp Flash Cache.Benefici✓ Crescita dei dati del 700% senza aumentare il personale✓ Calo del costo per terabyte pari al 52%, risparmio energetico

del 66% e riduzione dello spazio necessario pari al 59% con Flash Cache su dischi SATA

✓ Accesso pressoché istantaneo a volumi di dati di grandi dimensioni

PanoramicaUna società energetica indipendente con sede negli Stati Uniti che effettua prospezioni, sviluppa e produce gas naturale, petrolio greggio e liquidi da gas naturale sfrutta la tecnologia più recente per massimizzare il valore delle proprie risorse di oltre 11 miliardi di dollari e offrire importanti tool decisionali a circa 4.450 dipendenti.Con una mole di dati aziendali e legati alle esplorazioni pari a ben 13 petabyte, l’azienda deve mantenere un’infrastruttura IT in grado


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di supportare le sue mutevoli e intense esigenze operative. Il suc-cesso dell’azienda dipende dalla possibilità di accedere rapida-mente a grandi volumi di dati sismici affidabili e interpretabili. L’azienda spende inoltre milioni di dollari per ottenere il diritto di effettuare trivellazioni in determinate regioni. Per ridurre il rischio finanziario associato, l’azienda deve garantire al suo staff un accesso continuo a informazioni altamente accurate sui siti ideali per le trivellazioni.L’azienda ha implementato un ambiente di storage NetApp in grado di scalare in modo rapido e semplice, offrendo numerosi importanti vantaggi in termini di performance. I sistemi di storage FAS6280 e FAS6080 presenti nei data center primario e secondario forniscono l’ambiente di produzione, mentre i sistemi di storage FAS3270 e FAS3170 supportano altre aree operative. Anche NetApp Flash Cache (capitolo 2) rappresenta una parte importante della solu-zione, poiché aiuta l’azienda a ottimizzare le performance in tutto l’ambiente. Flash Cache accelera l’accesso ai dati relativi a gas e petrolio attraverso il caching intelligente per i workload a lettura casuale intensiva.Nell’ambiente di lavoro sismico condiviso, l’azienda ha registrato una frequenza di cache hit pari a quasi il 70% e una latenza almeno 10 volte inferiore con Flash Cache. Ciò significa che per il 70% del tempo i dati sono già memorizzati nella memoria e non è pertanto necessario recuperarli dai dischi SATA e sono quindi disponibili nel giro di pochi secondi piuttosto che di qualche minuto.L’esecuzione di modelli geologici che un tempo richiedevano 20 minuti per l’apertura e il caricamento avviene ora in soli 5 minuti. Ora i geofisici possono eseguire test che richiedevano 10 minuti impiegandone soltanto 2. Questo miglioramento delle performance di sistema aiuta i team di geofisici a procedere più rapidamente nell’ambito di iniziative volte ad esempio allo sviluppo di nuove tecnologie.


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Case study: Il flash array NetApp EF-Series accelera il database Oracle

Allettata dalle aspettative di un’elevatissima crescita aziendale e spinta dalla necessità di difendere il suo vantaggio competitivo, una società di investimenti si è posta l’obiettivo di migliorare le per-formance di I/O dell’infrastruttura di database aziendale.SfidaAumentare le performance di I/O del database Oracle business-critical.SoluzioneSono stati implementati quattro flash array NetApp EF-Series dis-tribuiti su due data center per supportare le applicazioni di business intelligence e gestione degli investimenti installate in ambiente Oracle.Benefici✓ Tempi medi di risposta per I/O del database scesi ad appena

0,86 millisecondi, ovvero 12 volte più rapidi✓ Miglioramento del 100% delle performance dei job analitici su

larga scala (il doppio più rapidi)✓ Riduzione del 70% del tempo necessario per la trasmissione dei

dati ai sistemi satellite✓ Riduzione del 90% del tempo necessario per la ricreazione della

cache del database in seguito a un riavvio✓ Tempi di backup ridotti di oltre il 75%


Capitolo 4

Dieci (anzi, cinque) strategie per utilizzare la tecnologia

flash nel tuo progetto di storageIn questo capitolo▶ Implementare la tecnologia flash con successo

L a tecnologia flash ha introdotto una serie di opzioni nuove per gli esperti di storage. Implementando la tec-

nologia flash, le organizzazioni possono sfruttare un throu-ghput maggiore e più veloce per potenziare le performance nelle applicazioni mission-critical e I/O-intensive.La sfida che gli esperti di storage si trovano ad affrontare è: “Come occorre procedere per implementare la tecnologia flash in maniera tale che offra i dati giusti al momento giusto e al costo giusto per soddisfare esigenze specifiche?”. Le per-formance rappresentano, come al solito, un fattore essen-ziale e lo stesso vale per i costi: le organizzazioni devono continuare a ottenere il massimo quando investono in una nuova infrastruttura storage.Partendo da tali presupposti, questo capitolo propone cinque strategie utili per prendere decisioni intelligenti in merito all’utilizzo della tecnologia flash nel tuo prossimo pro-getto di storage.


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Comprendere il workloadLa tecnologia flash è perfetta per ottimizzare le performance dei workload a lettura casuale intensiva. Anche se stai impie-gando la tecnologia flash per una o più applicazioni mission-critical e I/O-intensive, come file service, messaging, infrastruttura virtuale o database OLTP, è fondamentale che tu comprenda anche gli schemi di accesso ai dati dei workload. Di seguito sono elencate quattro domande che dovresti porti: ✓Qual è la combinazione di lettura e scrittura del

workload? ✓Quali sono le dimensioni I/O tipiche? ✓Qual è il rapporto tra accessi sequenziali e casuali? ✓Qual è la dimensione dei working set usati

dall’applicazione?

Implementare il tiering dello storage virtualeLa maggior parte delle soluzioni di tiering automatico tenta continuamente di spostare i dati tra i vari tier dello storage fisico in base agli schemi di accesso ai dati e a una serie di policy predefinite. Si tratta di un processo complesso che richiede vari compromessi tra granularità dei dati e tempi di trasferimento dei dati al fine di offrire performance di livello accettabile.Un’alternativa può essere l’utilizzo del virtual storage tiering. Questo approccio a gestione automatica consente la promo-zione in tempo reale dei dati hot al livello più basso di granu-larità, senza rendere necessari complessi spostamenti e classificazioni dei dati. Con il tiering virtuale, basta scegliere il tier del supporto predefinito da destinare a un volume o


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LUN, ad esempio SATA, Fibre Channel o SAS, e i dati presenti nel volume o LUN vengono automaticamente promossi on-demand a un supporto basato su flash.

Valutare il rapporto prezzo/performance a livello di sistemaQuando si valuta una tecnologia flash, fare un confronto a livello di componente ed estrapolare i risultati può essere un’i-dea allettante. Non cadere in questa trappola. Ad esempio, se il tuo sistema è ottimizzato per le performance di scrittura, la tecnologia flash potrebbe non essere il supporto di storage più adatto. Ricorda che normalmente il vantaggio principale della tecnologia flash è quello di accelerare le performance di lettura. Ciò che conta di più nel layer applicativo non è il sot-tosistema che gestisce le operazioni di lettura e scrittura, ma sono la velocità e i costi legati all’erogazione dei dati.

Sfruttare i sistemi all‑flash dove contaDal momento che gli array all-flash hanno un costo per giga-byte molto superiore a quello dei sistemi ibridi o completa-mente HDD, è importante capire quando sfruttarli per ottenere il massimo impatto. Gli array all-flash sono maggior-mente indicati per le applicazioni sensibili alla latenza, dove una maggiore reattività si traduce in una maggiore produtti-vità, un time-to-market più rapido, decisioni più efficaci o ricavi maggiori. Tra gli esempi, si possono citare: workload transazionali (OLTP), analisi in tempo reale (OLAP), sistemi di decision making ed elaborazione tecnica. I sistemi all-flash sono l’ideale anche per migliorare l’esperienza dell’utente finale nelle infrastrutture di virtual desktop con requisiti di I/O per desktop molto elevati.


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Implementare la tecnologia flash con dischi ottimizzati in funzione della capacitàTi consiglio di considerare le tecnologie NetApp Flash Cache (esaminata nel capitolo 2) e Flash Pool laddove un array di dischi offra una capacità sufficiente ma siano necessarie ulte-riori operazioni I/O. I risultati dei test dimostrano che Flash Pool permette ai sistemi con dischi SATA di eguagliare le per-formance dei sistemi dotati di dischi SAS, fornendo al con-tempo una capacità di storage del 50% più elevata, una riduzione del costo per terabyte pari al 46% e un consumo di energia elettrica inferiore di circa il 27%.


Note


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