EMC Redefine Possible – parte 1- XtremIO
A realidade podem ser dura, mas é incontestável. Nosso
velho e bom mundo tem passado por transformações cada vez mais rápidas. O
principal termômetro dessas mudanças é o volume de dados que cresce de forma
hipergeométrica a ponto disse ter ganhado um nome apropriado e sugestivo que é
o “Big Data”. Daqui a pouco precisará mudar para algo como “Huge Data” (big –
grande, huge – imenso).
Para lidar com isso tudo, com as novas gerações de aplicações que precisam
manipular e usufruir de toda essa montanha de informações, o investimento
precisou crescer também de maneira sensível. Calcula-se que 58% do gasto com
infraestrutura para suportar estas aplicações dizem respeito a funções como
armazenamento, backup, replicação, gerenciamento, etc. O desafio atual é como
superar este forte crescimento, mas sem comprometer sobremaneira o orçamento,
sem que haja também explosão nos custos. Difícil! Mais dados, maior
complexidade, mas sem perder o controle do nível de investimento. Parece
difícil, um real desafio.
figura 01 – Tempos de Big Data
Visando lidar com todas estas situações a EMC realizou
no mês de julho de 2014 um grande lançamento concentrado de produtos denominado
“EMC Redefine Possible” trazendo novas
versões e soluções com tecnologias sofisticadas no seu portfólio. Vou destacar
as que mais capturaram minha atenção. Neste primeiro texto vou falar da
tecnologia de storage desenvolvido 100% para utilização de memória flash no
lugar dos tradicionais discos magnéticos, os chamados SSDs.
XtremIO – All Flash Array
baseado em memória flash (os SSDs), os fabricantes de storages logo se
movimentaram para prover este tipo de solução em seu portfólio. E o fizeram com
sucesso, trazendo ganhos de desempenho muito expressivos que logo capturou a atenção
das empresas para aplicações que
têm grande demanda por velocidade de acesso. Porém os dispositivos de armazenamento
existentes apenas receberam os novos SSDs sem grandes alterações em seus
projetos.
A EMC percebeu que para extrair o máximo do potencial de seus storages usando
memórias flash deveria repensar sua engenharia para atingir este objetivo. Seu
grande avanço foi o novo software que gerencia o dispositivo denominado Xtrem
IO que chega agora em sua versão 3.0. Trata-se inclusive de uma atualização
gratuita para quem já tem o produto da EMC ou presente em dispositivos a serem
adquiridos.
Uma pequena pincelada técnica – Arquitetura do Sistema
funciona como qualquer outro sistema de armazenamento baseado em blocos e se
integra com existente SANs (stotage área network), seja com Fibre Channel de 8
Gbps ou Ethernet iSCSI de 10 Gbps (SFP +) para se conectar com os hosts (que
consome as informações).
é um sistema de armazenamento flash nativo que foi projetado para oferecer o
máximo em desempenho, facilidade de uso e funcionalidades de gerenciamento.
Cada controlador de armazenamento dentro da matriz XtremIO executa uma versão adaptada
e leve de distribuição Linux especialmente concebida como a plataforma base.
O Sistema Operacional do XtremIO (XIOS), rodando sob este Linux lida com todas
as atividades dentro de um controlador de armazenamento, como mostrado na figura
abaixo. O XIOS é otimizado para lidar com altas taxas de I/O e gerencia os
módulos funcionais do sistema, o RDMA sobre operações InfiniBand, monitoramento
e memory pools. XIOS tem um algoritmo proprietário de manipulação e programação
de processos que é projetado para atender às necessidades específicas da baixa
latência, adaptação ao tipo de conteúdo (reconhecimento de conteúdo) e elevado
desempenho do subsistema de armazenamento.
figura 02 – Arquitetura básica do XtremIO all flash
arquitetura e há um paper técnico muito interessante que pode ser obtido aqui.
Características principais e inovações
Trata-se de uma arquitetura sofisticada que em sua versão 3.0 trouxe melhorias
em áreas já existentes, bem como inovações importantes. Deve ser ressaltado que
as operações são realizadas em memória boa parte do tempo e não gravando e
lendo os SSDs que traz grande agilidade na leitura, escrita e operações de
compressão, encriptação, etc. Por fim o dado vai para o SSD de onde quando precisar
ser recuperado será feito com grande agilidade.
figura 03 – XtremIO Storage Manager
O desafio proposto que foi alcançado com esta solução é ter de forma regular, consistente
e totalmente previsível a menor latência possível. Esteja o storage cheio,
vazio, com alta utilização ou sem acesso algum. Em suma, todas as condições. Isso
é muito importante para usuários deste tipo de produto.
E vale destacar que a família XtreamIO teve um crescimento muito forte por
conta de sua grande aceitação do mercado, pois foi ao encontro das necessidades
latentes das aplicações famintas por grandes volumes de informação recuperadas
muito rapidamente. Em apenas 6 meses este produto gerou receitas de US$ 100
milhões para a empresa! Segundo a EMC a maior taxa de crescimento da história
nessa indústria de storages.
esta solução são brevemente descritas abaixo:
Deduplicação: reside em armazenar
uma única vez um bloco de dados (qualquer tipo) que se repete com frequência
traz imensos benefícios na economia de espaço. Um bom exemplo de cenário de
ganho é em ambientes de desktops virtualizados (VDI) com taxas de 5:1 ou até
20:1. Ou seja, um aproveitamento muito maior do espaço físico existente no
storage ainda maior nesta versão 3.0.
Compressão : em tempo real os dados
são analisados e gravados usando bem menos espaço do que seria necessário.
Usualmente em blocos que armazenam bancos de dados isso resulta em ganhos de 2 até
4 vezes. Compressão e Deduplicação funcionam em paralelo com benefícios somados
(embora no cenário de bancos de dados a deduplicação não seja muito efetiva).
Figura 04 – taxas de compressão de até 4 vezes
Encriptação : usando técnica AES-256
os SSDs têm todas suas informações codificadas (com auxílio por hardware – bastante
eficiente). Por isso se, por exemplo, um SSD for retirado do dispositivo ele
não poderá ser lido de forma alguma e nenhuma informação será violada.
Writable Snapshots : existem diversas situações no uso do storage que exigem cópias de
blocos de dados (e/ou metadados) sejam feitas, seja para propósito de backup,
replicação, uso de dados para BI, dados para ambiente de desenvolvimento, etc. Isso
não somente, por serem extensos, tendem a causar congestionamento e latência no
uso durante estas operações, bem como alocam um grande espaço, habitualmente
muitas vezes o espaço original ocupado. Com o novo XtremIO estas operações são
feitas sem impacto no uso, no desempenho, na latência e no espaço extra
utilizado.
Figura 05 – dezenas de VMs em operação pesadas ainda assim
baixa latência
Escalabilidade : um sistema com
apenas um “X-Brick” de 5 TB está disponível, que pode ser expandido até 10 TB. A
solução de entrada de 5 TB é apropriada para que as empresas que ainda não usam
esta tecnologia possam fazê-lo pela primeira vez, provar o conceito e expandir
conforme a necessidade. Até 6 destes “Bricks” podem ser agregados, com até 12
controladoras ativas, espaço total de 120 TB, permitindo que haja mais 50% de
capacidade e 50% no ganho em desempenho (IOPS – Input/Output Operations per
Second) mantendo a latência em valores abaixo de 1 milissegundo.
figura 06 – Produto de entrada de 5 TB all flash array
figura 07 – linha completa de 5 TB até 120 TB (físico)
Estas características todas permitem que operações de bancos de dados (OLTP)
tenham ganhos de 50%, bem como clonagem de máquinas virtuais 100% mais rápidas
(metade do tempo) e pela consolidação das tecnologias de deduplicação,
compressão inline e writeable snapshots sistemas podem atingir até 2 Petabytes
de espaço útil com 120 Terabytes de unidades físicas de SSDs.
Por conta desta conjunção de tecnologias chamada de XtremIO Data Services, decorre
melhoria de desempenho uma vez que tudo é feito em memória. Há também aumento
de resiliência (de 3 a 6 vezes), menos escrita é feita na memória flash (característica
preciosa para economizar ciclos de escrita nos SSDs). A forma como o array foi
desenhado existe o nível de proteção de RAID 6, com a performance de RAID 1 e capacidade de utilização
de RAID 5 (cerca de 82%). Tudo
de bom!!
figura 08 – resumo das melhorias do componente de
software XtremIO 3.0
O compromisso da EMC extrapola
as especificações e a própria garantia do produto. Como? Quem experimentar uma
pane no sistema, em regime de utilização normal (dentro das especificações)
pode se qualificar a receber a quantia de um milhão de dólares, fato esse que
segundo a EMC jamais vai acontecer fruto da confiança na sua engenharia. Este “prêmio”
já está em vigor há algum tempo sem que nenhuma requisição tenha sido feita.
figura 09 – US$ 1 M em caso de falhas
Em depoimento dado por Craig Englund, “Principal Architet” da Boston Scientific sobre
a utilização do XtremIO all flash arry, foram citadas duas aplicações muito
interessantes. O uso de VDI (Virtual Desktop Infraestructure – virtualização de
estações de trabalho) em escala massiva de milhares de estações suportado por
esta tecnologia. Como resultado obteve melhoria de desempenho e alto grau de
economia de espaço físico por conta da deduplicação inline. Também relatou o
caso da migração de servidores de banco de dados de um ambiente físico para
ambiente virtualizado hospedado em storage baseado em flash. Segundo Craig
havia grande ceticismo por parte dele nesta aplicação piloto. Mas após
virtualizar o ambiente com menos processador e menos memória que a máquina física
original, mesmo assim o novo cenário foi quase 3 vezes mais rápido. O que era
piloto passou rapidamente para produção.
figura 10 – Depoimento do caso Boston Scientific
finais – opinião Quando surgiram os primeiros SSDs no mercado eles eram
caríssimos e sua aplicação extremamente especializada e direcionada. Com a
diminuição do abismo que havia entre os preços dos HDs convencionais e SSDs
estes começaram a ser usados em storages ainda assumindo a função de
armazenamento “nobre”. Sistemas inteligentes que gerenciavam o ciclo de vida de
informação eram capazes de mover automaticamente dados muito frequentemente
acessados ou atualizados para a porção SSD dos storages. Isso por si só já foi
um avanço incrível e trouxe muitos benefícios.
O tempo passou e os fabricantes de storages começaram a dispor de modelos
contendo apenas SSDs que permitiu outro avanço imenso na confiabilidade,
disponibilidade e principalmente no desempenho do acesso às informações. Neste
momento a EMC realiza com a versão 3.0 de seu software de gerenciamento
associado ao seu dispositivo mais um grande avanço. Projetado para aproveitar
todo benefício potencial que o armazenamento em memória flash pode trazer,
agregando diversos tecnologias apresentadas neste texto esta solução vem ao encontro
do momento que vive a indústria.
Deduplicação, compressão, criptografia, inline data services, são termos herméticos
para os usuários de negócios das empresas. Porém são as bases para que cada vez
mais, mais informação possa ser acessada mais e mais rapidamente tentando de
certa forma “driblar” a escalada do Big Data, principalmente permitindo que as
aplicações evoluam a ponto de entregar todo seu potencial a despeito da
dificuldade de processar toneladas de informações. Este é o real valor. Esta
solução XtremIO definitivamente é um grande caminho para isso. Outros
fabricantes de storage terão ou já têm soluções all flash array, mas no que
concerne a usabilidade, desempenho e confiabilidade a lição de casa da EMC está
mais do que bem feita.
