OPERAÇÃO NÃO DISRUPTIVA COM NAS SCALE-OUT DO EMC ISILON

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1 White paper OPERAÇÃO NÃO DISRUPTIVA COM NAS SCALE-OUT DO EMC ISILON Resumo Este white paper analisa os desafios que as organizações enfrentam à medida que lidam com a crescente necessidade de níveis ininterruptos de disponibilidade de serviço. Ele mostra como a arquitetura do EMC Isilon OneFS fornece as ferramentas necessárias para lidar com esses desafios. Dezembro de 2012

2 Copyright 2014 EMC Corporation. Todos os direitos reservados. A EMC assegura que as informações apresentadas neste documento estão corretas na data da publicação. As informações estão sujeitas a alterações sem prévio aviso. As informações nesta publicação são oferecidas "no estado em que se encontram". A EMC Corporation não garante nenhum tipo de informação contida nesta publicação, assim como se isenta de garantias de comercialização ou adequação de um produto a um propósito específico. O uso, a cópia e a distribuição de qualquer software da EMC descrito nesta publicação exigem uma licença de software. Para uma lista mais atualizada de produtos da EMC, consulte Produtos no site brazil.emc.com. EMC 2, EMC, o logotipo da EMC, Isilon, OneFS, SmartConnect e SyncIQ são marcas registradas ou comerciais da EMC Corporation nos Estados Unidos e em outros países. Todas as outras marcas comerciais aqui utilizadas pertencem a seus respectivos proprietários. Número da peça H

3 Índice EMC Isilon OneFS e as operações não disruptivas... 4 Introdução... 4 Operação não disruptiva... 4 Balanceamento e failover da conexão client... 5 Upgrades de hardware não disruptivos... 6 Adição de nós... 6 Atualização de hardware... 6 Manutenção de nós removidos... 6 Upgrades de software não disruptivos... 6 Rolling upgrade de versões secundárias... 6 Upgrade simultâneo de versões principais... 6 Failover/failback de replicação... 8 Recuperação rápida de paralisações não planejadas... 8 Comportamento das conexões client... 8 Montagens do NFS com a opção hard... 9 Montagens do NFS com a opção soft... 9 SMB... 9 Outros protocolos... 9 Aplicativos... 9 Conclusão Sobre o EMC Isilon Fale com a equipe do EMC Isilon

4 EMC Isilon OneFS e as operações não disruptivas Introdução No mundo atual, as empresas estão lidando com um grande aumento no volume de dados necessários para executar seus negócios com sucesso e com uma pressão crescente com relação a níveis ininterruptos de disponibilidade de serviço. As janelas de manutenção estão diminuindo, e os rigorosos requisitos de disponibilidade permitem apenas um tempo mínimo de inatividade de minutos ou segundos por ano para a realização de eventos planejados atualizações de hardware, upgrades de software e de firmware e manutenção de infraestrutura, além de quaisquer ocorrências disruptivas não planejadas. Organizações do mundo todo estão diante do grande desafio de dimensionar para gerenciar uma variedade e um número cada vez maior de clients. Além disso, essas exigentes empresas precisam de resiliência em caso de falhas tudo isso, normalmente, com pouquíssimo aumento dos recursos de administração de armazenamento. Em um recente estudo, uma fundamental falta de práticas recomendadas para redundância da arquitetura de armazenamento 1 foi destacada como o motivo principal da indisponibilidade dos serviços empresariais de TI. É importante destacar que há uma considerável diferença entre o tempo de atividade (capacidade de resposta do sistema) e a disponibilidade (capacidade de resposta do serviço). O fato de um sistema de armazenamento estar em funcionamento não garante que ele esteja fornecendo os dados corretamente. Além disso, um evento externo de rede pode processar dados indisponíveis tão facilmente quanto uma controladora de armazenamento com falhas. Felizmente, o EMC Isilon permite que os gerentes de TI atendam às demandas desse mundo 24x7x365 ininterrupto, de modo simples e eficiente, ajudando a garantir os mais altos níveis de desempenho e disponibilidade. Através de uma arquitetura NAS (Network Attached Storage) altamente paralela e sharednothing, o EMC Isilon OneFS oferece níveis líderes do setor com relação à disponibilidade e à proteção de dados. Em conjunto com o suporte a failover e o balanceamento de carga inteligente da conexão client, o Isilon simplifica e otimiza drasticamente o desempenho e a disponibilidade de scale-out da empresa. Operação não disruptiva NDO (Nondisruptive Operation, operação não disruptiva) é o processo de gerenciar uma infraestrutura de armazenamento sem interromper o I/O dos clients conectados e de seus aplicativos associados. Além de fornecer proteção contra paralisações não planejadas, a operação não disruptiva inclui eventos de manutenção proativa, como upgrades de software e atualizações de hardware. Duas abordagens principais são utilizadas para lidar com essa situação, dependendo das características da arquitetura de armazenamento subjacente. Geralmente, os sistemas legados de armazenamento scale-up têm dois heads de controladora de armazenamento em uma configuração ativa-ativa que confronta um grande número de drives de disco rígido FC-AL (Fibre Channel Arbitrated Loop) conectados. Nessa combinação, um head de controladora recebe upgrade e o outro lida com todas as conexões client e com todas as tarefas de gerenciamento 1 Blueprints for High Availability (Planos para alta disponibilidade), Evan Marcus e Hal Stern. 4

5 de armazenamento. O aspecto negativo disso é que 50% dos recursos e da largura de banda do sistema de armazenamento são processados como indisponíveis para o I/O do client de serviço durante esse período. Além disso, não há mais redundância de sistema, o que impacta muito a resiliência a falhas durante o upgrade. Outras soluções de armazenamento de scale-up utilizam uma arquitetura de controladora de armazenamento ativa-passiva, também com um grande número de drives Fibre Channel conectados. Nesse cenário, embora não haja redução nos recursos do sistema durante um upgrade, a redundância é prejudicada. Além disso, há um baixo ROI (Return On Investment, retorno sobre o investimento), uma vez que 50% do hardware da controladora de armazenamento fica ocioso em condições operacionais normais. Por outro lado, com os upgrades não disruptivos do Isilon, um nó único uma parte reduzida de toda a arquitetura de cluster é atualizado a qualquer momento. Portanto, o volume de redundância e largura de banda do cluster está disponível durante todo o processo de upgrade. Balanceamento e failover da conexão client No Isilon OneFS, o balanceador de carga EMC Isilon SmartConnect de conexão front-end contribui muito para a disponibilidade dos dados respaldando o failback e o failover dinâmicos de clients conectados. Isso ajuda a garantir que, durante um rolling upgrade, as sessões do client NFS (Network File System, sistema de arquivos de rede) sejam automaticamente transferidas para outro nó no cluster a fim de concluir sua operação com o mínimo de interrupções do usuário ou do aplicativo. Os clients do Microsoft Windows também obtêm benefícios, pois podem remontar facilmente um compartilhamento de SMB (Server Message Block) usando qualquer outro nó disponível no cluster. Durante um failover, os clients são redistribuídos igualmente entre todos os nós restantes no cluster para garantir o menor impacto possível sobre o desempenho. Se um nó é derrubado por qualquer motivo, inclusive uma falha, os endereços IP dinâmicos nesse nó são perfeitamente migrados para outro nó no cluster. Quando o nó off-line é colocado novamente on-line, o SmartConnect pode reequilibrar automaticamente os clients NFS por todo o cluster para garantir máxima utilização de desempenho e armazenamento. Para manutenções periódicas do sistema e atualizações de software, essa funcionalidade permite rolling upgrades por nó que oferecem alta disponibilidade por toda a duração da janela de manutenção. Figura 1: Failover contínuo de clients com o OneFS SmartConnect 5

6 Upgrades de hardware não disruptivos Adição de nós Com o Isilon, adicionar mais capacidade e desempenho e consolidar aplicativos são processos simples e não disruptivos. Quando conectados às redes Ethernet front-end e InfiniBand back-end, os novos nós são ativados e facilmente associados ao cluster do painel de controle LCD (Liquid Crystal Display, tela de cristal líquido) frontal ou da WebUI. A nova capacidade e o novo desempenho ficam totalmente disponíveis após um processo de associação de nós de 60 segundos, e o cluster automaticamente balanceia os dados e as conexões client no novo hardware. Atualização de hardware Também é possível remover perfeitamente do cluster o hardware antigo, ou SmartFailed, e substituí-lo por variedades de nós mais atuais. Durante esse processo, os blocos de dados e metadados no nó do SmartFailed são refracionados por todo o restante do cluster, e as conexões client são migradas e balanceadas nos outros nós disponíveis. Manutenção de nós removidos Com o uso dos comandos suspend e resume, também é possível remover nós individuais, de modo temporário e não disruptivo, de um cluster do Isilon para fins de manutenção e upgrades secundários em campo. Upgrades de software não disruptivos Rolling upgrade de versões secundárias Para versões secundárias, o cluster do Isilon recebe upgrade em cada um dos nós em um processo de rolling upgrade. Durante o breve período de reinicialização de cada um dos nós, as conexões client existentes são migradas para outros nós, e as novas conexões são encaminhadas para outros recursos de cluster disponíveis. Desse modo, todas as reinicializações dos nós ocorrem em série dentro da janela de paralisação. As versões secundárias do OneFS não contêm grandes alterações estruturais no kernel ou no file system; um exemplo disso é fazer upgrade do OneFS para o OneFS Upgrade simultâneo de versões principais Para versões principais, quando houver alterações significativas no file system, no kernel ou no firmware, o procedimento de upgrade geralmente envolverá uma reinicialização rápida por todo o cluster ou um upgrade simultâneo. Essa reinicialização rápida geralmente ocorre em, aproximadamente, dois minutos, independentemente da utilização de capacidade, da composição ou do tamanho do cluster. 6

7 Todas as tarefas de preparação do upgrade do cluster são concluídas antecipadamente para reduzir a janela de reinicialização. O breve intervalo de dois minutos do upgrade é medido em termos de disponibilidade de protocolo ou capacidade de resposta do serviço, conforme definido anteriormente. Além disso, quaisquer alterações de layout dos dados serão implementadas após a reinicialização, quando o cluster estiver totalmente disponível novamente. Um exemplo de upgrade de uma versão principal é migrar do OneFS 6.5 para o OneFS 7.0. Como preparação para um upgrade, é realizada uma verificação abrangente antes do upgrade no cluster e em seu array de módulos de proteção e gerenciamento de dados. Isso ajuda a garantir que o cluster esteja em excelentes condições para o upgrade. O administrador é alertado sobre quaisquer questões pendentes com relação à configuração em cluster, ao espaço livre e a outras questões ambientais e deve solucionar todas essas pendências antes que seja concedida a permissão para executar um procedimento de upgrade. Figura 2: Opções de upgrade da WebUI do OneFS 7

8 Failover/failback de replicação Outra abordagem para gerenciar upgrades de versões principais e secundárias, bem como outros tipos de manutenção de cluster é utilizar um espelho do cluster de destino e a replicação paralela do EMC Isilon OneFS SyncIQ. Nesse cenário, os clients são redirecionados, ou sofrem failover, para outro cluster, enquanto o cluster de origem inicial recebe upgrade, conforme mostrado na Figura 3. Na conclusão do processo, os clients sofrem failback para o cluster de origem inicial, e o cluster de destino é rebaixado de volta a uma réplica somente leitura. Figura 3: Failover/failback com o OneFS SyncIQ Recuperação rápida de paralisações não planejadas A reinicialização rápida não é aplicável apenas para upgrades principais. Outros eventos físicos paralisações de energia no datacenter, desligamento devido ao superaquecimento, falhas de hardware ou de software também obtêm muitos benefícios da habilidade dos nós individuais, ou do cluster inteiro, para inicializar rapidamente em um estado consistente. Comportamento das conexões client As solicitações de I/O de todos os clients conectados a um cluster serão suspensas durante as operações de rebalanceamento e failover do SmartConnect. Embora todos os clients enfrentem uma suspensão de I/O durante o rebalanceamento ou a transferência da sessão, muitos deles recuperarão facilmente suas sessões e retomarão as operações. No entanto, alguns deles principalmente clients do Windows talvez precisem restabelecer suas conexões. Isso dependerá do protocolo, da duração do failover da sessão e das características do aplicativo em particular. Além disso, o failover do NFS atualmente está disponível apenas para clients que usam as versões 2 ou 3 do NFS. 8

9 Montagens do NFS com a opção hard Os clients NFS que têm uma exportação do OneFS com montagem com a opção hard continuarão tentando fazer a reconexão indefinidamente. Desse modo, as sessões client não são afetadas pela reinicialização de um nó, a menos que ocorra timeout do aplicativo que está enviando a solicitação durante a espera de uma resposta do NFS. Geralmente, é possível lidar com essa questão estendendo a janela de timeout do aplicativo. Montagens do NFS com a opção soft Os clients NFS que têm montagem com a opção soft dão continuidade a suas tentativas de reconexão até atingirem o limite configurável de timeout de sessão. Entretanto, embora as montagens com a opção soft possam reduzir a possibilidade de instabilidade do client durante o failover, elas podem expor os aplicativos à possível inconsistência de sessão. Desse modo, as montagens do NFS com a opção soft serão recomendáveis somente em casos em que a capacidade de resposta do client for a principal prioridade. Se as montagens com a opção soft do TCP (Transmission Control Protocol) não forem possíveis, o risco de montagens do NFS com a opção soft no UDP (User Datagram Protocol) poderá ser reduzido por meio da especificação de longos valores de timeout de retransmissão e de um número relativamente grande de novas tentativas nas opções de montagem. Por exemplo, para definir o timeout do NFS para 60 segundos e 5 tentativas de retransmissão, as seguintes opções de montagem de client podem ser usadas: SMB Geralmente, as conexões de cluster de clients do Windows SMB v1 e v2 resultam na interrupção da sessão e em uma reconexão subsequente. Essa deficiência do protocolo é um desafio comum para todos os sistemas de armazenamento. De modo ideal, os upgrades de cluster são agendados com antecedência e precedidos por solicitações de usuários do SMB para interromper voluntariamente suas conexões. No entanto, é possível encerrar quaisquer sessões restantes do SMB por meio das opções terminate TCP connections na seção de upgrade da WebUI do cluster. Outros protocolos Normalmente, os protocolos stateless, como o HTTP, conseguirão recuperar-se bem de uma operação de failover do SmartConnect. Geralmente, com os protocolos stateful, por exemplo, o FTP (File Transfer Protocol), o estado será perdido, e a operação deverá ser repetida pelo client. Aplicativos O comportamento da sessão dos aplicativos durante uma operação de failover do SmartConnect é muito específico ao próprio aplicativo. Em geral, se os parâmetros do aplicativo basearem-se no timeout, eles poderão ser ajustados para aumentar os intervalos de timeout e exceder os tempos de reinicialização do nó como uma forma de evitar a interrupção do aplicativo. Consulte o guia de práticas recomendadas do aplicativo em particular para obter detalhes específicos. 9

10 Conclusão Organizações de todos os portes em todo o mundo estão lidando com uma inundação de conteúdo digital e dados não estruturados que está gerando enormes aumentos nas necessidades de armazenamento. Como esses conjuntos de dados corporativos continuam a expandir-se para tamanhos sem precedentes, a disponibilidade ininterrupta de dados nunca foi tão crucial. Desse modo, uma nova abordagem é necessária para atender aos requisitos de proteção, disponibilidade e desempenho nesta era de big data. O EMC Isilon permite que as organizações dimensionem capacidade e desempenho linearmente para mais de 20 petabytes, 106 GB/s e 1,6 milhão de IOPS do SPECsfs2008. Além disso, é possível fazer isso dentro de um file system único um que tenha bom desempenho e que, ao mesmo tempo, seja resiliente e simples de gerenciar. Desenvolvidas a partir de hardware de classe corporativa e viabilizadas pelo aclamado sistema de arquivos distribuídos do OneFS, as soluções NAS scale-out do Isilon oferecem os seguintes princípios fundamentais: Níveis incomparáveis de proteção e disponibilidade de dados Nenhum ponto único de falha Sistema de arquivos único totalmente distribuído Tolerância líder do setor para cenários com várias falhas Detecção proativa de falhas e reconstruções rápidas e preventivas de drive Proteção de dados flexível em nível de arquivo Sistema de arquivos totalmente registrado Disponibilidade temporária e operação não disruptiva Extremo dimensionamento combinado com simplicidade de gerenciamento Sobre o EMC Isilon O EMC Isilon é o líder global em NAS scale-out. Oferecemos soluções avançadas, mas simples, para as empresas que desejam gerenciar seus dados, e não seu armazenamento. Os produtos Isilon são simples de instalar, gerenciar e dimensionar, em qualquer tamanho e, ao contrário do armazenamento corporativo tradicional, o Isilon permanece simples, não importa o quanto de armazenamento seja adicionado, o quanto o desempenho seja necessário ou como as necessidades dos negócios mudarão no futuro. Estamos desafiando as empresas a pensarem sobre seu armazenamento de modo diferente, pois só assim elas reconhecerão que existe uma forma melhor e mais simples de gerenciá-lo. Saiba o que isso significa em brazil.emc.com/isilon. Números de patentes americanas ; ; Outras patentes estão pendentes. Fale com a equipe do EMC Isilon brazil.emc.com/isilon Rua Verbo Divino, º andar São Paulo SP Brasil Tel.: (55 11) / (55 11) Fax: (55 11) daniel.gomes@isilon.com 10