INTRODUÇÃO AO EMC XtremIO STORAGE ARRAY (versão 4.0)

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1 White Paper INTRODUÇÃO AO EMC XtremIO STORAGE ARRAY (versão 4.0) Um resumo detalhado Resumo Este white paper apresenta o EMC XtremIO Storage Array. Ele oferece descrições detalhadas da arquitetura do sistema, da teoria de operação e de seus recursos. Também explica como os recursos exclusivos do XtremIO, como técnicas de redução de dados em linha (incluindo desduplicação em linha e compactação de dados, desempenho dimensionável, proteção de dados etc.) fornecem soluções para problemas de armazenamento de dados que não podem ser fornecidas por nenhum outro sistema. Abril de 2015

2 Copyright 2015 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 fornecidas 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. VMware é marca registrada ou comercial da VMware, Inc. Nos Estados Unidos e/ou em outras jurisdições. Todas as outras marcas comerciais aqui utilizadas pertencem a seus respectivos proprietários. Número da peça H (Rev. 08) 2

3 Índice Sumário executivo... 5 Introdução... 6 Visão geral do sistema... 7 X-Brick... 8 Arquitetura scale-out Starter X-Brick de 10 TB (5 TB) Arquitetura do sistema Teoria de operação Tabela de mapeamento Como o fluxo de I/O de gravação funciona Como funciona o fluxo de I/O de leitura Recursos do sistema Provisionamento thin Redução de dados em linha Desduplicação de dados em linha Compactação de dados em linha Redução de dados total XtremIO Data Protection (XDP) Como o XDP funciona Criptografia de dados em repouso Snapshots Desempenho dimensionável Distribuição proporcional de dados Alta disponibilidade Upgrade sem interrupções e expansão Integração com VMware VAAI XtremIO Management Server (XMS) GUI do sistema Interface de linha de comando API RESTful LDAP/LDAPS Facilidade de gerenciamento Replicação do XtremIO para um array remoto RecoverPoint Resumo da solução

4 Replicação nativa do RecoverPoint para o XtremIO Replicação síncrona e de CDP para XtremIO Integração com outros produtos EMC Soluções de integração do sistema Vblocks VSPEX Soluções de gerenciamento e monitoramento ESA (EMC Storage Analytics) Plug-in EMC Storage Integrator (ESI) para Windows Plug-in EMC Storage Integrator (ESI) para Oracle VM ViPR Controller ViPR SRM Virtual Storage Integrator (VSI) Plug-in for VMware vcenter Soluções de integração de aplicativos AppSync Plug-in para o Oracle Enterprise Manager (OEM) Soluções de continuidade de negócios e alta disponibilidade PowerPath VPLEX Integração do OpenStack Conclusão

5 Sumário executivo O armazenamento flash é um método interessante de impulsionar o desempenho de I/O do datacenter. Mas isso tem um preço, tanto em custos altos quanto em perda de recursos, como capacidade de expansão, alta disponibilidade e recursos corporativos. O storage array scale-out corporativo 100% baseado em flash do XtremIO oferece não apenas altos níveis de desempenho e capacidade de expansão, mas traz também novos níveis de facilidade de uso para o armazenamento SAN e, ao mesmo tempo, oferece recursos avançados que nunca foram possíveis antes. O projeto de array totalmente flash do XtremIO foi criado desde o início para garantir o máximo de desempenho e consistentes tempos de resposta de baixa latência e com recursos de alta disponibilidade de nível corporativo, redução de dados em linha em tempo real que reduz drasticamente os custos e funções avançadas, como provisionamento thin, integração estreita com VMware, snapshots, clones de volume e excepcional proteção de dados. Isso foi alcançado a um custo de propriedade competitivo. A arquitetura do produto atende a todos os requisitos do armazenamento baseado em flash, inclusive longevidade de arquivamento da mídia flash, redução de custo real de capacidade de flash, desempenho e capacidade de expansão, eficiência operacional e funcionalidade avançada do storage array. Este white paper oferece uma ampla introdução ao storage array XtremIO, com descrições detalhadas da arquitetura do sistema, da teoria de operação e de seus vários recursos. 5

6 Introdução O XtremIO é um storage array totalmente flash que foi projetado do zero para liberar todo o potencial de desempenho do flash e oferecer recursos baseados em array que aproveitam as características exclusivas dos SSDs (Solid State Drive) com base em mídia flash. O XtremIO usa componentes padrão do setor e software inteligente exclusivo para oferecer níveis de desempenho incomparáveis. O desempenho que pode ser alcançado varia de centenas de milhares a milhões de IOPS e baixa latência consistente de menos de um milissegundo. * O sistema é projetado também para oferecer planejamento mínimo, com uma interface amigável que torna muito fácil provisionar e gerenciar o array. O XtremIO aproveita o flash para agregar valor em todas as principais dimensões: Desempenho não importa o quanto o sistema esteja ocupado nem qual seja a utilização da capacidade de armazenamento, a latência e o throughput continuam consistentemente previsíveis e constantes. A latência dentro do array para uma solicitação de I/O normalmente é menos de um milissegundo. * Dimensionamento o sistema de armazenamento XtremIO é baseado em uma arquitetura scale-out. O sistema começa com um só componente básico, chamado de X-Brick. Quando é necessário mais desempenho e mais capacidade, o sistema é redimensionado, pela adição de X-Bricks. O desempenho é dimensionado de modo linear, garantindo que dois X-Bricks ofereçam o dobro de IOPS, quatro X-Bricks ofereçam quatro vezes mais IOPS, seis X-Bricks ofereçam seis vezes mais e oito X-Bricks ofereçam oito vezes mais IOPS que a configuração com um só X-Brick. A latência permanece consistentemente baixa à medida que o sistema é redimensionado. Eficiência o mecanismo principal implementa a redução de dados em linha baseada em conteúdo. O XtremIO Storage Array reduz automaticamente (desduplica e compacta) os dados de imediato, à medida que são informados no sistema. Isso reduz o volume de dados gravados em flash, aumentando a longevidade da mídia e reduzindo o custo. Os arrays do XtremIO alocam capacidade a volumes sob demanda em blocos de dados granulares. O provisionamento dos volumes é sempre thin, sem nenhuma perda de desempenho, sem excesso de provisionamento de capacidade e sem fragmentação. Uma vez que a desduplicação em linha baseada em conteúdo estiver implementada, os dados restantes são compactados mais ainda, reduzindo o volume de gravações em mídia flash. A compactação de dados é realizada nos blocos de dados desduplicados (exclusivos). * Conforme medido para blocks pequenos. O I/O de bloco grande, por natureza, incorre em latência mais alta em qualquer sistema de armazenamento. 6

7 Os benefícios obtidos de evitar uma grande porcentagem de gravações incluem: Melhor desempenho devido aos dados reduzidos Durabilidade geral aprimorada de SSDs de flash array Menos capacidade física necessária para armazenar dados, aumentando a eficiência do storage array e reduzindo drasticamente o custo por GB de armazenamento Proteção de dados o XtremIO aproveita um algoritmo exclusivo de proteção de dados otimizado para flash (XtremIO Data Protection ou XDP) que permite um desempenho superior ao de qualquer algoritmo RAID existente. As otimizações na XDP também resultam em menos gravações na mídia flash com a finalidade de proteção de dados. Funcionalidade o XtremIO dá suporte a snapshots de alto desempenho e uso eficiente de espaço, redução de dados em linha (incluindo compactação de dados e desduplicação em linha), provisionamento thin e total integração com o VAAI VMware, bem como suporte a protocolos Fibre Channel e iscsi. Visão geral do sistema O XtremIO Storage Array é um sistema totalmente flash, baseado em uma arquitetura scale-out. O sistema usa componentes modulares, chamados de X-Bricks, que podem ser colocados em cluster para aumentar o desempenho e a capacidade conforme a necessidade, como mostrado na Figura 2. A operação do sistema é controlada por meio de um servidor Linux independente dedicado, chamado XMS (XtremIO Management Server). Um host XMS, que pode ser um servidor virtual ou físico, pode gerenciar vários clusters do XtremIO. O array continua a operar se estiver desconectado do XMS, mas não pode ser configurado nem monitorado. A arquitetura do array XtremIO é projetada especificamente para oferecer todo o desempenho potencial do flash e, ao mesmo tempo, redimensionar linearmente todos os recursos, como CPU, RAM, SSDs e portas de host, de uma maneira balanceada. Isso permite que o array alcance qualquer nível de desempenho desejado e, ao mesmo tempo, mantenha a consistência de desempenho que é essencial para o comportamento previsível dos aplicativos. O sistema de armazenamento XtremIO oferece um nível muito alto de desempenho que permanece consistente ao longo do tempo, em qualquer condição e padrão de acesso do sistema. Ele foi projetado para I/O aleatório verdadeiro. O nível de desempenho do sistema não é afetado por seu nível de utilização de capacidade, número de volumes nem efeitos do amadurecimento ( aging ). Além disso, o desempenho não é baseado em uma arquitetura de cache compartilhado, portanto, não é afetado pelo tamanho do conjunto de dados nem pelo padrão de acesso aos dados. 7

8 Graças à sua arquitetura de armazenamento que reconhece conteúdo, o XtremIO oferece: Distribuição uniforme de blocos de dados, o que gera inerentemente máximo desempenho e mínimo desgaste do flash Distribuição uniforme de metadados Nenhum ponto mais ativo de dados ou metadados Fácil de instalar e nenhuma necessidade de ajuste Funcionalidade avançada de armazenamento, inclusive redução de dados em linha (compactação de dados e desduplicação), provisionamento thin, proteção avançada de dados (XDP), snapshots e mais X-Brick A Figura 1 mostra um X-Brick. Figura 1. X-Brick Um X-Brick é um componente básico de um array XtremIO. Cada X-Brick é composto de: Uma DAE (Disk Array Enclosure) de 2 U que contém: 25 SSDs emlc (X-Brick padrão) ou 13 SSDs emlc (Starter X-Brick de 10 TB [5 TB]) Duas fontes de alimentação (PSUs) redundantes Dois módulos de interconexão de SAS redundantes Uma Battery Backup Unit (unidade de bateria reserva) Duas controladoras de armazenamento (redundantes) de 1U Cada controladora de armazenamento contém: Duas fontes de alimentação (PSUs) redundantes Duas portas Fibre Channel (FC) de 8 Gb/s 8

9 Duas portas iscsi 10GbE Duas portas InfiniBand de 40 Gb/s Uma porta de gerenciamento de 1 Gb/s A Tabela 1 mostra as especificações do sistema por X-Brick. Tabela 1. Especificações do sistema (por X-Brick) Recurso Físico Alta disponibilidade Especificação (por X-Brick) 5U 13 SSDs Flash emlc (X-Brick Starter 10 TB [5 TB]) 25 SSDs Flash emlc (X-Brick normal) Redundante Componentes de hot swap Nenhum ponto único de falha Acesso do host Ativo/ativo simétrico qualquer volume pode ser acessado em paralelo de qualquer porta de destino em qualquer controladora com desempenho equivalente. Sem necessidade de ALUA (Asymmetric Logical Unit Access, acesso assimétrico à unidade lógica). Portas de host Capacidade utilizável * 4 FC de 8 Gb/s 4 Ethernet iscsi de 10 Gb/s Para um tipo de X-Brick Starter 10 TB (5 TB): - 3,26 TiB (13 SSDs, sem redução de dados) - 7,22 TiB (25 SSDs, sem redução de dados) Para um tipo de X-Brick 10 TB: 7,58 TiB (sem redução de dados) Para um tipo de X-Brick 20 TB: 15,16 TiB (sem redução de dados) Para um tipo de X-Brick 40 TB: 30,55 TiB (sem redução de dados) Latência Menos de um milissegundo * A capacidade utilizável é o volume de dados não compressíveis exclusivos que podem ser gravados no array. A capacidade efetiva será normalmente muito maior devido à redução de dados em linha do XtremIO. Os números finais podem ser ligeiramente diferentes. Uma latência de menos de um milissegundo aplica-se aos tamanhos de blocos comuns. A latência de blocos pequenos ou grandes blocos pode ser maior. 9

10 Arquitetura scale-out Um sistema de armazenamento XtremIO pode incluir um só X-Brick ou um cluster de vários X-Bricks, como mostrado na Figura 2 e na Tabela 2 Cluster com oito X-Bricks Cluster com seis X-Bricks Cluster com quatro X-Bricks Cluster com dois X-Bricks Cluster com um só X-Brick Figura 2. Configurações do sistema como um X-Brick ou clusters de vários X-Bricks Com clusters de dois ou mais X-Bricks, o XtremIO usa uma rede InfiniBand QDR redundante de 40 Gb/s para conectividade de back-end entre as controladoras de armazenamento, garantindo uma rede de alta disponibilidade e latência ultrabaixa. A rede InfiniBand é um componente totalmente gerenciável do array XtremIO, e os administradores dos sistemas XtremIO não precisam ter habilidades especializadas na tecnologia InfiniBand. 10

11 Um sistema com um só X-Brick consiste em: Um X-Brick Uma BBU adicional Um sistema com um cluster de X-Brick consiste em: Dois, quatro, seis ou oito X-Bricks Dois switches InfiniBand Tabela 2. Configurações do sistema como um X-Brick ou clusters de vários X-Bricks Starter X-Brick de 10 TB (5 TB) Cluster de um X-Brick Cluster de dois X-Bricks Cluster de quatro X-Bricks Cluster de seis X-Bricks Cluster de oito X-Bricks Nº de X-Bricks Nº de switches InfiniBand Nº de BBUs adicionais Starter X-Brick de 10 TB (5 TB) O Starter X-Brick de 10 TB (5 TB) do XtremIO é idêntico a um cluster de X-Brick padrão, mas é equipado com apenas 13 Flash SSDs emlc em vez de 25. O Starter X-Brick de 10 TB (5 TB) pode ser expandido para um X-Brick regular com a adição de 12 SSDs. 11

12 Arquitetura do sistema O XtremIO funciona como qualquer outro storage array baseado em bloco e integra-se às SANs existentes, com uma opção de conectividade aos hosts por Fibre Channel de 8 Gb/s e Ethernet iscsi (SFP+) de 10 Gb/s. Diferente de outros arrays de bloco, o XtremIO é um sistema de armazenamento de uso específico, projetado para oferecer o máximo em desempenho, facilidade de uso e serviços avançados de gerenciamento de dados. Cada controladora de armazenamento dentro do array XtremIO executa uma distribuição personalizada de Linux leve como plataforma básica. O XtremIO Operating System (XIOS) é executado sobre o Linux e manipula todas as atividades dentro de uma controladora de armazenamento, como mostrado na Figura 3. O XIOS é otimizado para manipular altas taxas de I/O e gerencia os módulos funcionais do sistema, as operações, o monitoramento e os pools de memória de RDMA (Remote Direct Memory Access) por InfiniBand. Figura 3. Diagrama de blocos de X-Brick O XIOS tem um algoritmo exclusivo de programação e manuseio de processos, que é projetado para atender aos requisitos específicos do subsistema de baixa latência e alto desempenho que reconhece conteúdo. 12

13 O XIOS oferece: Programação de baixa latência para permitir switch de contexto de subprocessos eficiente, otimizar programação e minimizar o tempo de espera. Capacidade de expansão linear de CPU para permitir a exploração total de todos os recursos de CPU, inclusive CPUs multicore Sincronização inter-core de CPU limitada para otimizar a comunicação e a transferência de dados entre subprocessos Nenhuma sincronização inter-socket de CPU para minimizar as tarefas de sincronização e as dependências entre os subprocessos que são executados em diferentes soquetes Reconhecimento de linha de cache para otimizar a latência e o acesso a dados As controladoras de armazenamento em cada X-Brick são proprietárias da DAE que é a elas conectada por interconexões SAS redundantes. As controladoras de armazenamento também são conectadas a um fabric InfiniBand redundante e altamente disponível. Qualquer que seja a controladora de armazenamento que recebe uma solicitação de I/O de um host, várias controladoras de armazenamento em vários X-Bricks cooperam para processar a solicitação. O layout dos dados no sistema XtremIO garante que todos os componentes inerentemente compartilhem a carga e participem igualmente das operações de I/O. 13

14 Teoria de operação O array de armazenamento XtremIO reduz automaticamente (desduplica e compacta) dados à medida que eles são informados ao sistema, processandoos em blocos de dados. A desduplicação é global (em todo o sistema), está sempre ativa e é realizada em tempo real (nunca como uma operação pósprocessamento). Após a desduplicação, os dados são compactados em linha, antes que eles sejam gravados nos SSDs. O XtremIO usa o cache de memória global, que reconhece os dados desduplicados, e a distribuição baseada em conteúdo que inerentemente distribuiu os dados de maneira uniforme por todo o array. Todos os volumes são acessíveis em todos os X-Bricks e em todas as portas de host do storage array. O sistema usa uma rede altamente disponível de back-end InfiniBand (fornecida pela EMC) que oferece altas velocidades com latência ultrabaixa e RDMA entre todas as controladoras de armazenamento do cluster. Aproveitando o RDMA, o sistema XtremIO é, em essência, um espaço único de memória compartilhada que abrange todas as controladoras de armazenamento. A capacidade lógica real de um só X-Brick varia dependendo do conjunto de dados armazenado. Para informações altamente duplicadas, o que é comum em muitos ambientes virtualizados clonados, como o Virtual Desktop Integration (VDI), a capacidade utilizável real é muito maior que a capacidade física de flash disponível. Taxas de desduplicação no intervalo de 5:1 a 10:1 são alcançadas rotineiramente em tais ambientes. Para dados compactáveis, que são comuns em vários bancos de dados e em dados de aplicativos, as taxas de compactação estão no intervalo de 2:1 a 3:1. Sistemas que se beneficiam da compactação e desduplicação de dados, como infraestruturas de VSI (Virtual Server Infrastructure, infraestrutura de servidor virtual), normalmente alcançam uma taxa de 6:1. Tabela de mapeamento Cada controladora de armazenamento mantém uma tabela que gerencia o local de cada bloco de dados no SSD, como mostrado na Tabela 3 (na página 15). Essa tabela tem duas partes: A primeira parte da tabela associa o LBA (Logical Block Address, endereço de bloco lógico) do host à impressão digital de seu conteúdo. A segunda parte da tabela associa a impressão digital do conteúdo a seu local no SSD. O uso da segunda parte da tabela oferece ao XtremIO a capacidade exclusiva de distribuir dados de maneira uniforme pelo array e de colocar cada bloco no local mais adequado do SSD. Permite também que o sistema ignore um drive que não esteja respondendo ou selecione onde gravar novos blocos quando o array está quase cheio e não há frações nas quais gravar. 14

15 Como o fluxo de I/O de gravação funciona Em uma típica operação de gravação, o fluxo de dados recebidos chega a qualquer das controladoras de armazenamento ativo-ativo e é dividido em blocos de dados. Para cada bloco de dados, o array marca os dados com um identificador exclusivo. O array mantém uma tabela com essa impressão digital (como mostrado na Tabela 3) para determinar se as gravações recebidas já existem no array. A impressão digital é usada também para determinar o local de armazenamento dos dados. A associação entre o LBA e a impressão digital do conteúdo é registrada nos metadados, dentro da memória da controladora de armazenamento. Tabela 3. Exemplo de tabela de mapeamento Deslocamento de LBA Impressão digital Deslocamento de SSD/ local físico Dados Endereço A8 40 Dados Dados Endereço 1 AB45CB7 8 Dados Dados Endereço 2 F3AFBA3 88 Dados Dados Endereço 3 963FE7B 24 Dados Dados Endereço F7A 64 Dados Dados Endereço 5 134F Dados Dados Endereço 6 CA38C Dados Dados Endereço 7 963FE7B Desduplicado Observação: Na Tabela 3, as cores dos blocos de dados correspondem a seu conteúdo. Conteúdo exclusivo é representado por cores diferentes, enquanto conteúdo replicado é representado pela mesma cor (vermelho). 15

16 O sistema verifica se a impressão digital e o bloco de dados correspondentes já foram armazenados anteriormente. Se a impressão digital é nova, o sistema: Compacta os dados. Escolhe o local no array em que o bloco entrará (baseado na impressão digital e não no LBA). Cria a associação entre impressão digital e local físico. Incrementa em um a contagem de referência para a impressão digital. Realiza a gravação. No caso de uma gravação duplicada, o sistema registra a nova associação do LBA com a impressão digital e incrementa a contagem de referência dessa impressão digital específica. Como os dados já existem no array, não é necessário alterar a associação da impressão digital com o local físico nem gravar nada no SSD. Todas as alterações de metadados ocorrem dentro da memória. Portanto, a gravação desduplicada é realizada mais depressa do que a primeira gravação exclusiva do bloco. Essa é uma das vantagens exclusivas da redução de dados em linha do XtremIO, em que a desduplicação na verdade melhora o desempenho de gravação. A gravação de fato do bloco de dados no SSD é realizada de modo assíncrono. Quando o aplicativo grava, o sistema coloca o bloco de dados no buffer de gravação em memória (que é protegido por replicação em diferentes controladoras de armazenamento via RDMA) e imediatamente devolve uma confirmação ao host. Quando blocos suficientes são reunidos no buffer, o sistema grava-os nas frações de XDP (XtremIO Data Protection) dos SSDs. Esse processo é realizado da maneira mais eficiente e é explicado em detalhes no white paper XtremIO Data Protection. 16

17 Quando um I/O de gravação é emitido para o array: 1. O sistema analisa os dados recebidos e os segmenta em blocos de dados, como mostrado na Figura 4. Figura 4. Dados divididos em blocos fixos 2. Para cada bloco de dados, o array aloca uma impressão digital exclusiva aos dados, como mostrado na Figura 5. Figura 5. Impressão digital alocada a cada bloco O array mantém uma tabela com essa impressão digital para determinar se gravações subsequentes já existem dentro do array, como mostrado na Tabela 3 (na página 15). Se não houver nenhum bloco de dados no sistema, a controladora de armazenamento do processamento informa sua intenção de gravar o bloco às outras controladoras de armazenamento, usando a impressão digital para determinar o local dos dados. Caso já exista um bloco de dados no sistema, ele não será gravado, como mostrado na Figura 6. Figura 6. Desduplicando o bloco existente/repetido 17

18 3. O array aumenta a contagem de referência para cada bloco de dados. 4. Usando um mapeamento distribuído consistente, cada bloco é roteado para a controladora que é responsável pelo espaço de endereço da impressão digital relevante. O mapeamento distribuído consistente é baseado na impressão digital do conteúdo. O processo matemático que calcula as impressões digitais resulta em uma distribuição uniforme dos valores de impressão digital e o mapeamento de impressão digital é distribuído de maneira uniforme entre todas as controladoras de armazenamento do cluster, como mostrado na Figura 7. Figura 7. Distribuição de dados no cluster Observação: A transferência de dados no cluster é realizada pela rede InfiniBand de baixa latência e alta velocidade usando a RDMA, como mostrado na Figura O sistema envia de volta uma confirmação ao host. 18

19 6. Devido à distribuição uniforme da função de impressão digital, cada controladora de armazenamento do cluster recebe uma parte igual de blocos de dados. Quando blocos adicionais chegam, eles preenchem as frações, como mostrado na Figura 8 Figura 8. Frações preenchidas por blocos adicionais 7. O sistema compacta os blocos de dados para reduzir ainda mais o tamanho de cada bloco de dados. 8. Quando uma controladora de armazenamento tem blocos de dados suficientes para encher a fração mais vazia do array (ou uma fração completa, se disponível), ela os transfere do cache para o SSD, como mostrado na Figura 9. Figura 9. Frações confirmadas nos SSDs 19

20 Como funciona o fluxo de I/O de leitura Em uma operação de leitura de bloco de dados, o sistema realiza uma consulta do endereço lógico na associação entre LBA e impressão digital. Uma vez encontrada a impressão digital, ele consulta a associação entre impressão digital e local físico e recupera o bloco de dados do local físico específico. Como os dados são gravados uniformemente no cluster e nos SSDs, a carga de leitura é compartilhada igualmente. O XtremIO tem um cache de leitura baseado em memória em cada controladora de armazenamento. Em arrays tradicionais, o cache de leitura é organizado por endereços lógicos. Blocos em endereços com mais probabilidade de serem lidos são colocados no cache de leitura. No array XtremIO, o cache de leitura é organizado por impressão digital do conteúdo. Blocos cujo conteúdo (representado por seus IDs de impressão digital) tem mais probabilidade de ser lido são colocados no cache. Isso faz com que o cache de leitura do XtremIO reconheça a desduplicação, o que significa que seu cache de leitura relativamente pequeno parece muito maior do que caches tradicionais do mesmo tamanho. Se o tamanho do bloco solicitado for maior do que o do bloco de dados, o XtremIO realiza leituras paralelas de bloco de dados em todo o cluster e reúne-as em blocos maiores, antes de devolvê-las ao aplicativo. Um bloco de dados compactados é descomprimido antes que seja entregue. Quando um I/O de leitura é emitido ao array: 1. O sistema analisa a solicitação recebida para determinar o LBA de cada bloco de dados e cria um buffer para comportar os dados. 2. Os seguintes processos ocorrem em paralelo: Para cada bloco de dados, o array encontra a impressão digital armazenada. A impressão digital determina o local do bloco de dados em um X-Brick. Para I/Os maiores (por exemplo, 256 K), vários X-Bricks são envolvidos em recuperar cada bloco de dados. O sistema transmite os dados lidos solicitados para a controladora de armazenamento do processamento, via RDMA, por InfiniBand. 3. O sistema envia o buffer de dados totalmente preenchido de volta ao host. 20

21 Recursos do sistema O storage array da XtremIO oferece uma ampla gama de recursos que estão sempre disponíveis e não exigem licenças especiais. Os recursos do sistema incluem: Recursos dos serviços de dados aplicados em sequência (como listado abaixo) para todas as gravações de entrada: Provisionamento thin Redução de dados em linha: Desduplicação de dados em linha Compactação de dados em linha XtremIO Data Protection (XDP) Criptografia de dados em repouso Snapshots Recursos de todo o sistema: Desempenho dimensionável Distribuição proporcional de dados Alta disponibilidade Outros recursos: Upgrade sem interrupções Integração com VMware VAAI 21

22 Provisionamento thin O armazenamento XtremIO tem provisionamento thin nativo, usando um tamanho pequeno de bloco interno. Isso oferece resolução fina para o espaço de provisionamento thin. Todos os volumes do sistema sofrem provisionamento thin, o que significa que o sistema só consome capacidade quando realmente precisa. O XtremIO determina onde colocar os blocos de dados exclusivos fisicamente dentro do cluster após calcular os IDs de impressão digital. Portanto, ele nunca aloca previamente nem faz um provisionamento thick de espaço de armazenamento antes de gravar. Devido à arquitetura que reconhece conteúdo do XtremIO, os blocos podem ser armazenados em qualquer local no sistema (e somente os metadados são usados para indicar os locais) e os dados são gravados apenas quando blocos exclusivos são recebidos. Portanto, diferente do provisionamento thin de muitas arquiteturas orientadas a discos, com o XtremIO, o espaço não vai aumentando imperceptivelmente nem há coleta de lixo. Além disso, a questão da fragmentação de volume com o tempo não se aplica ao XtremIO pois os blocos são espalhados por todo o array de acesso aleatório) e não é necessário nenhum utilitário de desfragmentação. O provisionamento thin inerente ao XtremIO também permite um desempenho e um gerenciamento de dados consistentes durante todo o ciclo de vida dos volumes, qualquer que seja a utilização de capacidade do sistema ou os padrões de gravação no sistema. Redução de dados em linha A redução de dados em linha exclusiva do XtremIO é alcançada utilizando as seguintes técnicas: Desduplicação de dados em linha Compactação de dados em linha Desduplicação de dados em linha A desduplicação de dados em linha é a remoção de redundâncias dos dados antes que sejam gravados na mídia flash. O XtremIO desduplica automática e globalmente os dados à medida que são informados ao sistema. A redução de dados é realizada em tempo real e não como uma operação de pós-processamento. Com o XtremIO, não existem processos de segundo plano com alto consumo de dados nem leitura/gravação adicionais (que são associados com o pós-processamento). Portanto, ele não afeta negativamente o desempenho do storage array, não desperdiça os recursos disponíveis que são alocados para o I/O do host e não consome ciclos de desgaste do flash. 22

23 Com o XtremIO, os blocos de dados são armazenados de acordo com seu conteúdo, não com seu endereço do nível do usuário dentro dos volumes. Isso garante balanceamento de carga perfeito entre todos os dispositivos do sistema em termos de capacidade e desempenho. Cada vez que um bloco de dados é modificado, ele pode ser colocado em qualquer conjunto de SSDs do sistema ou pode nem ser gravado se o conteúdo do bloco já for conhecido pelo sistema. O sistema distribui inerentemente os dados pelo array, usando todos os SSDs igualmente e fornecendo perfeito nivelamento de desgaste. Mesmo que um LBA (Logical Block Address, endereço de bloco lógico) seja gravado repetidamente por um computador host, cada gravação será direcionada a um local diferente no array XtremIO. Se o host gravar os mesmos dados repetidamente, eles serão desduplicados e nenhuma gravação adicional será feita no flash. O XtremIO usa cache desduplicado globalmente com reconhecimento de conteúdo para uma desduplicação de dados altamente eficiente. A arquitetura de armazenamento que reconhece conteúdo permite alcançar um tamanho substancialmente maior de cache com uma pequena alocação de DRAM. Portanto, o XtremIO é a solução ideal para padrões de acesso a dados difíceis, como as tempestades de inicializações que são comuns em ambientes de VDI (Virtual Desktop Interface). O sistema também usa impressões digitais de conteúdo, não apenas para desduplicação de dados em linha, mas também para distribuição uniforme de blocos de dados por todo o array. Isso oferece inerente balanceamento de carga para aumentar o desempenho e melhorar a eficiência em termos de nível de desgaste do flash, pois os dados nunca precisam ser regravados nem rebalanceados. A realização desse processo em linha e globalmente em todo o array significa menos gravações nos SSDs. Isso aumenta a duração dos SSDs e elimina a degradação de desempenho que é associada à desduplicação pósprocessamento. A desduplicação de dados em linha do XtremIO e seu processo inteligente de armazenamento de dados garantem: Utilização balanceada dos recursos do sistema, maximizando o desempenho do sistema Quantidade mínima de operações do flash, maximizando a longevidade do flash Distribuição uniforme de dados, resultando em desgaste balanceado do flash em todo o sistema. Não existe coleta de lixo no nível do sistema (ao contrário de redução de dados pós-processamento) Uso inteligente de capacidade de SSD, minimizando custos de armazenamento 23