Virtual Storage Prepared By David Tai, PhD July 21, 2011 0900 ~ 1200.
Storage - TecnoFaceca 2011
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Agenda
Armazenamento
Arrays – Storages Inteligentes
3 noticias
23/05/2011 2
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Crescimento constante
Uma explosão inacreditável de dados vai acontecer
nos próximos anos
Somando tudo o que temos no mundo temos 1.2 ZB de
dados (Um Zetabyte é um bilhão de trilhões de bytes)
Em 2020 serão 35 ZB (um crescimento de quase 30x
em 8 anos)
23/05/2011 3
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Porque Armazenar a Informação
Universo Digital – Explosão da informação
O século 21 é o da era da informação
Somos dependentes da tecnologia
Exemplo: sites de rede social, e-mails, website de
compartilhamento de vídeo e fotos, compra online,
engines de pesquisa, etc
O gerenciamento da informação é o grande desafio
23/05/2011 4
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Evolução no armazenamento de dados
23/05/2011 5
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Componentes de um disco
23/05/2011 6
Interface
Controller
Power Connector
HDA
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Desempenho de um Disco
Dispositivo Eletromecânico
Impacta de forma geral o desempenho no
armazenamento
Tempo de serviço do disco
Tempo que leva para o disco completar a requisição
de I/O que é a soma de
Seek Time
Rotational Latency
Data Transfer Rate
23/05/2011 7
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Seek Time
Tempo de
posicionamento da
cabeça de leitura e
gravação.
23/05/2011 8
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Rotational Latency
Depende da velocidade de
rotação do disco
Media de rotational latency
Metade do tempo de uma
rotação inteira
Appx. 5.5 ms para disco
5400 rpm
Appx. 2.0 ms para disco
15000 rpm
23/05/2011 9
Rotational delay (em sec) = 0.5/(RPM/60)
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Data Transfer Rate
23/05/2011 10
Interface Buffer HBA
Disk Drive
Transfer rate interna é medida aqui
Transfer rate externa é medida aqui
Head Disk Assembly
Media de montante de dados transferidos por determinado
tempo (MB/s)
Transfer Rate Interno
Velocidade que um dado se move de uma trilha até o
buffer interno do disco
Transfer Rate Externo
Velocidade da interface até o host
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Utilization vs. Response time (Little´s Law)
O tempo de resposta tende a crescer exponencialmente
quando a utilização esta acima de 70%
23/05/2011 11
0% 100% Utilization
Cotovelo da curva: o disco
Tamanho de fila baixo
70%
Esta em torno de 70% de utilização
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Desafio
Vamos considerar que uma aplicação requer uma
capacidade de armazenamento de 1TB e executa 4900
IOPS.
O tamanho do I/O da aplicação é de 4KB
Como essa aplicação é critica, o tempo de resposta
deverá estar dentro de padrões aceitáveis.
Especificações disponíveis do disco:
Capacidade = 100 GB
15000 RPM
5 ms media de seek time
40MB/sec de transfer rate
23/05/2011 12
Quantos discos são necessários para esta aplicação ?
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Solução
O tempo para executar um I/O é a soma do seek time,
rotational latency e transfer time.
5 ms+0.5/(15.000/60)+4KB/(40MB/sec)= 7,1msec
Então calculamos o numero máximo de IOPS um disco
pode executar.
1 sec / 7,1 msec = 140 IOPS
Para ter um tempo de resposta aceitável, temos que
controlar nossa utilização para que obedeça a Little´s
Law, ou seja fica abaixo dos 70%.
140 IOPS x 0,7 = 98 IOPS
Então podemos dizer que
Capacidade: 10 discos
Performance: 4.900/98 = 50 discos 23/05/2011 13
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Evolução na Arquitetura
IP SAN
Multi Protocol
Router
SAN / NAS
FC SAN LAN
RAID Array
JBOD
Internal DAS
Time
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RAID – Redundant Array of Independent Disks
23/05/2011 15
Este Não Este
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Porque RAID ?
Limite de performance para um disco único.
Tempo de vida medio de um disco (MTBF)
Exemplo: Se o MTBF de um disco é de 750.000 horas e
temos 1000 disco, a probabilidade de um disco falhar
é de 750 horas.
As vantagens dessa utilização é:
Melhorar a Capacidade
Alta Disponibilidade
Melhorar a performance
23/05/2011 16
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Tipos de RAID
Espelhados (Mirror, penalidade 50%)
RAID 1
RAID 1/0 – 10 -1+0
Paridade (penalidade de 1 disco)
RAID 0
RAID 3
RAID 4
RAID 5
RAID 6
Já existe RAID com 4 paridades.
23/05/2011 17
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Comparação entre RAID´s
23/05/2011 18
RAID Min
Disks
Storage
Efficiency % Cost Read Performance Write Performance
0
2
100
Low
Very good for both random and sequential
read Very good
1
2
50
High
Good
Better than a single disk
Good Slower than a single
disk, as every write must be committed to two
disks
3
3
(n-1)*100/n where n= number of
disks
Moderate
Good for random reads and very good for sequential reads
Poor to fair for small random writes Good for large,
sequential writes
5
3
(n-1)*100/n where n= number of
disks
Moderate
Very good for random reads
Good for sequential reads
Fair for random write Slower due to parity
overhead Fair to good for
sequential writes
6 4
(n-2)*100/n where n= number of
disks
Moderate but more
than RAID 5
Very good for random reads
Good for sequential reads
Good for small, random writes
(has write penalty)
1+0 and 0+1
4 50 High Very good Good
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Penalidades em RAID 5
23/05/2011 19
Ep new
RAID Controller
2 XOR
+ - = E4 old Ep old E4 new
P0 D1 D2 D3 D4
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Array–Sitema de Armazenamento Inteligente
CX4- 960 (modelo Midrange)
Suporta portas de FC de
8Gb/s ou iSCSI de 10 Gb/s
(FCoE)
960 discos
600 TB de capacidade
nominal
32 GB de memoria Cache
23/05/2011 20
![Page 21: Storage - TecnoFaceca 2011](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042815/5562fecbd8b42a4b1d8b4912/html5/thumbnails/21.jpg)
Array–Sitema de Armazenamento Inteligente
Symmetrix – DMX4 –
(modelo High-end)
Suporta portas FC de 8
Gb/s , portas iSCSI de
10Gb/s (FCoE) e portas
para Mainframe (Escon,
Ficon)
1920 discos
1,92 PB de
capacidade nominal
128 GB de Memoria
Cache
23/05/2011 21
![Page 22: Storage - TecnoFaceca 2011](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042815/5562fecbd8b42a4b1d8b4912/html5/thumbnails/22.jpg)
Componentes de um Array
23/05/2011 22
Host
Connectivity
FC SAN
Front End Back End
Cache
Physical Disks
Intelligent Storage System
![Page 23: Storage - TecnoFaceca 2011](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042815/5562fecbd8b42a4b1d8b4912/html5/thumbnails/23.jpg)
Como podemos melhorar nossa performance ?
23/05/2011 23
Disco Convencional
Tem toda a demora associado aos
dispositivos mecânicos
Seek time
Rotational latency
Maior consumo de energia associado aos
dispositivos eletromecânicos
Enterprise flash drive
Melhor “throughput” por disco
Sem partes mecânicas
Melhor desempenho e consistência de I/O
Econômico em relação a energia
Requer menos energia por GB
de armazenamento
Requer menos energia por IOPS
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Enterprise Flash Drives – Benefícios
Melhor Performance
30 vezes mais IOPS
Menos de 1 msec de
tempo de serviço
Melhor confiabilidade
Sem partes moveis
Muito mais rápido
para a reconstrução
depois de falhas
23/05/2011 24
IO per second
Resp
onse
Tim
e
1 Flash drive
1@15K Fibre Channel drive
10@15K Fibre Channel drives
30@15K Fibre
Channel drives
![Page 25: Storage - TecnoFaceca 2011](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042815/5562fecbd8b42a4b1d8b4912/html5/thumbnails/25.jpg)
1ª NOTICIA
A MÁ
NOTÍCIA
23/05/2011 25
![Page 26: Storage - TecnoFaceca 2011](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042815/5562fecbd8b42a4b1d8b4912/html5/thumbnails/26.jpg)
A Má Notícia
23/05/2011 26
![Page 27: Storage - TecnoFaceca 2011](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042815/5562fecbd8b42a4b1d8b4912/html5/thumbnails/27.jpg)
2ª NOTICIA
A BOA
NOTÍCIA
23/05/2011 27
![Page 28: Storage - TecnoFaceca 2011](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042815/5562fecbd8b42a4b1d8b4912/html5/thumbnails/28.jpg)
Boa Notícia
23/05/2011 28
Atualmente existem 700 mil profissionais de TI
(Tecnologia da Informação) no Brasil
Porém existem 750 mil postos de trabalho
![Page 29: Storage - TecnoFaceca 2011](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042815/5562fecbd8b42a4b1d8b4912/html5/thumbnails/29.jpg)
3ª NOTÍCIA
A NOTÍCIA
EXCELENTE
23/05/2011 29
![Page 30: Storage - TecnoFaceca 2011](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042815/5562fecbd8b42a4b1d8b4912/html5/thumbnails/30.jpg)
A Notícia Excelente
23/05/2011 30
Em 2012 serão 850 mil profissionais de TI no
Brasil
Existirão 950 mil vagas
![Page 31: Storage - TecnoFaceca 2011](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042815/5562fecbd8b42a4b1d8b4912/html5/thumbnails/31.jpg)
Não se acomodem. Continuem Procurando
23/05/2011 31
“Não quero faca nem queijo,
quero é fome...”
Adélia Prado
![Page 32: Storage - TecnoFaceca 2011](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042815/5562fecbd8b42a4b1d8b4912/html5/thumbnails/32.jpg)
OBRIGADO
23/05/2011 32