8 800 200-59-60

Zero Maintenance Cash Protection From Adaptec. Снижение операционных расходов ЦОД Максимальная защита данных в кэш-памяти

27.08.2019

В корпоративных системах хранения использование технологий RAID 5 и 6 становится все более и более активным, поскольку пользователи постоянно заботятся об оптимальном использовании емкостей систем хранения в условиях быстро растущих объемов данных.

alt
 В то же время, система может не достичь оптимальной производительности, если в системе не задействована вся доступная кэш-память. Использование кэш-памяти контроллера, тем не менее, означает, что данные, находящиеся в памяти контроллера, могут быть потеряны в случае отключения электропитания. Наиболее часто используемый сценарий предотвращения такой ситуации — использование батарейного модуля резервного питания кэш-памяти (BBU или просто батарея), располагаемого прямо на контроллере. Батарея используется для сохранения данных интегрированной на контроллере кэш-памяти до тех пор, пока питание снова не будет подано.

Вторая область применения батарейного питания кэша связана с технологией управления электропитанием Intelligent Power Management в контроллерах Adaptec Series 5, Series 5Z и Series 2. Чтобы контроллер мог замедлить либо совсем остановить вращение диска, необходимо отсутствие активного ввода-ввода на диски. Тем не менее, многие операционные системы сохраняют активность операций ввода-вывода постоянно, даже если приложения неактивны. Кэш-память контроллеров Adaptec Series 5Z может сыграть важную роль в поддержке управления электропитанием, принимая на себя эти запросы и сохраняя их в памяти, вместо того, чтобы снова запускать диски. Этот подход безопасен только в тех случаях, когда хранение содержимого кэша не зависит от отключения электропитания.

Технология Zero-Maintenance Cache Protection
Несмотря на очевидную ценность, BBU не являются идеальным решением: батареи должны приобретаться отдельно, за их состоянием приходится следить, их необходимо обслуживать и менять. Старые батареи должны утилизироваться так, чтобы не наносить ущерб окружающей среде.

В контроллерах Adaptec Series 5Z предлагается другой подход — технологию Zero-Maintenance Cache Protection (ZMCP).

Основная идея ZMCP — автоматическое обнаружение потери питания контроллера и автоматический перенос данных из кэша в энергонезависимую память — в данном случае во флэш-память NAND, аналогичную той, что используется в USB-накопителях и SSD-дисках. Процесс переноса поддерживается суперконденсатором, обеспечивающим питание необходимых частей контроллера в то время, пока выполняется копирование данных на флэш-память.

После копирования данных на флэш-память, питание контроллеру для сохранения данных уже не требуется.

При восстановлении питания, данные из флэш-памяти снова копируются в кэш контроллера и работа возобновляется с учетом всех невыполненных ранее запросов ввода-вывода.

Преимущества ZMCP по сравнению с BBU
Хотя использование BBU уже много лет является приемлемым решением, оно приводит к значительным постоянным расходам, трудозатратам и факторам риска, связанным с управлением и заменой батарей уже после приобретения контролеров.

Контроллеры Series 5Z с технологией Zero-Maintenance Cache устраняют все эти издержки.

Установка
Батареи BBU поставляются отдельно от контроллеров, что требует отдельных затрат на их установку.

Контроллеры Adaptec Series 5Z поставляются в полностью интегрированном виде, что устраняет отдельные расходы на приобретение и установку дополнительных компонентов.
Контроль
Уровень заряда батарей конечен, поэтому батарея требует постоянного наблюдения за ее состоянием и уровнем ее заряда. Если уровень заряда падает ниже определенного значения, необходимо немедленно предпринять действия по замене батарей, чтобы устранить возможность потери данных.

Контроллеры Adaptec Series 5Z используют флэш-память NAND, свойства которой не ухудшаются со временем, что устраняет необходимость контроля.
Мгновенная защита
Модуль BBU должен зарядиться перед тем, как его можно будет использовать. Этот процесс длится, как правило, до 9 часов. В это время подсистема хранения данных работает медленнее, поскольку кэш не включен, пока батарея полностью не зарядится. Это может повлиять на снижение производительности в целом.

Технология Zero-Maintenance Cache Protection использует для питания конденсатор, который заряжается в процессе загрузки системы. К моменту завершения загрузки данные уже находятся под полной защитой.
Корректные действия при пропаже питания
Батареи обычно обеспечивают защиту в течение 72 часов. Это значит, что в теории у вас есть до 72 часов для перезапуска сервера. К сожалению, срок жизни батарей не бесконечен и ее возможность поддерживать питание в течение 72 часов со временем ухудшается. В результате, у вас может оказаться значительно меньше времени на восстановление питания, чем 72 часа. В зависимости от того, когда произошел отказ основного питания, вам, возможно, потребуется предпринимать экстренные действия.

Использование современной флэш-памяти NAND позволяет контроллерам Adaptec Series 5Z хранить защищаемые данные до 10 лет без какого-либо ухудшения со временем. Подача питания на сервер может быть возобновлена в любой удобный момент.
Замена
Батареи необходимо заменять каждые 1—2 года. Даже при качественном планировании, процесс требует отключения и открытия корпуса сервера. В дополнение к простою, появляются затраты на обслуживание и оплату труда персонала.

Технология Zero-Maintenance Cache Protection не требует регулярно планируемого обслуживания, что существенно снижает время простоя и совокупную стоимость владения.
Утилизация
После замены батарей на новые необходимо позаботиться о том, чтобы старые батареи были утилизированы в соответствии со стандартами утилизации опасных материалов. Даже если вы следуете всем критериям, токсичные элементы батарей все равно попадают в окружающую среду, что приводит к потенциально опасным последствиям.

Контроллеры Adaptec Series 5Z попадают под менее строгие правила утилизации, что устраняет соответствующие издержки и значительно снижает негативный эффект для окружающей среды.
Технология ZMCP экономит реальные средства
Хотя логика использования технологии ZMCP вполне убедительна, реальный финансовый результат убедителен в еще большей степени.

Для вычисления этой экономии необходимо проанализировать подходы к использованию решений с батарейным питанием. Интересным и уместным окажется сравнение с тем, как люди относятся к маслу в машинах.

С одной стороны, мы видим тех, кто регулярно меняет масло каждые 3000 миль в полном соответствии с инструкцией, постоянно следит за уровнем масла и лампочками «проверьте двигатель» и планируют замену масла по расписанию.

Другие же реагируют только когда лампа замена масла начинает мигать. В этот момент они прерывают нормальную жизнедеятельность и важным становится необходимость быстрой замены масла, при этом водителю и пассажирам приходится только надеяться, что машина не встанет на пути к ближайшей заправке. Эту же аналогию можно привести, чтобы вычислить выгоду от технологии ZMCP.

Экономия для дотошного пользователя BBU
В этой модели принимается несколько допущений в отношении того, как пользователь обращается с контроллером с BBU.

Новая батарея приобретается каждый год, в соответствии с рекомендациями, кроме того, наготове всегда пара батарей на замену на случай непредвиденных обстоятельств.
Тщательно планируется время остановки серверов для замены батареи. На время отключения основного сервера запускается резервный. Обычно такие действия требуют координации усилий нескольких человек в ИТ-отделе.
Новая батарея должна полностью зарядиться до того, как система снова начнет работать в нормальном режиме.
За системой осуществляется постоянный контроль с целью определения возможного отказа батареи.
В этом случае можно предположить, что возможность потери данных из-за отказа электропитания при неработающей батарее очень невысока. Стоимость такого подхода определяется следующими факторами:

Капитальные расходы на приобретение батарей — по одной каждый год, плюс одна дополнительная, на случай непредвиденных обстоятельств.
Операционные расходы на установку BBU, плановую остановку систем, замену и зарядку батарей.
Возможные дополнительные издержки в виде платы за дополнительное рабочее время или издержки за нарушение обычного режима работы в том случае, если происходит отказ питания и система должна быть снова введена в действие в течение 72 часов пока работает батарея, что потенциально негативно влияет на деятельность организации, особенно если это происходит ночью, в выходные или праздничные дни. Даже в самом лучшем случае, будет наблюдаться негативный эффект от того, что нужно срочно возобновить питание системы.
Снижение производительности может сказаться на других пользователях.
В идеальном мире возможность потерять данные в последнем случае будет нулевой благодаря планированию. В реальности все не так, поскольку люди могут забыть о запланированных действиях или изменить планы. Однако в целях нашего анализа, примем, что влияние оказывается на небольшое число сотрудников и в малой степени.

Экономия для пользователя, меняющего батареи только по требованию

Вторая модель, которую необходимо рассмотреть, это пользователь, который ничего не делает, пока не загорится лампочка тревоги. Основная разница состоит в том, что замена батареи спонтанна, а значит, затрагивает больше людей. Можно сравнить с заменой масла, но уже не в машине, а в автобусе. Когда загорается лампа «поменяйте масло», водитель должен остановиться, что влияет на всех, кто едет в нем. Вне зависимости от того, какие планы у пассажиров, им не суждено сбыться, пока проблема не будет решена.

Для вычисления негативного влияния этого сценария примем следующие допущения:

Батарея для замены уже была приобретена на момент первого запуска системы и ждет своего часа где-то на полке. После ее установки сразу покупается новая.
Тревога приводит к «мини-панике». Сервер немедленно выводится из эксплуатации, а поскольку это событие не было запланировано, негативный эффект почувствуют больше людей. Возможно, им придется ждать все время, пока система не будет возвращена в эксплуатацию. Не исключено, что для них найдется и другая работа, но, в конце концов, негативное влияние на производительность их труда будет оказано в любом случае.
Поскольку пользователи ждут возвращения к нормальной работе системы, заменяемые батареи не заряжаются полностью до запуска сервера в нормальный режим. Это снижает время (и стоимость) простоя, но создает опасность потери данных при зарядке батареи. Примем, что ремонт потребует 2-х часов, а пользователи получат доступ к ней еще через три — итого 5 часов простоя для каждого пользователя, на которого это повлияло.
Для своевременного обнаружения отказавшей батареи за системой ведется постоянное наблюдение.

Основанные на базе ведущей в отрасли, высокопроизводительной линейке RAID-контроллеров Series 5, контроллеры Series 5 SZ обеспечивают производительность до пяти раз больше, чем конкуренты, а также позволяют использовать недорогие SATA-диски и высокопроизводительные SAS-диски с одним контроллером. Они обеспечивают прогрессивную защиту данных, проверенную совместимость и максимальную расширяемость для систем корпоративного класса.

Как и все контроллеры из линейки Series 5, Series 5 SZ обладают функцией Intelligent Power Management (IPM). Это первая в отрасли инновация, которая может сэкономить до 70% расходов на питание и охлаждение подсистемы хранения данных, при этом без снижения производительности.

Использование контроллеров Adaptec Series 5Z позволит еще больше сэкономить на электроэнергии, поскольку при низком уровне операций ввода-вывода, данные можно сохранять в кэше контроллера, не раскручивая диски. ZMCP обеспечивает надежное резервирование кэша, позволяя пользователям оптимизировать использование IPM без той угрозы, которую таит в себе проблемная батарея.

Отказавшись от дорогостоящей технологии батарейного резервного питания, сегодня линейка RAID-контроллеров Adaptec Series 5Z с технологией Zero-Maintenance Cache Protection предлагает самое совершенное и эффективное решение для защиты данных.

Мы готовы ответить на ваши вопросы
Оставьте свои данные, и мы свяжемся с вами в ближайшее время.