Serwery

Zunifikowany QTS i ujarzmianie danych

przeczytasz w 7 min.

Wspomnieliśmy, że QNAP w swojej ofercie dla sektora SMB posiada kilkadziesiąt modeli serwerów o różnej architekturze sprzętowej. Jednak to co je łączy to QTS – wspólny system operacyjny. I nieważne, czy będziemy używać jednodyskowego TS-131P czy 24-dyskowego TS-EC2480U. Każdy z nich będzie posiadał ten sam system operacyjny.  Dzięki temu przesiadka z jednego modelu na drugi, nie niesie za sobą konieczności oswajania się z nowym interfejsem.

Oczywiście w poszczególnych modelach QNAP-ów znajdziemy niewielkie różnice w interfejsie. Jednak są one związane w głównej mierze z liczbą dysków twardych, funkcjami zarządzania przechowywaniem czy też liczbą dostępnych pakietów dodatkowych.

Unifikacja interfejsu to również ten sam proces instalacji i konfiguracji serwera. Całość odbywa się z użyciem kreatora instalacji. QNAP oferuje 3 mechanizmy instalacji: chmurowa, lokalna i z użyciem monitora, klawiatury i myszy. Który z nich wybierzemy jest zależny od naszych preferencji.

Po zalogowaniu do systemu QTS możemy rozpocząć konfigurację NAS-a. Zaczniemy od ustawień związanych z przestrzenią dyskową. TVS-882TS wraz z 8 zatokami na dyski stanowi bardzo ciekawy materiał do konfiguracji puli dyskowych i wolumenów. Zanim zakupimy dyski twarde warto się zastanowić , w jaki sposób będziemy chcieli wykorzystywać NAS-a w firmie lub biurze, a do tego jakim budżetem dysponujemy.

TVS-882ST pod względem konfiguracji i wykorzystania nośników jest bardzo elastyczny. Konsola Menadżera pamięci zawiera wszystkie niezbędne elementy, które wykorzystamy do tworzenia miejsca na dane. Najprostsza konfiguracja w przypadku QNAP-a to utworzenie Puli pamięci, grup RAID, a w nich wolumenów. Pula to nic innego jak wykorzystanie określonych dysków twardych do utworzenia przestrzeni dyskowej o określonym poziomie ochrony. W ramach puli dyskowej możemy tworzyć macierze:

  • Pojedynczy dysk
  • RAID 0
  • RAID 1
  • RAID 5
  • RAID 6
  • RAID 10
  • JBOD

Jaką konfigurację puli dyskowej przyjmiemy zależy od naszych potrzeb. W przypadku wykorzystywania maksymalnej powierzchni dyskowej można stosować RAID 0. Jeśli wolimy zwiększyć bezpieczeństwo warto stosować RAID 5, 6 czy 10.

Dodatkowym mechanizmem, który zwiększy bezpieczeństwo puli dyskowej jest dysk hot spare. To mechanizm nadmiarowości dysków twardych, w których dysk lub dyski hot spare nie są aktywnymi jednostkami w macierzy dyskowej i puli. W momencie awarii jednego z dysków w puli, hot spare natychmiast aktywuje dysk zapasów i automatycznie odbuduje macierz.

Warto jednak pamiętać, że hot spare działa tylko i wyłącznie w pulach z macierzami RAID 1, 5, 6 oraz 10. Drugim ważnym czynnikiem jest pojemność dysku hot spare. Musi być ona równa lub większa od pojemności dysku o najmniejszej pojemności występującego w macierzy.

Oczywiście każda pula dyskowa może zawierać wiele Grup RAID złożonych z określonych dysków, tworząc jedną dużą przestrzeń na dane. W zależności od konfiguracji Pule dyskowe możemy rozszerzyć dodają kolejną Grupę RAID lub też rozszerzyć Grupę dodając kolejne dyski twarde. Przy dodawaniu kolejnej Grupy RAID warto pamiętać, że ustawienie innego typu RAID dla tworzonej grupy może mieć wpływ na wydajność całej puli dyskowej.

Taki sposób tworzenia puli oraz Grup RAID ma jedną zaletę. W przypadku utworzenia wolumenów z elastycznym przydziałem pamięci (thick i thin) możemy szybko rozszerzyć pojemność danego wolumenu bez konieczności wymiany dysków w puli.

A jeśli jesteśmy już przy wolumenach. W ramach dostępnej puli dyskowej i dostępnej pojemności dyskowej możemy tworzyć wolumeny 3 typów:

  • statyczny wolumen pojedynczy – to klasyczne rozwiązanie pozwalające na przydzielenie maksymalnej powierzchni dyskowej dla wolumenu. Należy jednak pamiętać, że w tym przypadku zabraknie nam mechanizmu kopii migawkowych i thin provisioning,
  • wolumen typu thick – przydziela wstępnie zdefiniowaną przestrzeń dyskową, ale bez jej rezerwacji w puli,
  • wolumen typu thin – przydziela wstępnie zdefiniowana przestrzeń dyskową oraz od razu alokuje wartość w puli pamięci.

Z kolei w puli możemy tworzyć wiele wolumenów. Wybierając wolumeny typu thick i thin mamy do dyspozycji kilka ciekawych ustawień które warto sprawdzić:

  • Pojemność wolumenu – możemy ustawić określoną powierzchnię dla wolumenu
  • Alert – przy jakim poziomie zapełnienia wolumenu zostaniemy o tym poinformowani
  • Alias – nadanie przyjaznej nazwy dla wolumenu
  • Pamięć podręczna SSD – czy wolumen będzie miał przypisaną pamięć podręczną SSD. O tym powiemy nieco więcej za chwilę
  • Szyfrowanie – czy wolumen na być szyfrowany

Schemat logiczny wykorzystania dysków fizycznych w pulach dyskowych, grupach RAID i wolumenach prezentuje poniższa grafika.

Jeśli już wspomnieliśmy o pamięci podręcznej, to pora nieco bliżej przyjrzeć się tej funkcjonalności. QNAP w wielu swoich modelach oferuje mechanizm pozwalający na zwiększenie wydajności – a przede wszystkim zmniejszenie czasu reakcji dysków oraz zwiększenie liczby operacji wejścia/wyjścia. Dotyczy to przede wszystkim klasycznych dysków twardych, których czas reakcji jest niższy niż jednostek SSD.

I tu pojawia się funkcja Przyspieszenie pamięci podręcznej. To łatwy w konfiguracji mechanizm umożliwiający wykorzystanie szybkich dysków SSD nie jako typowy storage, ale jako element zwiększający wydajność. Tym samym mamy do dyspozycji szybciej reagującą i mogącą wykonać więcej operacji IOPS macierz dyskową. Za to w rozsądnych kosztach. Czy pamięć podręczna spełnia swoje zadanie? O tym powiemy przy okazji testów, w których zaprezentujemy wyniki IOPS dla macierzy złożonej z klasycznych dysków oraz z pamięcią SSD.

W jaki sposób odbywa się przypisanie pamięci podręcznej do wolumenu? Poniżej film prezentujący aktywowanie funkcjonalności. Wystarczy posiadać dyski SSD zamontowane w QNAP-ie. Następnie skonfigurować z nich macierz, wskazać algorytm pamięci i wielkość zapisywanych bloków. W ostatnim etapie przypisujemy pamięć podręczną do określonego wolumenu.

Jak wykorzystać pamięć podręczną SSD? Scenariuszy może być wiele. Jednym z nich jest przypisanie pamięci do wolumenów, które hostują przestrzeń dyskową dla maszyn wirtualnych. „Best practices” takich wdrożeń można znaleźć na stronie producenta.

Łącząc wykorzystanie dysków SSD i SATA możemy zaimplementować jeszcze jeden mechanizm pozwalający na zwiększenie wydajności przy zachowaniu rozsądnego stosunku cena/pojemność dyskowa. To technologia QNAP Qtier.

Mechanizm, który automatycznie przenosi najbardziej aktywne dane na dyski o najwyższej wydajności (np. na SSD). Dzieli pamięć masową serwera QNAP NAS na 3 różne warstwy (rzadko używane, często używane, bardzo często używane – dyski SSD, SAS, klasyczne SATA). Dane są alokowane na odpowiednich wolumenach wykorzystujących dyski SSD, SATA lub SAS.

O ile pamięć podręczna SSD jest najczęściej stosowana w przypadku zwiększenia wydajności dla scenariuszy wirtualizacji czy np. edycji wideo, o tyle Qtier idealnie nada się do prac, w których ważna jest wydajność pod kątem operacji wejścia/wyjścia – jak np. serwery plików, serwery WWW czy mail.

Jak utworzyć pulę dyskową z wykorzystaniem technologii Qtier? Podobnie jak w przypadku pamięci podręcznej, konfiguracja jest bardzo prosta. Warto pamiętać o tym, by w zasobach serwera posiadać zarówno dyski SATA/SAS, na których będą lokowane dane rzadziej używane jak i dyski SSD. Tworząc wolumen w pierwszej kolejności określamy dyski SSD stanowiące szybką pamięć na „gorące dane”, w drugim kroku rozszerzamy pulę o dyski SATA.

Poniżej film prezentujący ustawienie Qtier dla dysków SSD i SATA oraz włączenie harmonogramu pozycjonowania.

Jak widać na poniższym ekranie konstrukcja puli dyskowej wygląda nieco odmiennie niż puli złożonej tylko z dysków SATA czy SSD. Prócz Qtier został dodatkowo podłączony dysk hot spare dla macierzy SATA.

Z kolei jeśli chodzi o wspomniane wcześniej 3 warstwy to w przypadku TVS-882ST będziemy mieli ich tylko dwie – z uwagi na brak obsługi dysków SAS. Sam proces alokowania danych w określonych warstwach Qtier można monitorować w Statystykach puli.

Pora przejść do elementów związanych z jednostkami LUN i protokołem iSCSI. Podobnie jak inne konstrukcje dysków QNAP tak i TVS-882ST pozwala na tworzenie jednostek logicznych LUN, opartych zarówno o pliki jak i bloki. Konfiguracja jednostek umożliwi podłączenie pamięci masowej bezpośrednio do komputera i skonfigurowanie wolumenu z użyciem protokołu iSCSI.

A jeśli jesteśmy przy iSCSI. Dodatkową zaletą serwerów QNAP jest jeszcze jedna funkcjonalność pozwalająca rozszerzyć powierzchnię dyskową NAS-a. To VJBOD – wirtualny JBOD. Technologia wykorzystuje przestrzeń innego serwera QNAP i mapuje istniejące LUN-y z użyciem iSCSI. Czyli w dużym skrócie – na drugim serwerze QNAP tworzymy jednostkę LUN, a nastąpienie mapujemy ją jako VJBOD na serwerze docelowym. Takie rozwiązanie pozwoli na rozszerzenie pamięci docelowego serwera i wykorzystanie zasobów jako pulę pamięci.

W celu aktywowania puli wystarczy uruchomić kreator i wskazać jednostkę VJBOD jako miejsce pamięci. Kreator utworzy nową pulę, do której następnie możemy dodać wolumeny.

Funkcję VJBOD można wykorzystać podłączając do ośmiu dysków wirtualnych. VJBOD jest również wspierane przez Qtier – czyli dane ze zdalnego serwera (gorące) mogą zostać przeniesione na serwer docelowy odciążając hosta oraz sieć.

Funkcja VJBOD wymaga, by zdalny serwer był również urządzeniem QNAP. Jednak jeśli nie mamy drugiego serwera producenta, możemy również skorzystać z rozszerzenia powierzchni dyskowej z użyciem iSCSI. Serwery QNAP posiadają wbudowany inicjator iSCSI, a co za tym idzie mogą podłączać jednostki LUN z dowolnego urządzenia hostującego iSCSI.

Podłączenie LUN to proces kreatora, w którym podajemy nazwę zdalnego serwera i wybieramy z niego jednostkę LUN. Następnie wybieramy interesujący nas format plików i gotowe.

Tu jednak warto pamiętać o jednej zasadniczej różnicy pomiędzy VJBOD, a Zdalnym dyskiem. W przypadku pierwszego mieliśmy możliwość kreowania pul dyskowych i wolumenów na zamapowanej powierzchni. W Zdalnym dysku podłączony cel iSCSI będzie jedynie folderem udostępnionym.

A co zrobić jeśli nie posiadamy drugiego serwera QNAP lub serwera udostępniającego jednostki LUN? Z pomocą przychodzą porty USB. Podłączając do nich dyski twarde możemy rozszerzyć powierzchnię NAS-a o dodatkowe terabajty. Podobnie jak w przypadku Zdalnego dysku, tak i tu każdy wolumen dysku USB będzie osobnym folderem udostępnionym.

Jeśli zależy nam na większej elastyczności i konfigurowalności wolumenów z użyciem portów USB, to należy sięgnąć po dodatkowe rozwiązanie sprzętowe jakim są jednostki rozszerzające. QNAP w swojej ofercie posiada dwa kompatybilne z TVS-882ST jednostki USB: UX-800P oraz UX-500P. Pierwsza z nich ma możliwość montażu do 8 dodatkowych dysków, druga do 5. Do NAS-a można podłączyć maksymalnie 2 jednostki. Zatem konfiguracja może rozszerzyć nam się aż do 24 jednostek dyskowych w przypadku użycia dwóch UX-800P i jednego TVS-882ST.

Do tej pory nie wspomnieliśmy o funkcjonalności portów Thunderbolt. Po pierwsze tryb Thunderbolt NAS – pozwala na komunikacje z użyciem adresów IP z serwerem NAS. To idealne rozwianie dla użytkowników, którzy chcą maksymalnie wykorzystać 2 porty Thunderbolt. Może to być połączenie dwóch komputerów posiadających porty Thunderbolt 2 lub Thunderbolt 3. Dzięki temu uzyskujemy bardzo szybką pamięć masową, która pomija dodatkowe urządzenia aktywne takie jak przełącznik sieciowy czy router, które nie obsługują 10-gigabitowych połączeń Ethernet.

Drugi tryb pracy to podłączenie jednostek LUN iSCSI z użyciem portów Thunderbolt. W tym scenariuszu możemy skorzystać z szybkich połączeń z użyciem inicjatorów iSCSI komputerów. Daje to znacznie lepsze wyniki jeśli chodzi o szybkość transmisji danych niż użyciu klasycznej sieci Ethernet.

Kolejną zaletą portów Thunderbolt podobnie jak i USB, jest możliwość rozszerzenia powierzchni dyskowej serwera QNAP. Tym razem mamy nieco większe pole do popisu. Jednostka TX-800P oraz TX-500P podobnie jak jednostki USB pozwalają na montaż 8 lub 5 dysków twardych. Jednak w przypadku Thunderbolt możemy podłączyć do 6 modułów. Minimalnie będzie to zatem 13 dysków w scenariuszu jeden NAS i jedna jednostka TX-500P, a maksymalnie aż 56 dysków (1 NAS + 6 jednostek TX-800P)!

Po skonfigurowaniu powierzchni dyskowych nie można zapomnieć o jeszcze jednej ważnej rzeczy, jaką są kopie zapasowe danych. W QNAP-ie możemy je wykonywać stosując mechanizm kopii migawkowych. Migawki można wykonywać zarówno dla wolumenów, jak i jednostek iSCSI LUN. Dodatkowo dla iSCSI przewidziano możliwość tworzenia kopii zapasowej LUN i przesłanie jej na zasób NFS, CIFS/SMB lub do lokalnego folderu współdzielonego.

By ułatwić sobie zadanie możemy skonfigurować harmonogram tworzenia migawek. Z kolei wygodny menadżer pozwala na kontrolowanie zapisu migawek i ewentualne przywracanie danych po awarii lub skasowaniu plików.