HPE Nimble Storage All-Flash-Arrays

Inhalt Datenlayout in Protokollstruktur ................................................................................................................................................................................................................................ 2

Schreibcaches ........................................................................................................................................................................................................................................................................ 2 Echtzeit-Deduplizierung .............................................................................................................................................................................................................................................. 2 Inline-Komprimierung ..................................................................................................................................................................................................................................................... 2 Verschlüsselung ................................................................................................................................................................................................................................................................... 3 Thin Provisioning und effiziente Kapazitätsauslastung .................................................................................................................................................................. 3

Effizienter, vollständig integrierter Datenschutz .......................................................................................................................................................................................... 4 Kompakte Redirect-on-Write-Snapshots ..................................................................................................................................................................................................... 4 Effiziente Replikation ...................................................................................................................................................................................................................................................... 4 Konsistenzgruppen ........................................................................................................................................................................................................................................................... 4 Zero-Copy-Klone ................................................................................................................................................................................................................................................................ 4 Anwendungskonsistente Snapshots ................................................................................................................................................................................................................. 4

Einfache und nahtlose Skalierbarkeit ..................................................................................................................................................................................................................... 4 Skalierung der Kapazität .............................................................................................................................................................................................................................................. 4 Skalierung der Leistung ................................................................................................................................................................................................................................................ 4 Scale-out ..................................................................................................................................................................................................................................................................................... 4 HPE InfoSight......................................................................................................................................................................................................................................................................... 5 Weitere Informationen finden Sie unter ......................................................................................................................................................................................................... 6 hpe.com/storage/nimble .............................................................................................................................................................................................................................................. 6

Technisches Whitepaper

Technisches Whitepaper Seite 2

HPE Nimble Storage All-Flash-Arrays bieten Datenspeicher mit hoher Leistung und konsistent geringer Latenz. Zudem stellen sie erweiterte Datenreduzierungstechnologien sowie umfassende Speichermanagementfunktionen zur Verfügung und vereinfachen den Betrieb erheblich – auch bei anspruchsvollsten Anwendungen.

Die einheitliche Produktfamilie HPE Nimble Storage bietet Unternehmenskunden eine breite Palette an Optionen. Beispielsweise können sie All-Flash und Hybrid-Flash für produktiv genutzte Anwendungen und Sekundär-Flash für die Sicherung und das Disaster Recovery (DR) verwenden.

In All-Flash-Arrays sind bahnbrechende Speicherinnovationen wie die folgenden integriert:

1. HPE NimbleOS – einzigartige und hoch effiziente Flash-optimierte Speicherarchitektur

2. HPE InfoSight Predictive Analytics – mit der Cloud verbundenes Managementsystem für die proaktive Vorhersage und Vermeidung von Problemen

3. HPE Multicloud Flash Fabric – für die nahtlose und transparente Verschiebung von Daten vor Ort oder in der Public Cloud

Diese Technologieübersicht konzentriert sich auf All-Flash-Arrays und enthält Details zu zwei wichtigen Innovationen:

• Wie All-Flash-Arrays HPE NimbleOS für die Erhöhung der Lese- und Schreibleistung, die Optimierung der Kapazität, den Datenschutz und die nahtlose Skalierung nutzen, um die dynamischen Anforderungen der verschiedensten Unternehmens-Workloads zu erfüllen.

• Enge Integration in HPE Infosight und wie Kunden die leistungsfähigen Datenwissenschaftsfunktionen von HPE InfoSight einsetzen, um die Skalierung zu steuern und für einen optimalen Zustand des Speichers zu sorgen.

Datenlayout in Protokollstruktur HPE NimbleOS verwendet eine Dateisystemtechnologie in Protokollstruktur, um das Datenlayout auf den SSDs zu optimieren. Beim Schreiben oder Aktualisieren von Daten auf dem Array werden die Änderungen zur Datenreduzierung verarbeitet und anschließend in großen Stripes auf die Platte geschrieben. Dieses Verfahren bietet zahlreiche Vorteile, darunter die Komprimierung mit variabler Blockgröße, die effiziente Inline-Deduplizierung und Triple+ Parity RAID. Layouts in Protokollstruktur bringen eigene Herausforderungen mit sich, z. B. das effiziente Manage-ment von Schreibcaches, Indizes und freiem Speicherplatz. Die herausragende Fähigkeit von HPE NimbleOS, ein Datenlayout in Protokollstruktur effizient zu verwalten, ist der Schlüssel zu seinem innovativen Design.

Dieses Datenlayout minimiert den Verschleiß des Flash-Speichers in den SSDs. Daher kann HPE Nimble Storage eine branchenführende 7-jährige Garantie für SSDs anbieten.

Schreibcaches HPE Nimble Storage Arrays sind mit zwei Speicher-Controllern ausgestattet, die jeweils über mehrere Gigabyte an nicht flüchtigem Arbeits-speicher (NVDIMM) verfügen. Die NVDIMMs sind mit dem Hauptspeicherbus des Controllers verbunden. Dies ermöglicht eine extrem hohe Leistung des Schreibcache. Der Inhalt des NVDIMM-Speichers wird über eine PCI-Hochleistungsbrücke zwischen den beiden Controllern gespiegelt, um Datenverluste bei Hardwarefehlern zu vermeiden und die Beeinträchtigung der Leistung durch die Datenspiegelung zu minimieren.

Echtzeit-Deduplizierung All-Flash-Arrays deduplizieren Daten in Echtzeit, wenn Daten empfangen werden. Beim Deduplizierungsprozess wird ein zweistufiges System von Fingerabdrücken mit kurzen Fingerabdrücken für die schnelle Erkennung und langen, kryptografisch sicheren Fingerabdrücken für die Zuverlässigkeit verwendet. Der Deduplizierungsprozess optimiert für doppelte Daten bestimmter Kategorien aufeinanderfolgende Blöcke, die doppelt vorhanden sind. Mit diesem mehrstufigen Deduplizierungsprozess wird eine fast perfekte Duplizierungserkennung erzielt und gleich-zeitig die Menge an Arbeitsspeicher, die für die effiziente Deduplizierung von SSDs mit großer Kapazität benötigt wird, erheblich reduziert.

Inline-Komprimierung Nach der Deduplizierung wendet HPE NimbleOS eine schnelle Inline-Komprimierung mit variabler Blockgröße an, um das Volumen der eingehenden Schreibdaten wesentlich zu verringern. Die hochgradig optimierten Komprimierungsalgorithmen sind so schnell, dass auf praktisch allen HPE Nimble Storage Arrays die Komprimierung für alle Datenvolumen aktiviert ist.

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Abbildung 1. Inline-Deduplizierung und -Komprimierung, Caching und sequenzielles Datenlayout bei HPE NimbleOS

Verschlüsselung Wenn die Verschlüsselung ruhender Daten aktiviert ist, werden die komprimierten Daten verschlüsselt, bevor sie auf die SSDs geschrieben werden. Die Verschlüsselung wird von den Array-Controllern mithilfe eines eindeutigen Schlüssels pro Volume ausgeführt. Durch den Verzicht auf sich selbst verschlüsselnde Festplatten kann HPE NimbleOS Verschlüsselung auf allen verfügbaren SSDs ohne zusätzliche Kosten für den Kunden bereitstellen. Da für jedes Volume andere Schlüssel verwendet werden, können Volumes durch Krypto-Shredding unbrauchbar gemacht werden, ohne dass andere Volumes beeinträchtigt werden. Da CPUs von Intel® spezielle Instruktionen für die Beschleunigung moderner Ver-schlüsselungsalgorithmen enthalten, ist die Leistungseinbuße bei der Aktivierung der Verschlüsselung für die meisten Workloads eher gering.

Thin Provisioning und effiziente Kapazitätsauslastung Kapazität wird nur belegt, wenn Daten geschrieben werden. HPE NimbleOS macht freien Speicherplatz auf effiziente Weise kontinuierlich wieder nutzbar. So bleibt die Schreibleistung hoch, während gleichzeitig auch die Kapazitätsauslastung hoch ist. Auf diese Weise werden die Fragmen-tierung und andere Write-Amplification-Probleme vermieden, mit denen andere Architekturen zu kämpfen haben.

Schreib-operationen

Lese-operationen

Inline-Deduplizierung mit variabler Blockgröße

Sequenzielles Layout in Flash-Speicher

Echtzeit-Komprimierung mit variabler Blockgröße

NVDIMM-Schreibcache

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Effizienter, vollständig integrierter Datenschutz In jedes All-Flash-Array ist umfassender Datenschutz auf der Basis von Snapshots integriert. HPE NimbleOS kann bis zu 1.000 Snapshots pro Volume verwalten. Damit können Benutzer eine lückenlose, zeitpunktgesteuerte Sicherungs-, Replikations- und Archivierungsstrategie mithilfe von HPE NimbleOS Snapshots entwickeln.

Kompakte Redirect-on-Write-Snapshots Mit zeitpunktbasierten Snapshots von Volumes werden auf effiziente Weise nur geänderte Daten erfasst. Dadurch kann HPE NimbleOS Hundert-tausende Snapshots mit minimaler Beeinträchtigung der Leistung verwalten. Darüber hinaus können Daten sehr schnell wiederhergestellt wer-den, da die Snapshots auf demselben Array wie die Primärdaten gespeichert sind. Durch die Wiederherstellung eines älteren Snapshots auf dem Array werden neuere Snapshots nicht gelöscht.

Effiziente Replikation Das All-Flash-Array bietet Snapshot-basierte asynchrone Replikation. Da nur komprimierte, geänderte Datenblöcke über das Netzwerk gesendet werden, erfolgen die Replikation und Wiederherstellung auf einfache und WAN-effiziente Weise. Die Daten sind immer geschützt, da verschlüs-selte Datenblöcke ohne Entschlüsselung repliziert werden. Dies gewährleistet den vollständigen Schutz der Daten während der Übertragung.

Konsistenzgruppen HPE NimbleOS stellt Volume-Sammlungen bereit. Die Erstellung von Snapshots und die Replikation einer Volume-Sammlung werden in einem konsistenten Prozess ausgeführt. Dies ermöglicht eine absturzkonsistente Anwendungswiederherstellung von Anwendungen, die über mehrere Volumes verteilt sind.

Zero-Copy-Klone Mit Volume-Snapshots können schnell vollständig funktionsfähige Kopien oder Klone erstellt werden. Sofortige platzsparende Klone liefern dieselbe Leistung und Funktionalität wie das Quellen-Volume. Davon profitieren Workloads für Virtualisierung, VDI (Virtual Desktop Infra-structure) und Entwicklung/Test.

Anwendungskonsistente Snapshots Dank eines VMware® vCenter™ Plug-Ins mit großem Funktionsumfang sind HPE Nimble Storage Arrays vollständig in die VMware® Umgebung integriert. Das Plug-in stellt sicher, dass die Snapshots VM-konsistent sind. Die VSS-Integration sorgt dafür, dass die Snapshots mit Microsoft® Hyper-V, SQL Server und Microsoft Exchange koordiniert sind. Darüber hinaus stellt HPE Nimble Storage das Tool Oracle App Data Manager für die Verwaltung von anwendungskonsistenten Snapshots und Klonen von Oracle Datenbankanwendungen zur Verfügung.

Einfache und nahtlose Skalierbarkeit HPE Nimble Storage Arrays bieten eine flexible und unabhängige Skalierung sowohl der Leistung als auch der Kapazität. Kunden können mit einem Basis-Array als Baustein beginnen und ihre All-Flash-Infrastruktur präzise für sich ändernde Anforderungen, höhere Kapazitäten und die unterschiedlichen Workloads von geschäftskritischen Anwendungen skalieren – ganz ohne Ausfallzeiten. Mit HPE InfoSight entfällt auch das Rätselraten bei der Skalierung für zukünftige Anforderungen, da die Lösung sehr genaue Prognosen für das Kapazitätswachstum sowie die optimale Cachegröße und Rechenleistung erstellt.

Skalierung der Kapazität All-Flash-Arrays können bis zu zwei Flash-Erweiterungseinschübe unterstützen, die sich ohne Betriebsunterbrechung sehr einfach hinzufügen lassen.

Skalierung der Leistung Auch die Array-Controller lassen sich ohne Betriebsunterbrechung auf Controller mit mehr CPU-Kernen und mehr Arbeitsspeicher aufrüsten, um die Gesamtleistung und den Durchsatz zu erhöhen.

Scale-out Die Scale-out-Architektur von HPE NimbleOS ermöglicht die nahtlose Skalierung der Leistung und Kapazität über die physischen Grenzen eines einzigen Arrays hinaus: Ein Speicher-Cluster mit bis zu 4 Knoten lässt sich wie ein Knoten verwalten. Dank dieser Skalierbarkeit können Leistungs-Hotspots und Kapazitätssilos vermieden werden. Außerdem trägt sie zur Konsolidierung des Array-Managements und zum Schutz der Speicher-investitionen bei.

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Abbildung 2. Scale-out-Architektur von HPE NimbleOS

HPE InfoSight HPE InfoSight ist die innovative analysebasierte Software für den Speicherlebenszyklus für HPE Nimble Storage. Auf der Basis von leistungs-fähiger Datenwissenschaft werden dank HPE InfoSight die reaktiven, fehleranfälligen Support- und Managementverfahren zu einem proaktiven Prozess, der dafür sorgt, dass der Speicher sich stets im optimalen Zustand befindet.

HPE InfoSight überwacht Flash-Arrays zusammen und einzeln über die Cloud. Die Software erfasst täglich Dutzende Millionen Sensordaten-punkte pro Array und analysiert die Daten in Echtzeit.

HPE InfoSight besteht aus den folgenden Komponenten:

HPE InfoSight Engine Eine Engine für Datenerfassung und -analyse, die intelligente Funktionen für Analyse und Systemmodellierung sowie vorausschauende Algo-rithmen umfasst.

• Korrelationsanalyse der Leistung Durch diese Analyse werden schnell wichtige Faktoren identifiziert, die zu Leistungs- oder Latenzproblemen beitragen. Auf diese Weise gehören mehrere Tage der manuellen Datenerfassung und -analyse der Vergangenheit an.

• Detaillierte Systemmodellierung Durch diese Aktivität werden Leistungsengpässe identifiziert und es wird ermittelt, ob eine Cache-Erweiterung oder ein Controller-Upgrade die Leistung der implementierten Workloads erhöhen würde.

• Leistungsfähige, vorausschauende Algorithmen Mithilfe dieser Algorithmen wird für Administratoren das organische Datenwachstum visuell dargestellt und angegeben, wann das Array seine Kapazitätsgrenze erreichen wird.

HPE Nimble Connection Manager (NCM) vereinfacht das Management durch Automatisierung der Netz-werkverbindungen von mehreren Hosts zu Volumes im Cluster.

Durch Scale-out werden Kapazitätssilos und Leistungs-Hotspots beseitigt und alle Speicherressourcen lassen sich als Einheit verwalten. Dies erhöht die Betriebseffizienz.

Nicht weniger als vier Arrays in einer beliebigen Kombination der Serien AF und CS können zu einem Cluster zusammengefügt werden. So erhöht sich der Nutzen der Speicherinvesti-tionen.

Die Scale-out-Architektur automatisiert die Datenmigration, um den Prozess der Umkonfiguration des Clusters zu rationa-lisieren. So werden Unterbrechungen vermieden.

Daten werden automatisch über die Knoten des Pools hinweg neu ver-teilt, um eine effiziente Kapazitäts-auslastung sicherzustellen.

Daten werden per Striping über die Knoten verteilt, wobei Zugriff auf die gesamten Hardware-ressourcen aller Arrays in dem Pool besteht.

Node A (zu 53 % belegt)

Node B (zu 47 % belegt)

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a00025874DEE, November 2017

HPE InfoSight Portal Ein sicheres Onlineportal, das Einblicke in die HPE InfoSight Engine ermöglicht. Es konsolidiert komplexe Informationen zu Datenspeicher-zustand und -leistung und stellt sie in einem leicht verständlichen grafischen Format dar.

Das Portal bietet eine einzige Ansicht aller Datenspeicher-Assets sowie detaillierte Informationen zur Kapazität und Leistung des Daten-speichers, zu Volumes und Snapshots, zur Replikation, zu benutzerdefinierten Warnmeldungen und Supportfällen. • Proaktive „Wellness“

Proaktive Warnmeldungen für Systemzustand, Leistung und Schutzlücken. HPE InfoSight prognostiziert und behebt automatisch 86 % aller Probleme, bevor ein Problem überhaupt bemerkt wird.1

Weitere Informationen finden Sie unter hpe.com/storage/nimble

1 Redefining the standard for system availability