Controlador de volumen SAN de IBM

El IBM SAN Volume Controller ( SVC ) es un dispositivo de virtualización de almacenamiento en bloques que pertenece a la familia de productos IBM System Storage . El SVC implementa una capa de indirección, o "virtualización", en una red de área de almacenamiento (SAN) Fibre Channel .

El controlador de volumen SAN (SVC) IBM 2145 es un dispositivo de virtualización en línea o "puerta de enlace". Se ubica lógicamente entre los hosts y las matrices de almacenamiento, presentándose ante los hosts como el proveedor de almacenamiento (destino) y ante las matrices de almacenamiento como un único host de gran capacidad. El SVC se conecta físicamente a una o varias redes SAN.

El enfoque de virtualización permite reemplazar sin interrupciones cualquier componente de la infraestructura de almacenamiento, incluidos los propios dispositivos SVC. Además, busca simplificar los requisitos de compatibilidad en entornos de servidores y almacenamiento altamente heterogéneos. Por lo tanto, todas las funciones avanzadas se implementan en la capa de virtualización, lo que permite cambiar de proveedor de matrices de almacenamiento sin impacto. Finalmente, distribuir una instalación SVC en dos o más sitios ( clustering extendido ) proporciona protección básica contra desastres y disponibilidad continua.

Los nodos SVC siempre están agrupados, con un mínimo de 2 y un máximo de 8 nodos, y escalabilidad lineal. Los nodos son dispositivos montados en rack derivados de servidores IBM System x , protegidos por fuentes de alimentación redundantes y baterías integradas. Los modelos anteriores contaban con fuentes de alimentación externas con respaldo de batería. Cada nodo dispone de puertos Fibre Channel que se utilizan simultáneamente para el tráfico de datos entrante, saliente e intraclúster. Los hosts también pueden conectarse mediante puertos Ethernet Gigabit FCoE e iSCSI. La comunicación intraclúster incluye el mantenimiento de la integridad de la caché de lectura/escritura, el intercambio de información de estado y el reenvío de lecturas y escrituras a cualquier puerto. Estos puertos deben estar agrupados en zonas.

La caché de escritura está protegida mediante la replicación dentro de un par de nodos SVC, denominados grupos de E/S . Los recursos virtualizados (= volúmenes de almacenamiento presentados a los hosts) se distribuyen entre los grupos de E/S para mejorar el rendimiento. Los volúmenes también se pueden mover sin interrupciones entre grupos de E/S, por ejemplo, cuando se agregan nuevos pares de nodos o se elimina tecnología antigua. Los pares de nodos están siempre activos, lo que significa que ambos miembros aceptan escrituras simultáneas para cada volumen. Además, todos los demás nodos del clúster aceptan y reenvían solicitudes de lectura y escritura que son gestionadas internamente por el grupo de E/S correspondiente. Los fallos de ruta o de placa se compensan mediante la conmutación por error sin interrupciones dentro de cada grupo de E/S o, de forma opcional, entre grupos de E/S dispersos. Los hosts deben tener instalados controladores de rutas múltiples , como el controlador de dispositivo de subsistema de IBM (SDD) ^{[ 1 ]} o los controladores MPIO estándar .

SVC se basa en la arquitectura del sistema de almacenamiento de piezas COMmodity ( Compass ), desarrollado en el Centro de Investigación Almaden de IBM . ^{[ 1 ]} La mayor parte del software se ha desarrollado en los laboratorios Hursley de IBM en el Reino Unido.

• Nodo: una única máquina de 1U o 2U.

• Grupo de E/S: un par de nodos que duplican los comandos de escritura del otro.
• Clúster: un grupo de 1 a 4 grupos de E/S gestionados como una sola entidad.
  • Clúster extendido: una configuración de protección de sitio con de 1 a 4 grupos de E/S, cada uno extendido a través de dos sitios, más un sitio testigo.
  • Dirección IP del clúster : una única dirección IP de un clúster que proporciona interfaces administrativas a través de ( SSH y HTTPS ).
  • Dirección IP de servicio: una dirección IP utilizada para dar servicio a un nodo individual. Cada nodo puede tener una dirección IP de servicio configurada.
  • Nodo de configuración: un único nodo que contiene la configuración del clúster y al que se le ha asignado la dirección IP del clúster.
• Consola maestra (o SSPC): una interfaz gráfica de usuario de administración para SVC hasta la versión 5.1, basada en WebSphere Application Server ; no se instala en ningún nodo SVC, sino en una máquina separada ^{[ 1 ].}
  • A partir de la versión 6.1 de SVC, ya no se utiliza la consola maestra (SSPC). La administración basada en web se realiza directamente en el nodo de configuración, mediante una interfaz gráfica de usuario (GUI) HTML5 .
• Disco virtual ( VDisk ): una unidad de almacenamiento que se presenta al host. La interfaz gráfica de usuario de la versión 6 se refiere a un VDisk como un volumen.
• Disco administrado (MDisk): una unidad de almacenamiento ( LUN ) de una matriz de discos externa real , virtualizada por el SVC. Un MDisk es la base para crear un VDisk en modo de imagen.
• Grupo de discos administrados (MDisk Group): un grupo de uno o más discos MDisk. Las extensiones de los discos MDisk en un grupo MDisk sirven de base para crear un disco virtual (VDisk) en modo seccionado o secuencial. La interfaz gráfica de usuario (GUI) de la versión 6 se refiere a un grupo de discos administrados como un pool.
• Extensión: una unidad discreta de almacenamiento; un MDisk se divide en extensiones; un VDisk se forma a partir de un conjunto de extensiones.

Los distintos modelos de SAN Volume Controller estuvieron disponibles para su compra poco después del día del anuncio. Las barras verde claro muestran el periodo durante el cual se podía solicitar cada modelo, mientras que las barras azul claro indican cuánto tiempo se mantuvo el servicio estándar tras su retirada del mercado. La información mostrada corresponde a agosto de 2019. Existen diferencias en las condiciones de servicio entre las versiones 2145 y 2147, pero no en el hardware.

La versión 4.3 del SVC ostentaba el récord mundial del Storage Performance Council (SPC) en las pruebas de rendimiento SPC-1, alcanzando casi 275 000 (274 997,58) IOPS . En ese momento (octubre de 2008), no existía ningún subsistema de almacenamiento más rápido evaluado por el SPC. ^{[ 2 ]} La prueba SPC-2 también arrojó una medición líder mundial de más de 7  GB/s de rendimiento.

La versión 5.1 alcanzó nuevos récords con una prueba de rendimiento en clústeres de 4 y 6 nodos, utilizando el DS8700 como dispositivo de almacenamiento. SVC superó su propio récord de 274.997,58 IOPS SPC-1 establecido en marzo de 2010, con 315.043,59 para el clúster de 4 nodos y 380.489,30 para el clúster de 6 nodos, récords que se mantuvieron vigentes hasta octubre de 2011.

La versión 6.2 del SVC ostentaba el récord mundial del Storage Performance Council (SPC) en las pruebas de rendimiento SPC-1, alcanzando más de 500 000 (520 043,99) IOPS (E/S por segundo) con 8 nodos SVC y Storwize V7000 como disco de almacenamiento. En ese momento (enero de 2012), el SPC no había evaluado ningún subsistema de almacenamiento más rápido. ^{[ 3 ]} Los resultados completos y los resúmenes ejecutivos pueden consultarse en el sitio web del SPC mencionado anteriormente. ^{[ nota 1 ]}

La versión 7.x ofrece múltiples mejoras, incluyendo compatibilidad con CPU, caché y adaptadores adicionales. La caché optimizada funciona con una latencia de paso directo de 100 μs ^{[ 4 ]} y una latencia de acierto de caché de 60 μs, lo que permite que SVC funcione como interfaz para el almacenamiento de estado sólido IBM FlashSystem sin una penalización significativa en el rendimiento. (Véase también: FlashSystem V9000).

Indirección o mapeo de LUN virtual a LUN físico

Los servidores acceden a SVC como si fuera un controlador de almacenamiento. Las LUN SCSI que ven representan discos virtuales (volúmenes) asignados en SVC desde un grupo de almacenamiento compuesto por uno o más discos gestionados (MDisks). Un disco gestionado es simplemente una LUN de almacenamiento proporcionada por uno de los controladores de almacenamiento que SVC está virtualizando. La capacidad virtual puede ser mayor que la capacidad física gestionada, con un máximo actual de 32 PB, dependiendo de la granularidad de la gestión ( tamaño de la extensión ).

Migración y agrupación de datos

SVC puede mover volúmenes de un grupo de capacidad ( grupo MDisk ) a otro manteniendo el acceso de E/S a los datos. El almacenamiento en caché de lectura y escritura permanece activo. Los grupos se pueden reducir o ampliar eliminando o añadiendo capacidad de hardware, manteniendo el acceso de E/S a los datos. Ambas funciones permiten una migración de hardware sin interrupciones. La migración de un modelo SVC antiguo al más reciente también es fluida y no implica la copia de datos.

Importación y exportación de LUN existentes mediante el modo de imagen

El "modo imagen" es una representación de paso directo no virtualizada de un MDisk (LUN administrado) que contiene datos de cliente existentes; dicho MDisk se puede importar o eliminar sin problemas de un clúster SVC.

Caché de escritura rápida

Las escrituras de los hosts se confirman una vez que se han registrado en la caché replicada de SVC, pero antes de su transferencia a los controladores de almacenamiento subyacentes. Los datos se protegen mediante la replicación al nodo par en un grupo de E/S (par de nodos del clúster). El tamaño de la caché depende del modelo de hardware de SVC y de las opciones instaladas. La caché de escritura rápida es especialmente útil para mejorar el rendimiento en configuraciones de almacenamiento de gama media.

Clasificación automática por niveles (Nivel fácil)

SVC selecciona automáticamente el hardware de almacenamiento más adecuado para cada bloque de datos, según sus patrones de acceso. Los datos de acceso frecuente ("hot data") que no son compatibles con la caché se mueven dinámicamente a unidades de estado sólido (SSD) , mientras que los datos compatibles con la caché, así como los datos de acceso poco frecuente ("cold data"), se mueven a discos giratorios económicos. Easy Tier también supervisa y optimiza las cargas de trabajo que solo utilizan discos giratorios si no hay almacenamiento de estado sólido conectado. Asimismo, Easy Tier optimiza automáticamente las cargas de trabajo de estado sólido entre medios de almacenamiento flash empresariales y de lectura intensiva.

Capacidad de unidad de estado sólido (SSD)

SVC puede usar cualquier dispositivo de almacenamiento SSD externo compatible o proporcionar sus propias ranuras SSD internas, hasta 32 por clúster. Estas se pueden usar para optimizar grupos de discos giratorios antiguos: Easy Tiering se activa automáticamente en grupos de capacidad de medios mixtos híbridos.

Aprovisionamiento ligero

La capacidad de LUN solo se utiliza cuando se escriben nuevos datos en una LUN. Los bloques de datos iguales a cero no se asignan físicamente, a menos que existan datos previos distintos de cero. Durante la importación o durante las migraciones internas, los bloques de datos iguales a cero se descartan ( migración de grueso a delgado ).

Además, el aprovisionamiento ligero está integrado en las funciones de FlashCopy que se detallan a continuación para proporcionar instantáneas que ahorran espacio.

Duplicación de discos virtuales

Proporciona la capacidad de mantener dos copias redundantes de una LUN, implícitamente en diferentes controladores de almacenamiento.

Protección del sitio con clúster extendido

Un sistema de almacenamiento en clúster distribuido geográficamente y de alta disponibilidad que aprovecha la función de duplicación de discos virtuales entre centros de datos ubicados a menos de 300 km de distancia. Los clústeres extendidos pueden abarcar 2, 3 o 4 centros de datos (topología en cadena o anillo; un clúster de 4 sitios requiere 8 nodos). La consistencia del clúster se garantiza mediante un conjunto de votación mayoritaria.

Desde dos dispositivos de almacenamiento en dos centros de datos, SVC presenta una instancia lógica común. Las operaciones del lado del usuario, como la creación de instantáneas o el redimensionamiento de LUN, se aplican a nivel de instancia lógica. Las operaciones orientadas al hardware, como la compresión en tiempo real o la migración de hardware en vivo, se realizan a nivel de instancia física.

A diferencia de la replicación clásica, las LUN lógicas se pueden leer y escribir en ambos lados ( en tándem ) simultáneamente, lo que elimina la necesidad de conmutación por error , cambio de rol o cambio de sitio , como ocurre en los productos de gestión de Site Recovery. Esta función se puede combinar con Live Partition Mobility o VMotion para evitar la transferencia masiva de datos durante el traslado de un servidor virtual a distancia metropolitana.

Acceso transfronterizo geográfico

Todos los nodos del clúster SVC en un clúster extendido tienen acceso de lectura/escritura al hardware de almacenamiento en la ubicación espejo, lo que elimina la necesidad de resincronización del sitio en caso de fallo de un nodo individual. Esta función es mutuamente excluyente con el clúster extendido mejorado y solo se recomienda para pares de nodos extendidos individuales.

Nodos de reserva en caliente

Nodos con alimentación propia que pueden asumir la función de los nodos que hayan fallado en un clúster extendido o local con muy poca antelación.

Clúster extendido mejorado

Una funcionalidad que optimiza las rutas de datos dentro de un clúster extendido (SVC) de área metropolitana o geográfica (ver más arriba), útil cuando el ancho de banda entre sitios es limitado y se debe minimizar el tráfico entre sitios. SVC intentará usar la ruta más corta para lecturas y escrituras. Por ejemplo, la descarga de escrituras de caché a dispositivos de almacenamiento siempre la realiza la copia de caché más cercana, a menos que su copia de caché par esté inactiva. Se recomienda un mínimo de dos pares de nodos para un clúster extendido mejorado.

Clúster extendido con copia dorada (DR de 3 sitios)

Un clúster extendido mantiene una copia de datos adicional, síncrona o asíncrona, en un clúster extendido independiente, un dispositivo SVC o un dispositivo Storwize ubicado en diferentes ubicaciones geográficas. Esta copia maestra sirve como protección contra interrupciones a escala metropolitana que afecten a todo el clúster extendido. Se basa en la funcionalidad de replicación metropolitana o global con licencia.

Hiperintercambio

La capacidad de conmutar el acceso a los datos sin interrupciones entre grupos o clústeres de E/S geográficamente dispersos. Al igual que con Stretched Cluster , ambos lados aceptan escrituras simultáneas, pero los datos de la caché de escritura se replican localmente en ambos sitios, ya que los grupos de E/S se mantienen juntos. Hyperswap se puede combinar con Live Partition Mobility o VMotion para maximizar la disponibilidad de las aplicaciones. En el lado del servidor, Hyperswap funciona con la mayoría de los controladores multipath nativos con soporte ALUA . Hyperswap depende de la funcionalidad Metro Mirror y requiere una licencia de Metro Mirror, así como un mínimo de dos pares de nodos.

Clasificación transparente de niveles en la nube

Los almacenes de datos de objetos compatibles con Swift y S3 pueden utilizarse como nivel de almacenamiento en frío para instantáneas incrementales de volúmenes y archivos de volúmenes sin acceso a producción en vivo. Esto permite mantener copias horarias de máquinas virtuales o archivar imágenes de máquinas virtuales, incluidos los volúmenes adjuntos, a un precio similar al de las cintas magnéticas. OpenStack Swift ofrece compatibilidad con almacenes de datos locales. Amazon S3 o Softlayer ofrecen compatibilidad con almacenes de datos externos. Por defecto, Transparent Cloud Tiering utiliza cifrado AES, una función que requiere licencia.

El 7 de octubre de 2010, IBM anunció el IBM Storwize V7000 , el primer miembro de la familia Storwize . ^{[ 8 ]} Storwize utiliza la base de código del controlador de volumen SAN con almacenamiento interno para proporcionar un subsistema de almacenamiento de precio medio. ^{[ 9 ]} Los IBM Storwize V5000, V3700 y V3500 son modelos compatibles reducidos con menos caché/CPU/adaptadores y un conjunto reducido de características.

El IBM FlashSystem V9000 aprovecha el firmware SVC integrado en las unidades de estado sólido IBM FlashSystem .

En 2015, IBM cambió el nombre de la funcionalidad de virtualización a Spectrum Virtualize , con el fin de alinearla con las convenciones de nomenclatura de almacenamiento definido por software de IBM y para resaltar el aspecto de interoperabilidad.

• IBM Subsystem Device Driver (SDD), un controlador de rutas múltiples para IBM System Storage, utilizado originalmente por IBM Enterprise Storage Server.
• EMC VPLEX , una solución de la competencia
• Familia IBM Storwize

• Enlaces a los Redbooks de SVC, información y actualizaciones.
• Página oficial de virtualización de almacenamiento de IBM
• Página oficial de IBM SAN
• Página oficial de IBM Redbooks para SVC
• Página oficial de IBM Redbooks para Storwize V7000