QNAP QTier auto-tiering: Tối ưu hóa các dữ liệu liên tục qua các lớp lưu trữ

Công nghệ Qtier™ giải pháp lưu trữ tự động xếp theo bậc (automated-tiering) đó là tự động di chuyển dữ liệu nóng (hot data) để ở lớp lưu trữ có hiệu suất cao và dữ liệu lạnh (cold data) để ở lớp lưu trữ có dung lượng cao, chi phí thấp hơn, cho phép các doanh nghiệp cảm nhận được hiệu năng ngoài mong đợi và mức đầu tư chi phí lưu trữ thấp hơn việc đầu từ thiết bị chuyên dụng cho từng tác vụ riêng biệt.

Câu trả lời cho yêu cầu của bạn về hiệu quả lưu trữ

Giá thành của ổ cứng SSD càng trở nên thuận lợi hơn, nhu cầu về lưu trữ có hiệu suất cao ngày càng tăng. Với những lợi thế về có IOPS cao và thời gian đáp ứng thấp, ổ SSD cải thiện được hiệu suất của các ứng dụng trung tâm dữ liệu đòi hỏi phải thực hiện một cách nhanh chóng và nhất quán – Hot data. Tuy nhiên, như các chi phí cho mỗi gigabyte của ổ cứng rắn (SSD) vẫn còn cao hơn so với ổ cứng thông thường (HDD), nên vẫn còn kinh tế hơn để sử dụng ổ cứng HDD để lưu trữ một lượng lớn dữ liệu lạnh – Cold data (hiếm khi truy cập).

Để trả lời các yêu cầu của doanh nghiệp về lưu trữ, QNAP đã thiết kế (QNAP Auto-tiering) Công nghệ Qtier kết hợp tốc độ của ổ cứng SSD và khả năng dung lượng của ổ HDD trên một hệ thống NAS. Qtier có thể tự động di chuyển dữ liệu dựa trên tần suất dữ liệu đã được truy cập, sử dụng một bộ điều khiển 12GB/s SAS Controller cho hiệu năng tối đa. Nó cải thiện hiệu suất hệ thống tổng thể ở lớp phần cứng, khối lượng công việc hỗn hợp phức tạp nhất – Hot data và các ứng dụng máy chủ trong khi cần cung cấp khả năng lưu trữ cao cho dữ liệu lạnh – Cold data. Các bạn xem hình dưới đây sẽ rõ hơn.

Hình 2: Di chuyển các dữ liệu dựa trên tần suất truy câp.

Quản lý dữ liệu thông minh

Qtier, là một hệ thống quản lý lưu trữ nhiều tầng, tự động di chuyển các dữ liệu hoạt động thường xuyên nhất để ở các ổ cứng có hiệu suất cao (SSD) trong khi dữ liệu ít hoạt động được di chuyển sang ổ đĩa dung lượng cao (SAS/NL-SAS). Điều này làm giảm bớt gánh nặng cho các quản trị viên bằng cách hỗ trợ các công việc thực hiện trước khi lập dự toán, thiết kế bố trí, và di chuyển dữ liệu theo hiệu suất và ngân sách. Một lợi thế cho việc quản trị được giảm tải.

Hình 3: Kích hoạt tính năng Auto-tiering khi tạo ra một Storage Pool

Để đạt được mức độ yêu cầu về hiệu suất cũng như lợi ích chi phí, dữ liệu được phân loại dựa trên tần suất truy cập. Các cấp độ của dịch vụ cũng như thời gian đáp ứng (response times) hoặc thời gian chạy (runtime), phải được đo lường và đánh giá trước để quyết định dữ liệu phải được lưu trữ tại một thời điểm nhất định (given time) trong một tầng nhất định (certain tier).

Kiến trúc của QNAP Auto-Tiering

Di chuyển dữ liệu (Data migration) trên cơ sở Cập nhập dựa trên giao dịch (Transaction-based)

Hình 4: Mô tả dị chuyển dữ liệu của Auto-tiering

Dựa trên kết quả phân loại tính toán đó được phát triển bởi QNAP, NAS sẽ tự động di chuyển các khối dữ liệu (data blocks) với trọng lượng cao hơn (higher weights) đến tier cao hơn (higher tier) (ví dụ như di chuyển các khối dữ liệu (data blocks) từ HDD RAID Group sang SSD RAID Group). Ở đây dữ liệu di chuyển (data migration) và cập nhật siêu dữ liệu (metadata) sẽ không can thiệp với IO vẫn bình thường. Do đó, những cập nhật dựa trên giao dịch (Transaction-based) sẽ tránh vấn đề với tính toàn vẹn dữ liệu (data integrity).

Bạn có thể nhận được số liệu thống kê của tất cả các dữ liệu để được xử lý cũng như xử lý dữ liệu trong giai đoạn này. Nếu các nhà quản trị cần phải làm các nhiệm vụ quản trị hoặc có yêu cầu băng thông (bandwidth) cho các kết nối bên ngoài (external connections), họ có thể ngừng di chuyển dữ liệu trong giai đoạn này. Hơn nữa, những sự phân bố trọng tải (assigning weights) có thể giúp điều chỉnh phân bổ băng thông (bandwidth allocation) hoặc giảm bớt tắc nghẽn (alleviate congestion) giữa IO bên ngoài (external IO) và di chuyển dữ liệu nội bộ (internal data migration).

Lợi ích của việc sử dụng công nghệ Qtier


Hiệu quả lưu trữ tối ưu	Hiệu suất cao	Tiết kiệm chi phí
Thực hiện liên tục tối ưu hóa dữ liệu trên SSD hiệu suất cao, ổ đĩa SAS và dung lượng cao ổ đĩa SATA dựa trên tần suất truy cập.	Cải thiện hiệu suất hệ thống tổng thể như dữ liệu hoạt động được chuyển đến lớp lưu trữ nhanh hơn cho các nhiệm vụ thực thi.	Các doanh nghiệp chỉ có thể mua số lượng của ổ SSD cần thiết, và tiết kiệm tiền trên công nghệ Flash đắt đỏ.

Dễ dàng cài đặt	Lịch trình	Phân tích hiệu suất
Sử dụng QTS Storage Manager để tạo ra các nhóm RAID cho mỗi tầng, thiết lập lịch trình, và nó được thực hiện.	Đặt Auto Tiering trong thời gian cao điểm (off-peak times) như ngày cuối tuần hoặc buổi tối để có được hiệu suất hệ thống tốt nhất trong giờ bận rộn.	Kiểm tra các báo cáo lịch sử cho các thống kê Auto Tiering để đánh giá độ chính xác của chính sách auto – tiering.

TVS-ECx80U-SAS Qtier vNAS xử lý dữ liệu
tốc độ cao với Auto Tiering.

Với 15 khay đựng ổ cứng (15-bay) và 12Gbps SAS tích hợp sẵn trên TVS-EC1580MU-SAS-RP NAS có hỗ trợ ổ cứng 3.5 “& 2.5” trong cùng 1 khung máy (chassis), kết hợp duy nhất, lợi thế của cả SSD hiệu suất cao và tận dụng dung lượng cao của HDD.

Hình 5: QNAP TVS-EC1580MU-SAS-RP

So sánh NAS All-SSD và NAS All-HDD, TVS-EC1580MU-SAS-RP các bạn sẽ thấy hiệu năng ngoài mong đợi và mức đầu tư chi phí lưu trữ thấp cho tất cả ổ cứng cùng một lúc. Cùng với công nghệ Qtier, các doanh nghiệp chỉ cần mua số lượng SSD cần thiết, và đạt được giá trị / hiệu suất cao nhất và hiệu quả tối ưu trong việc dùng TVS-EC1580MU-SAS-RP để lưu trữ dữ liệu.

	All-SSD	Qtier SSD/HDD	All-HDD

Chi phí	$$$$$$	$$$$	$$
Dung lượng tối đa Chassis 2U	19,2 TB (24 x SSD)	72 TB + 4,8 TB (9 x HDD + 6 x SSD)	96 TB (12 x HDD)
Hiệu năng	Rất cao	Rất cao	Trung bình

Bạn có thể dễ dàng triển khai một giải pháp lưu trữ 3 tầng (3-tiered storage) với 1 JBOD:Để giải quyết những nhu cầu dữ liệu ngày càng tăng của một doanh nghiệp đang phát triển, dòng khả năng mở rộng TVS-ECx80U-SAS này hỗ trợ mở rộng dung lượng trực tuyến (online capacity expansion) bằng cách kết nối lên đến 8 thiết bị QNAP RAID mở rộng (RAID expansion enclosures) (REXP-1620U-RP và REXP-1220U-RP) mở rộng linh hoạt, tổng lưu trữ đến hơn 1 PB (1 Petabyte = 1024 Terabyte) raw (tùy thuộc vào mô hình). Rất tiết kiệm cho các doanh nghiệp phải đầu tư lớn vào cơ sở hệ thống ban đầu, có nhiều tùy chọn cho việc phân bổ ngân sách CNTT của doanh nghiệp một cách linh họat.

Hình 6: Mô hình 1 NAS + 1 RAID Expand Enclosure

Lý tưởng cho các môi trường ảo hóa phức tạp

Với Qtier Công nghệ, QNAP NAS* cung cấp một giải pháp sắp xếp theo lớp (tiering solution) cho thấy sự hiệu quả lưu trữ và tăng tốc hiệu năng, làm nên giải pháp lưu trữ chi phí hiệu quả tốt nhất và đáp ứng hầu hết cho các môi trường như ảo hóa đòi hỏi khối lượng công việc tự động thay đổi liên tục (dynamically-changing workloads).

Active Qtier trong QNAP NAS

Mục tiêu của auto-tiering trong một QNAP NAS là để tối ưu hóa việc sử dụng các cơ sở hạ tầng lưu trữ bằng cách cùng lúc cải thiện việc sử dụng lưu trữ và hiệu suất:

Dịch chuyển dữ liệu thường được sử dụng lên ổ cứng tốc độ nhanh, tính sẵn sàng cao (High-Availability) hoặc I/O throughput cache cao.

Dịch chuyển dữ liệu ít được sử dụng vào ổ đĩa chi phí thấp, dung lượng cao, cho hiệu quả chi phí tốt hơn.

Hình 7: 3 mức dung lượng lưu trữ theo từng tầng (tier)

Qtier cung cấp một cấu hình 3-tier: tốc độ cực cao (SSD), tốc độ cao (SAS) và dung lượng cao (SATA / NL-SAS) cho một sự kết hợp của các ổ đĩa khác nhau.

Hình 8: Thống kê chi tiết và hình dung để phân tích hiệu suất

Dữ liệu lịch sử hỗ trợ người sử dụng trong điều chỉnh hiệu suất và trích lập dự phòng lưu trữ, cho phép điều chỉnh chính xác về chính sách tự động sắp xếp theo lớp (auto-tiering).

Hình 9: Chính sách được định nghĩa người dùng (user-defined) cho hiệu quả auto-tier

Chính sách định nghĩa tự động sắp xếp theo lớp (Policy-defined auto-tiering) cho phép cường độ phân phối lại của dữ liệu nguyên bản yêu cầu hiệu năng của dữ liệu hoặc các ứng dụng thêm vào, để lập kế hoạch và ưu tiên cho việc di chuyển dữ liệu (data migration).

Tăng tốc hiệu năng Qtier xuyên suốt với SSD cache

Qtier hỗ trợ đầy đủ sắp xếp theo lớp (tiering) và SSD caching. Trong mode này, Qtier liên tục giám sát hoạt động của I/O và giữ hoạt động dữ liệu đòi hỏi phải nhỏ, chủ yếu là ngẫu nhiên, các hoạt động Read/Write trong bộ nhớ cache SSD Read-only hoặc Read-write và dữ liệu khác trong storage đã được xếp tầng tự động chuyển dữ liệu giữa các tầng thích hợp. QNAP hợp nhất tất cả và bao gồm cả lưu trữ đa tầng (tired storage) là một hệ thống lưu trữ thông minh, tự động để quản lý từng vị trí của dữ liệu để giúp tối ưu hóa hiệu suất và chi phí yêu cầu trong các cấu hình đa tầng (muilti-tier).

Hình 9: SSD Cache + tiering trong QNAP Qtier

So sánh toàn diện các công nghệ lưu trữ:

	Qtier	Full SSD	SSD Cache
Chi phí	$	$$	$
Không gian lưu trữ	Lớn	Nhỏ	Lớn
Không gian ổ cứng SSD có sẵn	Mở rộng khi cần thiết	Mở rộng khi cần thiết	Giới hạn bởi bộ nhớ có sẵn
Phương pháp di chuyển dữ liệu	Lên kế hoạch	Không	Tự động
Cơ chế di chuyểndữ liệu	Di chuyển dữ liệu theo tần số truy cập	Tất cả dữ liệu trong lưu trữ SSD	Sao chép dữ liệu thường xuyên truy cập để lưu trữ SSD
Kịch bản ứng dụng	Thông thường sử dụng cho khối lượng công việc I/O dự đoán được như các máy chủ tập tin / web / e-mail và các ứng dụng ảo hóa hoặc chỉnh sửa video	Thường được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi nhanh I/O cường độ lớn như cơ sở dữ liệu hoặc các môi trường ảo hóa	Thường được sử dụng trong một môi trường truy cập dữ liệu cao thường xuyên như các ứng dụng ảo hóa hoặc video độ phân giải cao hoặc xử lý âm thanh