СЕТЕВОЙ online: monthly - Системы хранения для ERP и не только...

Дисковые системы хранения данных (СХД) представляют один из наиболее динамично развивающихся сегментов рынка аппаратных средств в России. Среди ключевых факторов его роста отмечается стремительно увеличивающийся объем внедрений серьезных бизнес-приложений, который, с одной стороны, порождает постоянно повышающийся спрос на СХД, а с другой – качественно меняет сам этот рынок, все больше смещая акценты на нем в сторону сложных решений на базе сетей хранения данных.

Объемы и структура рынка
Годовой объем продаж дисковых систем хранения данных в России уже преодолел психологический стомиллионный (в долларовом исчислении) рубеж и продолжает расти примерно на 20% в год. Эти темпы соответствуют росту ИТ-рынка в целом и превышают среднескоростные показатели увеличения его инфраструктурных сегментов (к которым относится и СХД). Здесь крайне важно отметить, что когда называются какие-либо оценки объемов рынка в денежном выражении, необходимо сразу оговаривать, объем чего, собственно, оценивается. К примеру, когда речь заходит об объеме рынка каких-либо ИТ-систем, то обычно имеется в виду объем продаж лицензий на ПО для этих систем (если это программные системы) или продажи оборудования (если это системы инфраструктурные), т.е. называется лишь одна составляющая решения по созданию информационных систем на базе этого ПО или оборудования. То же самое происходит и в нашем случае: приведенные цифры по рынку СХД относятся к объему и темпам роста продаж оборудования (т.е. пусть и важной, но только одной из составляющих решения), но не учитывают темпы роста продаж услуг; вместе же они (оборудование + услуги) как раз и образуют рынок решений по созданию СХД.

Темпы роста рынка решений на базе СХД еще выше, нежели темпы роста одной из его составляющих – рынка оборудования СХД, – за счет опережающего роста потребления так называемых "профессиональных услуг": услуг по проектированию, монтажу, вводу в эксплуатацию и техническому сопровождению систем. Причина такого явления заключается в том, что на рынке становятся все более востребованными системы хранения, создаваемые на базе сетей хранения данных, которые нужно очень тщательно проектировать, поскольку они не только сложны сами по себе, но и, как правило, являются частью крупной интегрированной информационной системы.

Наиболее распространенным методом классификации инфраструктурных сегментов ИТ-рынка является их разнесение по вендорам (производителям оборудования), по архитектуре реализуемых систем и по видам используемых операционных систем (ОС).

Сегментация по типам архитектуры. Различают три основных вида архитектуры дисковой подсистемы в соответствии с порядком организации доступа к системам хранения: DAS (Direct Attached Storage) – система хранения, непосредственно подключаемая к серверу; NAS (Network Attached Storage) – система хранения, подсоединяемая к сети; SAN (Storage Area Network) – сеть хранения данных. Основой SAN является выделенная специализированная сеть, которая служит исключительно для организации доступа к данным. Согласно результатам исследований аналитических агентств, более 50% продаж СХД в России (в денежном выражении) составляют hi-end-системы с архитектурой SAN, в то время как в мире этот показатель составляет только 30%. Вторая по популярности – архитектура DAS, а самую незначительную долю занимает NAS. Таким образом, налицо традиционное для России "расслоение общества": наиболее востребованы самые дешевые и самые дорогие системы.

По видам ОС. Почти 50% рынка занимают СХД под управлением Unix, на втором месте – Windows, доля Linux пока незначительна.

Сегментация по вендорам. Лидирующие позиции на рынке дисковых СХД в России занимают крупнейшие мировые производители серверного оборудования и СХД – HP, IBM, Sun Microsystems, но и позиции независимых вендоров СХД, в первую очередь EMC, также сильны. В данном случае под "независимыми" вендорами понимаются специализированные производители СХД, не имеющие в своей продуктовой линейке серверного оборудования.

Ключевой фактор развития рынка
Системы хранения данных, как и любые другие инфраструктурные системы (за исключением телефонии), не являются самодостаточными – они призваны обеспечивать функционирование ИТ-системы в целом. Поэтому пытаясь ответить на вопрос, почему растет рынок СХД, необходимо сначала выяснить, частью какого более сложного решения они являются. Помимо ярко выраженного спроса на СХД со стороны сервис- и контент-провайдеров (провайдеров доступа в интернет, например), использующих СХД для оказания коммерческих услуг (т.е. как основное средство производства), весьма значителен спрос на СХД со стороны предприятий, которые с их помощью обеспечивают функционирование систем автоматизации управления своими бизнес-процессами (в этом случае СХД является частью аппаратной платформы для АСУП), а также со стороны органов государственной власти, применяющих СХД для обеспечения функционирования существующих и создаваемых масштабных информационных систем (к примеру, ГАС "Выборы").

В России насыщенность как государственными, так и корпоративными информационными системами пока еще невелика, спрос на них не удовлетворен, и темпы их развития можно охарактеризовать как бурные. По мере развития таких систем опережающими темпами растет объем информации, которую нужно не только обрабатывать, но и хранить, причем хранить надежно и с минимальными совокупными затратами. Во многом эти характеристики СХД закладываются еще на стадии проектирования информационных систем в целом. Наиболее жесткие требования предъявляются к СХД при создании систем класса ERP, поэтому отдельные аспекты проектирования систем хранения данных как неотъемлемой части ERP-проекта рассмотрим отдельной главой.

Особенности проектирования дисковой подсистемы для ERP
Как известно, ERP-системы стоят на фундаменте СУБД, которые характеризуются высокой дисковой активностью. Недооценка требований к производительности дисковой подсистемы может привести к дисбалансу в производительности аппаратного комплекса, когда дисковая подсистема оказывается "узким местом". Расчет такой подсистемы "по объему", а не "по транзакционной производительности" – типичная ошибка, результатом которой может стать недостаточная производительность всего решения в целом. Для крупных ERP-систем массивы с десятками и сотнями дисков – вполне обычное дело.

Развитие корпоративных информационных систем дало мощный толчок к развитию централизованных сетевых систем хранения данных. С усложнением корпоративных ИС, ростом объемов обрабатываемых данных, повышением требований к надежности их хранения и доступности остро встают архитектурные и технологические вопросы построения таких систем.

Требования к функциональности и характеристикам оборудования обуславливаются запросами бизнес-приложения. Как известно, современные ERP-системы построены по трехзвенной модели – уровень СУБД, уровень приложений и уровень доступа. На уровне СУБД, где происходит обработка и хранение данных, предъявляются весьма серьезные требования к характеристикам дисковой подсистемы серверного оборудования. Основные аспекты – это транзакционная производительность и отказоустойчивость. Транзакционная производительность СХД определяется количеством и производительностью дисковых накопителей и RAID- контроллеров. Отказоустойчивость решения определяется возможностью построения системы без единой точки отказа на всех этапах хранения и передачи данных.

Как уже говорилось выше, существует три основных варианта организации доступа к системам хранения – DAS, NAS иSAN.

Системы хранения с непосредственным подключением к высокоскоростному интерфейсу сервера (Direct Attached Storage) представляют собой традиционный способ оснащения сервера внешней системой хранения данных. Как правило, в качестве такого интерфейса выступает шина SCSI. Основные преимущества DAS-систем – низкая стоимость и высокая скорость обмена данными между системой хранения и сервером. Оборотной стороной этой тесной взаимосвязи является недостаточная управляемость и неоптимальная утилизация ресурсов СХД. Применение DAS целесообразно лишь в случае небольших ИС. Для построения крупных корпоративных систем хранения данных DAS-системы практически не представляют интереса.

С ростом информационной системы предприятия количество серверов и устройств хранения данных увеличивается, возрастают также требования к надежности, производительности и управляемости подсистемы хранения данных. В результате возникает объективная потребность в том, чтобы систему хранения отделить от серверов и превратить ее в ресурс, доступный по сети. Указанных целей позволяют достичь две другие схемы организации хранения данных – NAS и SAN.

Системы хранения, подключаемые к сети (Network Attached Storage), представляют собой устройства для предоставления сетевого сервиса хранения данных. Фактически NAS-система – это файловый сервер. В качестве сетевого интерфейса NAS-систем обычно выступает Ethernet.

Основные особенности NAS-решений следуют из их архитектуры (как следствие, они практически не используются в ERP-системах):

дешевизна;

простота установки и администрирования;

высокая латентность;

возможные перегрузки сети.
SAN-системы (Storage Area Network) базируются на отдельной сети, котора служит исключительно для организации доступа к информации. В теории в качестве такой сети может использоваться любая высокоскоростная магистраль, но на практике понятие SAN неразрывно связано со стеком протоколов Fibre Channel. К отличительным особенностям SAN можно отнести следующие параметры:

независимость топологии от систем хранения и серверов;

удобное централизованное управление;

перенос интенсивного трафика ввода-вывода в отдельную сеть;

высокое быстродействие и низкая латентность;

масштабируемость и гибкость;

возможность оперативного перераспределения дисковых ресурсов между серверами;

возможность построения решений (в том числе распределенных), обладающих свойствами высокой готовности и отказоустойчивости.
Сети хранения с архитектурой SAN являются надежным, производительным и масштабируемым решением, позволяющим организовать крупную развивающуюся корпоративную информационную систему. При этом они предъявляют к каналам связи между устройствами хранения данных ряд специфических требований:

обеспечение надежности на аппаратном уровне;

коммутация;

низкие задержки;

большие кадры;

сохранение порядка кадров;

большие расстояния между сетевыми хранилищами и клиентскими компьютерами.
В свете перечисленных требований и существующих коммуникационных технологий реальных кандидатов на роль сетевой среды в SAN всего три: SCSI, Ethernet и Fibre Channel. Шина SCSI изначально проектировалась как высокоскоростной инерфейс для связи с дисковыми и периферийными устройствами. Такие несомненные достоинства, как высокая скорость, низкие задержки, управление потоками, делают ее идеальной для технологии DAS. Тем не менее хотя она и используется для соединения дисковых массивов с двумя серверами в кластерных системах высокой готовности, архитектурные ограничения не позволяют эффективно применять шину SCSI как среду для истинно сетевого доступа к данным. Ethernet является самой распространенной сетевой технологией. Однако Fast Ethernet из-за ограничений полосы пропускания и отсутствия управления потоками не может быть удачным выбором для поддержки SAN. Из семейства протоколов Ethernet в качестве основы для построения SAN пригоден лишь Gigabit Ethernet с его широкой полосой пропускания и способностью управлять потоками, необходимой для ввода-вывода. Но этому протоколу свойственна слишком высокая латентность, которая препятствует высокоскоростной обработке транзакций в сети хранения.

Интерфейс Fibre Channel изначально создавался под задачу организации сетей хранения данных. В результате он вобрал в себя все лучшее, что было наработано за годы развития сетевых технологий как с архитектурной, так и с технологической точек зрения. Таким образом, это высокоскоростная низколатентная сеть с современной технологией контроля потоков. В качестве среды передачи данных здесь можно использовать как медь, так и оптоволокно. В отличие от Ethernet коррекция ошибок и сохранение порядка кадров в Fibre Channel реализованы на аппаратном уровне, что приводит к меньшей нагрузке на сервер и обеспечивает меньшие задержки.

Итак, задаче обеспечения функционирования ERP-системы наиболее адекватна организация сети хранения данных на основе технологии Fibre Channel. Необходимо отметить, что преимущества сети хранения данных в полной мере раскрываются именно в крупных системах. Переход к централизованной системе хранения информации, отвечающей современным требованиям по доступности и производительности, позволит не только повысить надежность хранения информации и уменьшить время доступа к ней, но и даст возможность более рационально распределять ресурсы, сводя к минимуму общие потери емкости системы и совокупные затраты на ее администрирование.

При проектировании дисковой подсистемы довольно часто приходится выбирать производителя системы хранения данных. Принципиальный вопрос заключается в том, что использовать – моновендорное решение (сервер и систему хранения данных от одного поставщика) или систему хранения независимого производителя. У того и другого варианта есть свои плюсы и минусы. Моновендорные решения проще и стабильнее – они гарантированно совместимы между собой на всех уровнях и предоставляют общие инструменты управления. В свою очередь, системы хранения независимых производителей могут быть богаче функционально (обычно такая дополнительная функциональность заметно удорожает решение). Для ERP-систем, впрочем, вся эта функциональность часто оказывается невостребованной и те же задачи успешнее решаются на уровне программного обеспечения.

Однозначных рекомендаций в данном вопросе быть не может, однако хотелось бы акцентировать внимание на том, что базовым требованиям со стороны ERP-систем, таким как обеспечение производительности, надежности и масштабируемости, удовлетворяют правильно сконфигурированные системы хранения всех основных разработчиков. Применение системы хранения данных независимого производителя должно быть оправданным – это могут быть проекты по консолидации систем хранения, использование встроенных сервисов для решения задач по управлению данными и т.п. К слову, в портфолио всех основных производителей RISC-серверов имеются системы хранения данных, где подобная развитая функциональность также доступна.

При создании СХД возникает и еще один вопрос: кто будет проектировать систему как часть ERP-комплекса? С одной стороны, подрядчик должен обладать глубокими техническими знаниями в области систем хранения, с другой – необходимо четко определить, какие требования ERP-решение предъявляет к параметрам и конфигурации СХД. Это означает, что к данной работе целесообразно привлекать компанию, не просто специализирующуюся на ИТ-инфраструктуре, а имеющую опыт решения бизнес-задач предприятия средствами бизнес-приложений и умеющую правильно проектировать и реализовывать ИТ-инфраструктуру для этих бизнес-приложений.

Подводя итоги, можно сделать три вывода. Во-первых, объем рынка СХД весьма значителен и продолжает расти и изменяться качественно: акцент смещается в сторону сложных решений на базе сетей хранения данных. Во-вторых, одна из причин этого явления – рост спроса на бизнес-ПО. Наконец, в-третьих, при создании сложных решений на базе сетей хранения данных залогом успеха является профессиональное проектирование с учетом требований со стороны внедряемых бизнес-приложений.

Александр Герасимов – руководитель отдела анализа рынка, консалтинговая группа "Борлас".
Андрей Кувалдин – руководитель отдела центров обработки данных, консалтинговая группа "Борлас".