Softwarově definovaná budoucnost ukládání dat

Cloud, virtualizace i softwarově definované sítě jsou dnes běžnými technologiemi, které pomáhají firmám i organizacím zvyšovat efektivitu a snižovat náklady. Dalším krokem k ještě efektivnějším datovým centrům s dostatkem kapacity jsou softwarově definovaná úložiště.

V posledních letech netrápí provozovatele a uživatele datových center ani tak samotný výpočetní výkon instalovaných strojů, který je díky velmi výkonným, a přitom dostupným, procesorům zpravidla více než dostatečný. Skutečným problémem je nepřetržitý a stále se zrychlující růst objemu uchovávaných dat. Jednotlivé prognózy se liší, ale experti se shodují, že se objem dat, uchovávaných v datových centrech, každých 18 měsíců přibližně zdvojnásobuje.

Rychlý růst objemu uchovávaných dat je jednou z hlavních příčin rostoucích nákladů. Přestože totiž celosvětově klesají ceny hardwaru, a tedy i úložišť, tento pokles je mnohem pomalejší než růst objemu ukládaných dat.

Moderní koncepce úložišť

Aby mohla datová kapacita datových center dále růst při přijatelných nákladech, je třeba hledat náhradu za v současnosti nejpoužívanější úložná zařízení. Velkou nevýhodou těchto tradičních typů úložišť, nejčastěji označovaných jako SAN Appliance, je jejich proprietární, drahý hardware a omezená škálovatelnost.

Tradiční, jednoúčelová úložná zařízení sice mohou být odladěna pro specifickou úlohu (databázové aplikace s obrovským počtem přístupů za sekundu, datová analytika náročná na rychlost poskytování dat atd.), ale pro dlouhodobé uchovávání rychle rostoucího objemu dat jsou svojí koncepcí nevhodná a pro tento účel i zbytečně nákladná.

SAN zařízení představují proprietární systémy, ve kterých je jejich hardware a software integrován v nerozdělitelný celek. Jakákoli změna hardwaru je proto velmi nákladná a celkové náklady na ukládání dat zvyšují rovněž pravidelné platby za licence proprietárního softwaru daného úložiště.

Řešení masivního škálování datového úložiště s udržitelnými náklady hledá svoji inspiraci v cloudových službách. Podobně jako v případě cloudových služeb jsou i tzv. softwarově definovaná úložiště (Software Defined Storage, SDS), tvořena velkým počtem zcela běžných, komoditních serverů, se softwarovou vrstvou, která se stará o řízení ukládání dat (redundanci serverů pro případ poruchy hardwaru či výpadku připojení, vzájemnou komunikaci serverů, distribuci dat mezi servery atd.).

Masivní škálovatelnost

Mezi hlavní přednosti softwarově definovaných úložišť patří použití komoditního hardwaru, tedy zcela běžných serverů, vybavených potřebnými procesory a požadovaným počtem pevných disků. Počet severů lze prakticky neomezeně škálovat a tím i navyšovat kapacitu celé softwarově definované úložné infrastruktury.

Zatímco do klasických SAN zařízení je nezbytné kupovat pevné disky certifikované výrobci za několikanásobek běžné ceny disků, v případě SDS může provozovatel datového centra volit z běžně dostupných disků i dalších hardwarových součástek. Do serverů zapojených v rámci SDS lze přidávat procesory, operační paměť nebo třeba snadno vyměnit jeijch současné síťové rozhraní za nové, výkonnější.

Výroba aktuálního komoditního hardwaru v obrovských sériích přitom zajišťuje nejen dostupnou cenu komponent, ale také širokou vzájemnou kompatibilitu, jakou výrobci klasických SAN zařízení nemohou, a z ekonomických důvodů ani nechtějí, zajistit.

Klíčem je software

Aby bylo možné vybudovat výkonné úložné řešení z levných komoditních serverů, je třeba na úrovni softwaru řešit distribuci dat mezi servery a ochranu před nedostupností či ztrátou dat způsobenou výpadem některého z uzlů či poruchou hardwaru. Existuje celá řada softwarových řešení SDS pracujících zcela nezávisle na použitém hardwaru, přičemž většina z nich je postavena na open-source softwaru, resp. na Linuxu.

Mezi nejčastěji nasazovaná softwarová řešení SDS patří SUSE Enterprise Storage, open source systém, postavený na bázi svobodného projektu Ceph. Inteligentní softwarově definované úložiště, postavené na řešeno SUSE Enterprise Storage, umožňuje transformovat infrastrukturu datových úložišť směrem k nákladově efektivnějším, vysoce škálovatelným a odolným datovým úložištím, připraveným adaptovat se na měnící se požadavky firem.

Na projektu Ceph pracují stovky vývojářů a na finalizaci softwarového produktu pro firemní nasazení se podílí právě společnost SUSE. Celkově má Ceph desítky milionů instalací v rámci kompletních řešení privátních cloudů.

Úlohou SUSE a jeho řešení SUSE Enterprise Storage je zajistit robustní a vysoce škálovatelná podniková úložiště, postavená na komoditním hardwaru. SUSE řeší kompatibilitu softwarové vrstvy s hardwarem různých výrobců a související certifikace.

V České republice spolupracuje SUSE se společností Abacus, největším českým výrobcem serverů, jehož stroje jsou certifikovány pro provoz řešení SUSE Enterprise Storage.

Jasná cesta do budoucna

Softwarově definovaná úložiště v současné době spravují přibližně 10% světové kapacity datových center. Analytici společnosti Gartner ovšem ve své zprávě Gartner Predicts 2016: Managing Storage Costs, Complexities and New Kinds of Vendor Partnerships, předpovídají SDS skvělou budoucnost.

Již v roce 2019 by totiž podíl dat, spravovaných v softwarově definovaných a integrovaných, hyper-konvergovaných úložištích založených na x86 architektuře, měl dosahovat více jak 50% celkové datové kapacity.

Vhodnost nasazení SDS namísto klasických SAN úložišť je třeba posuzovat u každého projektu zvlášť. Softwarově definovaná úložiště jsou v současné podobě vhodná především pro dlouhodobější uchovávání obrovských objemů dat, která je třeba bezpečně zálohovat, ale není rozhodující vysoká rychlost přístupu k těmto datům pro jejich zpracovávání v reálném čase.

SDS jsou typicky vhodná například pro ukládání velkých objemů multimediálních dat (archivy televizí, rádií, webové videoservery atd.), dlouhodobé uchovávání záznamů z bezpečnostních kamer nebo například spolehlivé ukládání dat produkovaných vědeckými pracovišti (meteorologická data, záznamy z teleskopů, satelitní snímky ad.).

Doménou SAN zůstanou rychlé databázové aplikace, provoz e-shopů a další řešení pracující s daty v reálném čase. Největší datový boom se ale bude odehrávat právě na poli softwarově definovaných úložišť.

Porovnání tradičních úložišť (SAN) a softwarově definovaných úložišť (SDS)

Softwarově definovaná úložiště mají oproti klasickým úložným zařízením celou řadu výhod. Komoditní hardware úložišť typu SDS neomezuje provozovatele datového centra při dalším rozšiřování úložné kapacity a přijde na zlomek ceny oproti proprietárním SAN řešením.

Porovnání úložišť:

Víceuživatelský přístup - (SAN) obtížně řešitelný / (SDS) snadný
Škálovatelnost - (SAN) omezená a nákladná / (SDS) jednoduchá, levná a svobodná
Kompatibilita - (SAN) omezená a náročně ověřovaná / (SDS) široká, díky komoditnímu hardwaru
Spolehlivost - (SAN) proprietární hardware vyvíjený s cílem zabránit výpadku / (SDS) redundantní architekturu neohrožuje výpadek jednotlivých uzlů
Hardware - (SAN) proprietární, nákladně vyvíjený / (SDS) komoditní, standardizované x86 stroje