NetApp FAS

Varje modell av lagringssystem levereras med en fastställd konfiguration av processor, RAM-minne och icke-flyktigt minne, som användarna inte kan utöka efter köpet. Med undantag för några av de första lagringsstyrenheterna har NetApp FAS-, ASA- och AFF-systemen vanligtvis minst en PCIe-baserad kortplats för ytterligare nätverks-, band- och/eller diskanslutningar. I juni 2008 tillkännagav NetApp Performance Acceleration Module (eller PAM) för att optimera prestandan för arbetsbelastningar som utför intensiva slumpmässiga läsningar. Detta valfria kort placeras i en PCIe-plats och ger ytterligare minne (eller cache) mellan disken och lagringssystemets cache och systemminne, vilket förbättrar prestandan.

AFFEdit

All-Flash FAS, även känd som AFF A-series. Vanligtvis bygger AFF-system på samma hårdvara som FAS, men det första systemet är optimerat och fungerar endast med SSD-enheter på baksidan, medan det andra systemet kan använda hårddiskar och SSD-enheter som cache: till exempel AFF A700 & FAS9000, A300 & FAS8200, A200 & FAS2600, A220 & FAS2700 använder samma hårdvara, men AFF-systemen innehåller inte Flash Cache-kort. AFF-system stöder inte heller FlexArray med virtualiseringsfunktionalitet för lagringsarrayer från tredje part. AFF är ett enhetligt system och kan tillhandahålla anslutning till SAN & NAS-dataprotokoll, och utöver traditionella SAN & NAS-protokoll i FAS-system har AFF blockbaserat NVMe/FC-protokoll för system med 32 Gbit/s FC-portar. AFF & FAS använder samma firmwareimage, och nästan all märkbar funktionalitet för slutanvändaren är densamma för båda lagringssystemen. Internt behandlas och hanteras dock data på olika sätt i ONTAP. AFF-system använder till exempel olika algoritmer för skrivallokering jämfört med FAS-system. Eftersom AFF-system har snabbare underliggande SSD-enheter är Inline-datadeduplicering i ONTAP-system nästan inte märkbar (~2 % prestandapåverkan på lågprestandasystem).

ASAEdit

Alla SAN-arrayer som kör ONTAP och som är baserade på AFF-plattformen ärver därmed dess egenskaper & funktioner, och data behandlas och hanteras internt på samma sätt som i AFF-system. Alla andra ONTAP-baserade hårdvaru- och mjukvaruplattformar kan kallas Unified ONTAP, vilket innebär att de kan ge enhetlig åtkomst med SAN & NAS-dataprotokoll. ONTAP-arkitekturen i ASA-system är densamma som i FAS & AFF, utan några ändringar. ASA-systemen använder samma firmwareimage som AFF & FAS-systemen. ASA är samma som AFF, och den enda skillnaden ligger i åtkomsten till lagringsutrymmet via nätverket med SAN-protokoll: ASA ger symmetrisk aktiv/aktiv åtkomst till blockenheterna (LUN- eller NVMe-namnområden), medan Unified ONTAP-systemen fortsätter att använda ALUA och ANA för blockprotokollen.

StorageEdit

NetApp använder antingen SATA-, Fibre Channel-, SAS- eller SSD-diskar som grupperas i RAID-grupper (Redundant Array of Inexpensive Disks eller Redundant Array of Independent Disks) på upp till 28 (26 datadiskar plus 2 paritetsdiskar). NetApp FAS-lagringssystem som endast innehåller SSD-enheter med installerat SSD-optimerat ONTAP OS som kallas All-Flash FAS (AFF).

DisksEdit

FAS-, ASA- och AFF-system använder HDD- och SSD-enheter (dvs. NVMe SSD) på företagsnivå med två portar, där varje port är ansluten till varje styrenhet i ett HA-par. HDD- och SSD-enheter kan endast köpas från NetApp och installeras i NetApp Disk Shelves för FAS/AFF-plattformen. Fysiska HDD- och SSD-enheter, partitioner på dem och LUN:er som importeras från tredje parts matriser med FlexArray-funktionalitet betraktas i ONTAP som en disk. I SDS-system som ONTAP Select & ONTAP Cloud betraktas logisk blocklagring som virtuell disk eller RDM i ONTAP också som en disk. Blanda inte ihop den allmänna termen ”diskettstation” och ”diskettstationstermen som används i ONTAP-systemet” eftersom det i ONTAP kan vara en hel fysisk hårddisk eller SSD-enhet, en LUN eller en partition på en fysisk hårddisk eller SSD-enhet. LUN:er som importeras från matriser från tredje part med FlexArray-funktionalitet i en HA-parkonfiguration måste vara tillgängliga från båda noderna i HA-paret. Varje disk har ett ägarskap för att visa vilken styrenhet som äger och betjänar disken. Ett aggregat kan endast innehålla diskar som ägs av en enda nod, och därför betjänas varje aggregat som ägs av en nod och alla objekt ovanpå det, som FlexVol-volymer, LUN:er och fildelningar, av en enda styrenhet. Varje styrenhet kan ha sina egna diskar och aggregerar dem där båda noderna kan användas samtidigt även om de inte betjänar samma data.

ADPEdit

Advanced Drive Partitioning (ADP) kan användas i ONTAP-baserade system beroende på plattform och användningsfall. ADP kan endast användas med inhemska diskdiskar från NetApp Disk shelves, FlexArray-tekniken har inte stöd för ADP. ADP stöds även med enheter från tredje part i ONTAP Select. Den här tekniken används främst för att övervinna vissa arkitektoniska krav och minska antalet diskdiskar i ONTAP-baserade system. Det finns tre typer av ADP: Root-Data-partitionering, Root-Data-Data-partitionering (RD2, även kallad ADPv2), Storage Pool.Root-Data-partitionering kan användas i FAS & AFF-system för att skapa små rotpartitioner på enheter för att använda dem för att skapa systemets rot-aggregat och därför inte behöva använda hela tre diskdiskar för detta ändamål. Däremot kommer den större delen av diskettenheten att användas för dataaggregat. Root-Data-Data-partitionering används i AFF-system endast av samma skäl som Root-Data-partitionering, med den enda skillnaden att den större delen av enheten som återstår efter rotpartitioneringen delas lika mycket av två ytterligare partitioner, vanligen tilldelas varje partition en av de två styrenheterna, vilket minskar det minsta antalet enheter som krävs för ett AFF-system och minskar slöseriet med dyrt SSD-utrymme. Storage Pool-partitioneringsteknik som används i FAS-system för att dela upp varje SSD-enhet lika mycket i fyra delar som senare kan användas för FlashPool-cacheacceleration, med Storage Pool kan endast ett fåtal SSD-enheter delas upp i upp till fyra dataaggregat som kommer att dra nytta av FlashCache-cachelagringstekniken, vilket minskar det minimala behovet av SSD-enheter för den tekniken.

NetApp RAID i ONTAPEdit

ONTAP Storage layout: Aggregat, Plex, RAID

I NetApp ONTAP-system är RAID och WAFL nära integrerade. Det finns flera RAID-typer tillgängliga i ONTAP-baserade system:

  • RAID-4 med 1 dedikerad paritetsdisk som gör det möjligt för en enhet att gå sönder i en RAID-grupp.
  • RAID-DP med 2 dedikerade paritetsdiskar som gör det möjligt för 2 enheter att gå sönder samtidigt i en RAID-grupp.
  • RAID-TEC US-patent 7640484 med 3 dedikerade paritetsdiskar som gör det möjligt för 3 diskar att gå sönder samtidigt i en RAID-grupp.

RAID-DP:s dubbla paritet leder till en motståndskraft mot diskförluster som liknar RAID-6. NetApp övervinner skrivprestandaförlusten för traditionella RAID-4-diskar med dedikerad paritet genom WAFL och en ny användning av det icke-flyktiga minnet (NVRAM) i varje lagringssystem.Varje aggregat består av en eller två plexer, och en plex består av en eller flera RAID-grupper. Typiska ONTAP-baserade lagringssystem har endast en plex i varje aggregat, två plex används i lokala SyncMirror- eller MetroCluster-konfigurationer. Varje RAID-grupp består vanligen av diskdatorer av samma typ, hastighet, geometri och kapacitet. NetApp Support kan dock tillåta en användare att installera en enhet i en RAID-grupp med samma eller större storlek och annan typ, hastighet och geometri för tillfälliga ändamål. Vanliga dataaggregat som innehåller mer än en RAID-grupp måste ha samma RAID-grupper i hela aggregatet, samma RAID-gruppstorlek rekommenderas, men NetApp tillåter ett undantag i den sista RAID-gruppen och konfigurerar den så liten som hälften av RAID-gruppens storlek i hela aggregatet. Ett sådant aggregat kan till exempel bestå av 3 RAID-grupper: RG0:16+2, RG1:16+2, RG2:7+2. Inom aggregaten konfigurerar ONTAP flexibla volymer (FlexVol) för att lagra data som användarna kan komma åt.

Aggregat som är aktiverade som FlshPool och med både hårddiskar och SSD-enheter kallas hybridaggregat. I Flash Pool hybridaggregat gäller samma regler för hybridaggregat som för vanliga aggregat, men separat för HDD- och SSD-enheter, vilket innebär att det är tillåtet att ha två olika RAID-typer: endast en RAID-typ för alla HDD-enheter och endast en RAID-typ för alla SSD-enheter i ett enda hybridaggregat. Till exempel SAS HDD med RAID-TEC (RG0:18+3, RG1:18+3) och SSD med RAID-DP (RG3:6+2). NetApp-lagringssystem som kör ONTAP kombinerar underliggande RAID-grupper på samma sätt som RAID-0. I NetApp FAS-system med FlexArray-funktionen kan även tredjeparts-LUN:er kombineras i en Plex på samma sätt som RAID-0. NetApp-lagringssystem som kör ONTAP kan användas i MetroCluster- och SyncMirror-konfigurationer, som använder en teknik som är jämförbar med RAID-1 med spegling av data mellan två plexer i ett aggregat.

.

RAID-gruppstorlek (i antal enheter) för dataaggregat i AFF & FAS-system
Enhetstyp Minimum Default Maximum Minimum Default Maximum Minimum Default Maximum
RAID-4 RAID-DP RAID-TEC
NVMe SSD 3 8 14 5 24 28 7 25 29
SSD
SAS 16 24
SATA eller NL-SAS < 6TB 7 14 20 21
SATA eller NL-SAS (6TB, 8TB) 14
MSATA (6TB, 8TB) Inte möjligt
MSATA < 6TB 20
MSATA >= 10TB Inte möjligt
SATA eller NL-SAS >= 10TB

Flash PoolEdit

NetApp Flash Pool är en funktion på hybrida NetApp FAS-system som gör det möjligt att skapa hybridaggregat med HDD-enheter och SSD-enheter i ett enda dataaggregat. Både HDD- och SSD-enheter bildar separata RAID-grupper. Eftersom SSD också används för skrivoperationer krävs RAID-redundans i motsats till Flash Cache, men det är möjligt att använda olika RAID-typer för hårddiskar och SSD, t.ex. är det möjligt att ha 20 hårddiskar på 8 TB i RAID-TEC och 4 SSD-diskar på 960 GB i RAID-DP i ett enda aggregat. SSD RAID används som cache och förbättrade prestanda för läs- och skrivoperationer för FlexVol-volymer i aggregatet där SSD läggs till som cache. Flash Pool-cache har på samma sätt som Flash Cache principer för läsning men även för skrivning som kan tillämpas separat för varje FlexVol-volym som finns i aggregatet; därför kan den inaktiveras för vissa volymer medan andra kan dra nytta av SSD-cache. Både FlashCache & och FlashPool kan användas samtidigt för att cacha data från en enda FlexVol för att möjliggöra ett aggregat med Flash Pool-teknik Det krävs minst 4 SSD-diskar (2 data, 1 paritet och 1 hot spare), det är också möjligt att använda ADP-tekniken för att partitionera SSD i 4 delar (Storage Pool) och fördela dessa delar mellan två styrenheter så att varje styrenhet kan dra nytta av SSD-cache när det finns en liten mängd SSD. Flash Pool är inte tillgänglig med FlexArray och är endast möjlig med NetApp FAS nativa diskdiskar i NetApps diskhyllor.

FlexArrayEdit

FlexArray är NetApp FAS-funktionalitet som gör det möjligt att visualisera lagringssystem från tredje part och andra NetApp-lagringssystem via SAN-protokoll och använda dem i stället för NetApps diskhyllor. Med FlexArray-funktionen måste RAID-skydd göras med tredje parts lagringsarray, vilket innebär att NetApp RAID-4, RAID-DP och RAID-TEC inte används i sådana konfigurationer. En eller flera LUN:er från tredje parts matriser kan läggas till i ett enda aggregat på samma sätt som RAID-0. FlexArray är en licensierad funktion.

NetApp Storage EncryptionEdit

NetApp Storage Encryption (NSE) använder specialbyggda diskar med låg nivå för hårdvarubaserad fullständig diskkryptering (FDE/SED) och stöder även FIPS-certifierade självkrypterade diskar, som är kompatibla med nästan alla NetApp ONTAP-funktioner och -protokoll men erbjuder inte MetroCluster. NSE-funktionen har totalt sett nästan ingen prestandapåverkan på lagringssystemet. NSE-funktionen liknar NetApp Volume Encryption (NVE) i lagringssystem som kör ONTAP och kan lagra krypteringsnyckeln lokalt i Onboard Key Manager eller på dedikerade nyckelhanteringssystem som använder KMIP-protokollet, t.ex. IBM Security Key Lifecycle Manager och SafeNet KeySecure. NVE är en kryptering av data i vila, vilket innebär att den endast skyddar mot stöld av fysiska diskar och inte ger någon ytterligare nivå av datasäkerhetsskydd i ett normalt fungerande system. NetApp har klarat NIST Cryptographic Module Validation Program för sin NetApp CryptoMod (TPM) med ONTAP 9.2.

MetroClusterEdit

SyncMirror replikering med hjälp av plexer

MetroCluster (MC) är en kostnadsfri funktionalitet för FAS- och AFF-system för hög tillgänglighet i tunnelbanan med synkron replikering mellan två platser, denna konfiguration kräver ytterligare utrustning. Finns i båda lägena: 7-mode (gammalt OS) och Cluster-Mode (eller cDOT – en nyare version av ONTAP OS). MetroCluster i Cluster-Mode kallas MCC. MetroCluster använder RAID SyncMirror (RSM) och plex-teknik där ett antal diskar på en plats bildar en eller flera RAID-grupper som aggregeras i en plex, medan den andra platsen har samma antal diskar med samma typ och RAID-konfiguration tillsammans med Configuration Replication Service (CRS) och NVLog-replikering. En plex replikerar synkront till en annan i en sammansättning med icke-flyktigt minne. Två plexer bildar ett aggregat där data lagras och i händelse av en katastrof på en plats kan den andra platsen ge läs- och skrivåtkomst till data. MetroCluster stöder FlexArray-teknik. MetroCluster-konfigurationer är endast möjliga med modeller i mellanklass och högklassiga modeller som ger möjlighet att installera ytterligare nätverkskort som krävs för att MC ska fungera.

MCCEdit

MetroCluster lokal och DR pare minnesreplikering i NetApp FAS/AFF-system som är konfigurerade som MCC

Med MetroCluster är det möjligt att ha en eller flera lagringsnoder per plats för att bilda ett kluster eller Clustered MetroCluster (MCC). Fjärr- och lokal HA-perternod måste vara av samma modell. MCC består av två kluster som vart och ett är placerat på en av två platser. Det får bara finnas två platser. I MCC-konfigurationen bildar en fjärr- och en lokal lagringsnod Metro HA eller Disaster Recovery Pare (DR Pare) över två platser medan två lokala noder (om det finns en partner) bildar en lokal HA pare, vilket innebär att varje nod synkront replikerar data i ett icke-flyktigt minne mellan två noder: en fjärr- och en lokalnod (om det finns en). Det är möjligt att använda endast en lagringsnod på varje plats (två kluster med en enda nod) som är konfigurerade som MCC. MCC med 8 noder består av två kluster – 4 noder vardera (2 HA-par), varje lagringsnod har endast en fjärrpartner och endast en lokal HA-partner, i en sådan konfiguration kan varje kluster på en plats bestå av två olika modeller av lagringsnoder. För små avstånd kräver MetroCluster minst ett FC-VI- eller nyare iWARP-kort per nod. FAS- och AFF-system med ONTAP-programvaruversioner 9.2 och äldre använder FC-VI-kort och för långa avstånd krävs 4 dedikerade Fibre Channel-switchar (2 på varje plats) och 2 FC-SAS-bryggor per diskhyllestack, dvs. minst 4 totalt för 2 platser och minst 2 ISL-länkar för svartfiber med valfria DWDM-länkar för långa avstånd. Datavolymer, LUNs och LIFs kan migreras online mellan lagringsnoderna i klustret endast inom en enda plats där data kommer ifrån: det är inte möjligt att migrera enskilda volymer, LUNs eller LIFs med hjälp av klusterfunktioner mellan platser, såvida inte MetroCluster-omställningsoperationen används, som inaktiverar hela halva klustret på en plats och på ett transparent sätt för dess klienter och tillämpningar växlar åtkomst till alla data till en annan plats.

MCC-IPEdit

NetApp MetroCluster over IP med ADPv2-konfiguration

Från och med ONTAP 9.3 introducerades MetroCluster over IP (MCC-IP) utan att det behövdes dedikerade backend Fibre Channel-switchar, FC-SAS-bryggor och dedikerade ISL för svartfiber, vilket tidigare krävdes för en MetroCluster-konfiguration. Till en början var det endast A700 & FAS9000-system som stöddes av MCC-IP. MCC-IP finns endast i konfigurationer med fyra noder: 2-node Highly Available-system på varje plats med två platser totalt. Med ONTAP 9.4 stöder MCC-IP A800-system och Advanced Drive Partitioning i form av Rood-Data-Data (RD2)-partitionering, även känd som ADPv2. ADPv2 stöds endast på system med alla flashsystem. MCC-IP-konfigurationer stöder en enda diskhylla där SSD-enheterna är partitionerade i ADPv2. MetroCluster over IP kräver Ethernet-klusterväxlar med installerad ISL och använder iWARP-kort i varje lagringsenhet för synkron replikering. Från och med ONTAP 9.5 stöder MCC-IP avstånd på upp till 700 km och börjar stödja SVM-DR-funktionen, AFF A300 och FAS8200-system.