All-Flash Array nedir? Kavramı, salt SSD’den oluşan AFA modellerini ve üreticilerini bu makalemizde özetliyoruz…
All-flash Array (AFA) tamamen SSD’den oluşan, mekanik disklere yer verilmeyen depolama birimleridir. Sunucuların yer aldığı veri merkezlerinde devamlı artan depolama ihtiyaçları önce Array denilen dizilere ihtiyaç doğurdu. Sunucuların kasasının dışında yer alan, özel donanımlar, sıra sıra disk doluydu.
Özetle Array denilen dizileri harici disk gibi düşünebilirsiniz, ancak bu basite indirgemektir. Zira her dizi güç ve veri bağlantısı açısından, içerisindeki depolama birimlerinin ihtiyaçlarını karşılayıp onları beslemenin yanında, sunucu sistemi içerisinde çalışabilecek bir veri bağlantısı sunar.
Ancak mekanik disklerin devri özellikle IOPS ve performans açısından kapandı. AFA dediğimiz birimler, kalıcı depolama için yalnızca SSD gibi flash hafıza kullanırlar. Özellikle önemli işlerin yapıldığı ağ depolama sistemlerinde, uzun zamandır mekanik sabit diskler yerine flash depolama ürünleri kullanılmaya başlandı.
AFA satan üreticiler genellikle müşterilerinin aynı kasada flash depolama ürünleriyle mekanik diskleri bir arada kullanmasına izin veriyor. Bu yapılandırmaya hibrit dizin adı veriliyor. Ancak bu kategorideki ürünler, genellikle üreticiler tarafından mevcut disk dizinlerine flash depolama birimi ekleyerek değerlendirmeye çalışması sonucu ortaya çıkıyor.
AFA Tasarımları
Üreticiler, AFA tasarımlarını farklı amaçlar için düzenliyor. Sadece flash depolama birimlerini destekleyen ve amaca yönelik sistemleri satışa sunan üreticiler de mevcut. Bu modeller aynı zamanda dizinde yer alan veriyi düzenlemek için yazılım destekli depolama özelliklerine de sahip oluyor.
AFA’nın en önemli özelliği, direkt dizin üzerinde veri yönetimi, veri koruması gibi görevleri yapmaya imkan sağlayan yazılım hizmetlerini içinde barındırmasıdır. Bu yapısıyla AFA, standart sunucular üzerine yüklü flash depolama birimlerinden ayrılıyor. Sunucuya flash depolama birimi eklemek tüm bir AFA almaktan daha ucuz. Ancak bu durumda veri hizmetlerini düzenleyen üçüncü parti yazılımları satın alıp yüklemeniz gerekiyor.
Önde gelen AFA üreticileri; klonlama, sıkıştırma, çift dosyaları bulma, çoğaltma, yedek alma gibi dizin temelli servislere yönelik algoritmalara sahip. AFA aynı zamanda SAN ya da NAS çevresinde paylaşılan depolama yapma imkanı da sunuyor.
AFA’nın Diskten Farkları
Flash depolama ürünleri hareket eden parçalara sahip değildir. Blok adı verilen ve silinip yeniden programlanabilen hafıza parçalarından oluşurlar. Bu yönüyle EEPROM’nin bir türü olarak da görülebilirler. AFA, elektromekanik disklere göre SSD’ler sayesinde çok daha hızlı veri transferi sağlar.
Disk temelli depolamadan üstün olarak AFA, bir uygulama veriyi okumak için kuyruk oluşturduğunda düşük gecikme ve yüksek bant genişliği performansı sunar. AFA’larda bulunan Flash depolama birimleri genellikle SSD’lerdir.
Flash depolama birimleri mekanik disklere göre çok daha pahalıdır. Ancak MLC ve TLC NAND yongaların geliştirilmesiyle ve 3D NAND flash teknolojisinin ortaya çıkışıyla maliyetler de azaldı. Bu teknolojiler sayesinde daha iyi Flash depolama yoğunluğu sağlandı. Yani aynı sayıda NAND hücresiyle daha fazla veri depolamak mümkün hale geldi.
MLC yongalar, SLC yongalara göre daha yavaş ve daha dayanıksızdır. Ancak üreticiler, MLC yongaları işletmelere yönelik uygulamalara dayanmasını sağlayacak yazılımlar geliştirdiler. Yüksek veri giriş çıkış gereksinimi olan uygulamalar içinse SLC yongaları kullanmak gerekiyor. TLC yongalar ise maliyetleri çok daha düşürdü. Performans ve dayanıklılık sorunları yazılımla birlikte düzenlenebiliyor. TLC SSD’leri destekleyen ürünlere Dell EMC SC serisini ve Kaminario K2 dizinlerini örnek verebiliriz.
SSD yongaları hakkında daha fazla bilgi almak için SLC, MLC ve TLC: SSD Yongaları Hakkında Bilmeniz Gereken Her Şey rehberimize göz atabilirsiniz.
AFA Ürünleri Arasında Tercih Yapmak
Bir AFA satın almaya karar vermek üreticilerin ürünleri arasında basit karşılaştırma yapmaktan daha fazlasını içeriyor. Bir AFA, belirli uygulamalar için ciddi performans artışı sağlayabilir, ancak diğer iş yükleri için faydalı olmayabilir. Örneğin sanallaştırılmış uygulamaları, dosyaların sıkıştırılamadığı ancak stream özelliği destekleyen bir AFA’dan ziyade, sıkıştırma destekleyen ve çift dosyaları ayıklama özelliğine sahip bir AFA’da yürütmek daha mantıklıdır.
Tümüyle SSD’den oluşan sistemler; maksimum, minimum ve ortalama gecikme süreleri bakımından HDD içeren hibrit dizinlere göre daha az çeşitlilik gösterecektir. Bu yüzden bu modellerde yoğun okuma yapan uygulamalar için daha uygun olacaktır.
İş veri yazmaya gelince, SSD’ler arasında farklılıklar ortaya çıkıyor. Yazma yoğun iş yükleri, yazma görevlerini SSD’nin aynı bloğunda toplayacak özel algoritmalara ihtiyaç duyar.
Bir Flash hücresi, belirli sayıda yazma işlemini yerine getirebilir. Bu yüzden yazma sınırlaması yapmak hücrelerin ömrünü artırabilir. Çoğu üretici, AFA sistemlerini yıpranma düzeyini en aza indirecek şekilde tasarlar. Ancak yoğun yazma yüküne sahip işlemleri yürütecek kullanıcılar, en iyi ayarı belirlemek için bir üreticinin ürününü bağımsız olarak test etmek isteyebilir.
Yüksek fiyatlara rağmen AFA alan müşteriler depolama maliyetlerinin zamanla azaldığını görecektir. Ancak AFA’nın CPU kullanımını artıracağını ve bu yüzden işletmelerin yeni uygulama sunucu alması gerekeceğini de unutmamak gerekiyor.
AFA’nın fiziksel boyutu disk dizinlerine göre daha küçük olduğundan gerekli server rack sayısı azalacaktır. Daha az server rack, daha az ısı açığa çıkması ve veri merkezinde soğutmaya harcanan enerjinin azalması anlamına geliyor.
AFA Üreticileri, Ürünleri Ve Pazarı
SSD’lerin ortaya çıkışıyla birlikte, üreticiler tamamıyla HDD’lerden oluşan sistemleri, belirli kritik uygulamaları hızlandırmak için az sayıda da olsa Flash depolama ürünleriyle güncelledi. Hibrit sistemler de bu şekilde ortaya çıktı.
Daha sonra SSD’lerin disk depolama için ön bellek olarak kullanılmasına izin veren yazılımlar ortaya çıktı. Bu şekilde dizin üzerinde yürütülen tüm uygulamalar için daha iyi performans sağlandı.
Şu anda piyasada olmayan Fusion-io firması, hızlı Flash birimleri kullanan ilk firmaydı. 2005 yılında Fusion-io, Flash çiplerle paketlenmiş PCIe kartları piyasaya sürdü. Bu kartlar sunucu slotlarına yerleştirildiği zaman geleneksel sunucu donanımlarının performansını artırıyordu. Fusion-io 2014 yılında SanDisk tarafından satın alındı. Daha sonra da Western Digital çatısı altına katıldı.
Violin firması da 2013 yılından sonra özel silikonlarla birlikte tasarlanmış sistemleri ile oldukça popüler hale geldi. 2017 yılında, rakiplerinin özelleşmiş yazılımlarla bütünleşik dizinleri ile yarışamayan firma iflas etti. 2018 yılında özel yatırımcılar sayesinde yeniden piyasaya giren firma AFA ürünlerini satmaya odaklandı.
| Modeller | Kapasite | Diskler | IOPS | Kontrolcü Sayısı | Düğümler | Kasa | Ethernet Portları | Fiber Kanal Portları | |
| Dell EMC Isilion | F800 | 96-924 TB | 60 | 250K | 1 | 4-144 | – | – | – |
| Dell EMC Unity | 350F, 450F, 550F, 650F | 2 TB- 16 PB | 5-1000 | 60K | 2 | – | – | – | – |
| Dell EMC VMAX | 250F, 450F, 850F, 950F | 11 TB- 4 PB | – | 1M | 1-8 | – | 4 | – | – |
| Dell EMC XtremIO | X2-R | 34-553 TB | 18-288 | 220K | 2-8 | 1-4 | 4 | 4-32 | 4-32 |
| Hitachi VSP | F400, F600, F800, F1500 | 7 TB- 40 PB | 12-576 | 4.8M | 2 | – | – | 128 | 128 |
| HP 3PAR StoreServ | 8000, 9000, 20000 | 75 TB- 8 PB | 120-1152 | 3M | 2-16 | 1-8 | 8 | 480 | 160 |
| HP StoreVirtual | 3200, 4000 | 2.4 TB- 1.5 PB | 12-960 | 750K | 2 | – | – | 8-128 | 8-64 |
| IBM FlashSytem | A9000, V9000 | 12- 456 TB | 12-960 | – | 2 | – | – | 6-960 | 12-1920 |
| IBM Storwise | V7000F | 12 TB- 32 PB | 24-3040 | – | 2 | 8-20 | – | 2 | 2 |
| Kaminario K2 | – | 30 TB- 4 PB | 24-192 | 1.5M | 2-8 | – | – | – | – |
| NetApp AFF | A200, A300, A700, A700S | 30 TB- 356 PB | 24-1000 | – | 2-24 | 2-24 | 12 | 8-40 | 8-16 |
| NetApp SolidFire | SF2400, SF4800, SF9600 | 4.8- 960 TB | 10-1000 | – | – | 4-100 | – | – | – |
| PureStorage FlashArray//M | //M10, //M20, //M50, //M70 | 5-512 TB | 10-12 | 300K | 2-8 | – | – | – | – |
| PureStorage FlashArray//X | //X70 | 22-336 TB | 10-12 | 2M | 2-20 | 20 | – | – | – |
| PureStorage FlashBlade | 98 TB- 1.6 PB | 7-15 | 1M | 2-20 | 20 | – | 8x40G ya da 32x10G | – | |
| Tegile IntelliFlash HD | T10KHD-4-50, 4-150, 8-100, 8-300 | 8-476 TB | 7-60 | 5M | 2-16 | 16 | – | – | – |
| Tegile T Serisi | T3600, T3700, T3800, T4800 | 12-336 TB | 7-15 | 120K | 2-16 | 16 | – | 4x1G ya da 2x10G | 2x8G |
Pure Storage ya da Dell EMC XtermIO gibi AFA ürünleri sıkıştırma ve çift veri ayıklama gibi özelliklere ilk sahip olan ürünlerdi. Daha sonra bu özellikler standart haline geldi. AFA ürünlerinin çift veri ayıklama özeliği sayesinde, bu ürünlerle mekanik disklere sahip ürünler arasındaki fiyat fiyat farkı açısından bir avantaj sağladı.
Önde gelen AFA ürünlerini şöyle listeleyebiliriz:
- Dell EMC VMAX
- Dell EMC Unity
- Dell EMC XtremIO
- Dell EMC Isilon NAS
- Fujitsu Eternus AF
- Hewlett Packard Enterprise (HPE) 3PAR StoreServ
- HPE Nimble Storage AF serisi
- Hitachi Vantara Virtual Storage Platform
- Huawei OceanStor
- IBM FlashSystem V9000
- IBM Storwize 5000 ve Storwize V7000F
- Kaminario K2
- NetApp All-Flash Fabric-Attached Array (NetApp AFF)
- NetApp SolidFire serisi — NetApp HCI dahil.
- Pure Storage FlashArray
- Pure FlashBlade NAS/object storage array
- Tegile Systems T4600 — 2017 yılında WD tarafından satın alındı.
- Tintri EC serisi
Hibrit Dizinlerin Kullanım Alanları
Flash depolama birimlerinin azalan maliyeti, artan veri ve entegre veri hizmetleri AFA ürünlerini birçok işletme için cazip hale getirdi. Bu yüzden AFA sistemlerinin hibrit dizinlerin yerini alacağı sektör içerisinde konuşuldu. Ancak halen hibrit depolama sistemlerini almak için mantıklı sebepler var.
HDD’ler GB başına düşük maliyete sahip olsalar da, Flash depolama birimlerinden daha fazla güç gereksinimi vardır ve daha yavaştır. Bu yüzden IOPS açısından bakarsak, HDD’li sistemler daha yüksek maliyete sahiptir.
Hibrit dizinleri seçmek için en önemli 5 sebep:
- Ön görülemeyen iş yükü karakteristiği
- Düşük maliyetli depolamanın öncelik olması
- Değişken gecikme sürelerinin sorun olmaması
- Eski sistemlerden gelen bir dizine sahip olunması
- AFA sistemlere bütçenin yetmemesi, ancak daha hızlı sistemlere ihtiyaç olması
AFA sistemleri seçmek için en önemli 5 sebep:
- Milisaniye altında gecikmeye ihtiyaç duyulması
- Yüksek hizmet kalitesine ihtiyaç duyulması
- Performans odaklı depolamanın öncelik olması
- Flash kapasite ihtiyacının eklenen Flash birimlerin kapasitesini aşması
- Daha az yer kaplayan ve daha az bakım maliyeti olan bir sisteme sahip olma ihtiyacı
Hibrit sistemler, görece düşük maliyetli ve ortalama bir performansa sahip sistem arayan işletmeler için ideal olabilir. Hibrit sistemler yüksek kapasiteli disklere sahip olduğu için, genellikle AFA sistemlerden daha fazla depolama alanı sunar.
All-flash NVMe Sistemler
NVMe Flash teknolojisi ile donatılmış AFA sistemler bir sonraki aşamada yer alıyor. NVMe kontrolcüsü uygulamalarla depolama birimi arasında yüksek hızlı veri transferine imkan sağlıyor.
NVMe, SCSI standardına hızlı bir alternatif olarak ortaya çıktı. NVMe standartlarının gelişimi şu an 100 teknoloji şirketinin üye olduğu NVM Express Inc. organizasyonu tarafından sağlanıyor.
NVMe standardının SAS ve SATA protokollerinin yerini alacağı kabul ediliyor. NVMe form faktörü PCIe kartları, U.2 2.5 inç ya da M.2 SSD cihazları da kapsıyor.
NVMe temelli ürünlere örnek verebiliriz:
- DataDirect Networks Flashscale
- Datrium DVX hybrid system
- HPE Persistent Memory
- Kaminario K2.N
- Micron Accelerated Solutions NVMe referans mimarisi
- Micron SolidScale NVMe over Fabrics
- Pure Storage FlashArray//X
- Tegile IntelliFlash
NVMe temelli ürünler sunan yeni firmalar da piyasaya girdi:
- Apeiron Data Systems, NVMe sürücüleri veri hizmetleriyle bir araya getirdi.
- E8 Storage E8-D24 NVMe flash arrays
- Excelero
- Mangstor MX6300 NVMe over Fabrics depolama sistemi
- Pavilion Data Systems – Pavilion Memory Array.
- Vexata VX-100
Endüstri uzmanları NVMe-oF temelli daha fazla depolama ürününün ortaya çıkacağını düşünüyor. Bu sistemler belirli NVMe Flash modülleri NVMe SSD’ler ile bir araya getiriyor.
NVMe-oF transfer mekanizması NVMe depolama cihazları ile host cihazları arasında uzun mesafeli bağlantıya izin veriyor. IBM, Kaminario ve Pure Storage, NVMe-oF destekli ürünleri tanıttı.
Hyper-Converged Infrastructure (HCI) Sistemleri
HCI sistemleri; bilgisayarları, ağları, depolama ürünlerini ve sanallaştırma teknolojilerini bir araya getiren kombine sistemlerdir. Çoğu HCI sistemi, diskleri ana depolama olarak kullanır.
Flash ön bellek katmanı ise uygulamaları hızlandırmak ya da soğuk depolama amacıyla kullanılır. Performans ile ilgili sebepler yüzünden HCI dizinleri Flash depolama için tasarlanmıyordu. Ancak bu durum son birkaç yıl içinde değişmeye başladı.
Şu anda önde gelen HCI üreticileri tamamen Flash depolama birimlerinden ulaşan modelleri satıyor. Cisco, Dell EMC, HPE, Nutanix, Pivot3, Scale Computing bu üreticiler arasında. NetApp de geçen yıl SolidFire AFA sistemi temelli HCI ürününü piyasaya sürdü.
