Evoluce úložišť: od technologie flash po cloud
S rostoucím významem dat roste i důležitost jejich ukládání
Úložiště dnes představuje klíčový prvek podnikového IT. Jaký vývoj provázel úložné systémy, než dospěly a dostaly se na současnou pozici?
Za velmi důležitý milník vývoje lze považovat období po roce 2000, kdy se v podnikových úložištích začala používat technologie flash. Jednalo se o výkonnou, ale zpočátku velmi drahou technologii, s cenou přibližně 20 dolarů za gigabajt uložených dat, a proto tehdejší dodavatelé přicházeli s různými modely podnikových úložišť nebo in-memory computingu (tiering/využívání vyrovnávací paměti), kdy se malé množství disků flash nasazovalo v kombinaci s klasickými pevnými disky, a tím zajišťovalo ekonomičtější řešení.
Již tehdy byl ovšem potenciál technologie flash zřetelný. K tomu, aby se prosadila jako mainstreamové úložné řešení, bylo však třeba vyřešit několik problémů: v prvé řadě bylo nutné zajistit, aby se stala cenově dostupnou, respektive ekonomickou (v první fázi bylo cílem dostat se pod 5 dolarů za gigabajt) a zároveň dostatečně spolehlivou. Dále bylo potřeba, aby se úložné systémy flash daly snadno používat, nasazovat a rozšiřovat (škálovat).
Situace se změnila v roce 2009, kdy se na scéně objevila společnost Pure. Ta si jako svůj cíl dala demokratizovat flash a udělat z něj paměťové médium určené pro všechny zákazníky, kteří navíc pomocí této technologie budou provozovat veškeré své podnikové procesy. Úložiště měla fungovat tak jednoduše, jak si dosud prakticky nikdo neuměl představit, což zákazníkům posléze umožnilo urychlit veškeré inovační projekty. Společnost Pure byla prvním dodavatelem a průkopníkem řešení typu all-flash a prosadila je na trhu jako hlavní proud.
Nástup technologie flash umožnil dříve nepředstavitelné inovace; tato platforma znamenala skutečnou transformaci úložišť. Samozřejmě ne všichni dodavatelé dokázali s touto inovací držet krok, a ztráceli proto i svou pozici na trhu. Podívejme se na několik dalších klíčových momentů evoluce úložišť:
2011 – Software jako klíčová přísada
V roce 2011 přišla na trh kombinace cenově dostupných disků flash se sofistikovaným softwarem vyvinutým právě pro potřeby úložných systémů, jež měla snížit cenu a zajistit odolnost požadovanou podnikovými zákazníky. Právě software představoval a stále představuje klíčovou inovaci pomáhající vytěžit z hardwaru typu all-flash maximální výkon a hodnotu.
2014 – Bezproblémové průběžné upgrady
Další krok vpřed přišel v roce 2014 s inovací umožňující zákazníkům udržovat a aktualizovat úložná pole v pravidelných intervalech. Zvyšování kapacity, hustoty, výkonu a funkcí úložiště funguje napříč generacemi těchto systémů, bez jakýchkoli odstávek nebo větších výměn produktů.
2015 – Správa úložišť v cloudu
Zavedení správy úložišť na bázi cloudu výrazně usnadnilo práci týmům odpovědným za infrastrukturu. Jednotný přehled zahrnující veškerý monitoring úložiště umožnil analyzovat a optimalizovat úložiště odkudkoli. Zákazníci mohou dostávat upozornění a veškerou další podporu řízenou pomocí umělé inteligence přímo do svého telefonu, a mít tak vždy k dispozici informace, které potřebují k lepšímu rozhodování. Uživatelé získali výhody komplexního nástroje na bázi umělé inteligence, který vše spravoval, monitoroval a poskytoval prediktivní podporu. Úložiště se tak stalo opravdu automatizovaným, samořízeným.
2016 – UFFO: Jednotné a rychlé úložiště pro soubory i objekty
Data jsou velmi cenná a schopnost je rychle analyzovat urychluje inovace a přináší konkurenční výhodu. V roce 2016 byla na trh uvedena první platforma UFFO (unified fast file and object), která představovala odpověď na problémy spojené s nestrukturovanými daty. Úložiště UFFO znamenalo novou kategorii systémů pro ukládání dat, která konsolidovala dva tradičně oddělené systémy ukládání dat (úložiště souborů a objektů) do jediného a vysoce výkonného řešení. Umožnila tak nahradit dosavadní sila (vzájemně oddělené, izolované systémy) datových skladů, síťových úložišť (NAS) a přímo připojených úložišť (DAS) jediným škálovatelným úložným řešením. Tyto systémy díky možnostem škálování navíc nabídly výkon odpovídající jak současným, tak i budoucím požadavkům zákazníků.
2016 – Rychlé obnovení po výpadku
Kontinuita podnikání a obnova po výpadku jsou dnes důležitější než kdykoli dříve. Schopnost obnovy ze záloh představuje důležitou součást strategie zotavení a rychlost obnovy dat je přitom klíčová. Každá sekunda neplánovaného výpadku může vést k vážným finančním škodám a poškození pověsti firmy, rychlost reakce je proto zásadní.
Řešení ochrany dat se tradičně soustředila na rychlost zálohování, ale rostoucí význam dat a nárůst nových hrozeb přinutil mnoho organizací zaměřit se i na to, jak rychle dokážou data obnovit po výpadku. Průměrný dodavatel úložišť nezvládá obnovit data rychlostí vyšší než 20 TB/h , ale na trhu jsou systémy nabízející i 270 TB/h. Výhoda obnovy pomocí moderního řešení je zřejmá: rychlejší zotavení znamená v případě neplánovaného výpadku menší finanční škody a minimalizuje riziko ohrožení reputace.
2017 – NVMe
V roce 2017 se objevily paralelní úložné protokoly jako NVMe a NVMe over Fabrics (NVMe-oF), které pomohly síťovou komunikaci úložišť opravdu optimalizovat. Protokol NVMe-oF umožňuje, aby úložiště sdílené v síti fungovalo téměř stejně rychle jako úložiště uvnitř zařízení nebo na sběrnici PCIe serveru. Díky tomu může sdílené úložiště začít efektivněji přebírat i úlohy, které se dříve prováděly v rámci úložišť přímo připojených (DAS). Co je však možná ještě důležitější, procesory serverů dnes tráví spoustu svého času zpracováním příkazů SCSI. Při vysokém zatížení IO (vstup/výstup) to může znamenat až 20 nebo 30 % času procesoru, který se takto promarní. Protokol NVMe-oF je vzhledem k rozhraní SCSI zásadně efektivnější, což je důležité i proto, že firmy na jedné straně požadují stále vyšší výkon, ale na druhé straně se do budoucna nemohou spoléhat na to, že rychlost procesorů dokáže automaticky držet krok s Moorovým zákonem. Protokol NVMe-oF přináší plnou paralelizaci: na úrovni aplikací, serverů i komunikace s úložištěm prostřednictvím paralelizovaného protokolu; paralelní provoz probíhá také na úrovni samotného disku flash.
2018 –Úložiště jako služba (STaaS)
Již před pandemií se podniky zajímaly o pružný cenový model svého IT: možnost rychle si objednávat služby podle okamžitých potřeb a platit pouze za to, co skutečně využívají (spotřebovávají). Nabídka STaaS (storage as a service, úložiště jako služba) byla proto dalším krokem vpřed. STaaS je dobrou volbou pro firmy vyžadující infrastrukturu, která jim umožní přizpůsobovat se proměnlivým požadavkům na kapacitu, typy dat, konektivitu a úroveň služeb. Dává možnost objednávat si služby s příslušnými parametry pro krátkodobé i dlouhodobé projekty bez vysokých vstupních nákladů, provozních překážek nebo nutnosti naddimenzovat kapacity. STaaS odstraňuje velkou část komplikací spojených s ukládáním dat a snižuje i problémy a náklady na jejich sdílení v rámci podniku.
Podle nedávné studie Harvard Business Review 76 % organizací model STaaS buď již v současnosti využívá, nebo zvažuje jeho zavedení v příštích dvou letech. Z hlediska toho, o jak důležitý trend se v případě STaaS jedná, jsou tato čísla všeříkající.
O STaaS dnes mluví každý dodavatel úložišť. Ne všechny nabídky STaaS jsou však vytvořeny stejně. Mnoho společností poskytuje účtování na bázi provozních nákladů (OPEX), ale ne skutečnou nabídku STaaS; zákaznická zkušenost pak neodpovídá úložišti poskytovanému opravdu jako služba. Mnoho dodavatelů používá termín STaaS pouze jako synonymum pro cenový model, kdy se místo kapitálových (investičních) nákladů vše účtuje formou pronájmu (provozních nákladů). Dodavatel ale přitom negarantuje stanovenou úroveň služeb (SLA) a neumožňuje zákazníkům tyto parametry sledovat. Skutečná nabídka STaaS naproti tomu znamená, že kapacitu úložiště lze na přání zákazníka vždy rozšířit a tuto změnu lze provést bez odstávek. Zákazníci mají navíc vždy k dispozici nejnovější technologie a součástí poskytované služby jsou i upgrady a inovace.
2019 – Zastarávání hybridních úložišť
V roce 2019 bylo na trh uvedeno první a jediné pole pro flashová úložiště založené čistě na technologii QLC (quad-level cell, čtyřúrovňová buňka). Poskytlo konzistentní výkon protokolu NVMe, hyperkonsolidaci a zjednodušenou správu pro vysokokapacitní pracovní zátěže na úrovni dnešních médií založených na technologii TLC (triple-level cell flash, trojúrovňové buňky). Toto pole, určené pro moderní aplikace a pracovní úlohy, přineslo výkon a finanční efektivitu, které umožnily organizacím snížit náklady na provoz kapacitně orientovaných pracovních zátěží tak výrazně, že eliminovaly potřebu starších hybridních diskových polí. Do té doby ekonomické aspekty a limity výkonu starších úložných polí nutily zaměstnance IT oddělení rozlišovat mezi pracovními úlohami orientovanými na výkon a všemi ostatními. Nyní však nový typ úložiště zpřístupnil technologii all-flash i pro ty případy použití, které byly dříve odsouvány na klasické pevné disky nebo neefektivní hybridní řešení. Pole typu all-flash se mohla začít ve velkém používat i pro zálohování a ochranu dat, testovací a vývojová prostředí a konsolidaci pracovních zátěží.
2020 – Důraz na kontejnerizaci
Kontejnery a Kubernetes se staly hlavní hnací silou dalšího vývoje. Díky těmto technologiím úložné systémy mění způsob vytváření a provozování aplikací a zvyšují efektivitu podnikového IT. Kontejnery získaly roli standardní jednotky softwaru, která balí kód a všechny jeho závislosti tak, aby aplikace rychle a spolehlivě běžely napříč jednotlivými výpočetními prostředími.
Kontejnery usnadňují zavádění cloudových aplikací, protože ve spravovatelných balíčcích obsahují všechny informace potřebné k jejich spuštění. Míra přijetí kontejnerů je ohromující. Podle průzkumu společnosti 451 Research je 95 % nových aplikací vyvíjeno v kontejnerech. Společnost Gartner také předpovídá, že do roku 2025 bude kontejnery v produkčním prostředí používat 85 % všech globálních podniků; oproti pouhým 35 % v roce 2019 to znamená obrovský nárůst.
Systém Kubernetes organizuje jeden nebo více spuštěných kontejnerů – každý s vlastním kódem, běhovým prostředím, závislostmi a voláním zdrojů – do tzv. podů. Inteligence pro běh podů se nachází na úrovni nad nimi, v jednom nebo více clusterech Kubernetes. Systém Kubernetes vytváří strojově řízenou orchestraci, která dokáže manipulovat se všemi těmito fragmenty aplikace a podle potřeby je skládat do složené aplikace. Vzhledem k tomu, že nasazení a správa aplikací se díky distribuovaným výpočtům v podobě kontejnerizace a mikroslužeb podstatně změnily, bylo třeba zavést nové paradigma i pro úložiště. Služby úložiště jsou od této chvíle úzce integrovány se systémem Kubernetes, definovány jako kód a schopny následovat aplikaci bez ohledu na její umístění.
I proto v září 2020 společnost Pure koupila za přibližně 370 milionů dolarů firmu Portworx, přední platformu pro datové služby Kubernetes. Moderním aplikacím spuštěným v systému Kubernetes poskytuje technologie Portworx výkon, ochranu dat a zabezpečení na úrovni vyžadované pro podnikové aplikace. Dále je k dispozici agilní samoobslužné prostředí řízené rozhraním API – přesně tak, jak to požadují vývojáři.
Inovace v jádru moderního úložiště
I v příštím desetiletí budeme jistě nadále svědky vývoje úložišť. Pro společnost Pure Storage bude v dalším vývoji a inovacích hrát významnou roli mimo jiné také její výzkumné a vývojové centrum v Praze.
 |
Fred Lherault Autor článku je technologický ředitel pro rozvíjející se trhy EMEA ve společnosti Pure Storage. |
