Нове рішення для завантаження серверів від HPE

Головна Огляди Нове рішення для завантаження серверів від HPE

20.07.2021

Hewlett Packard Enterprise нещодавно представила HPE NS204i-p NVMe OS Boot Device. NVMe-диски мають втричі-вчетверо більшу пропускну здатність й удвічі-утричі більшу продуктивність за порівнянної ціни.

Хоча пандемія коронавірусу пригальмувала розвиток деяких інформаційних технологій і відкоригувала плани розвитку IT-систем, але нові рішення з’являються на ринку і впроваджуються в передових центрах обробки даних. Ось і компанія Hewlett Packard Enterprise нещодавно представила для своїх серверів HPE NS204i-p NVMe OS Boot Device — перший в індустрії пристрій NVMe для завантаження OС із підтримкою апаратного RAID.

Швидкість та надійність

Сучасні вимоги до пристроїв для завантаження операційної системи сервера помітно відрізняються від тих, які були прийнятними лише кілька років тому. Сьогодні стає правилом, щоби завантажувальний розділ ОС і розділ із даними користувачів, зокрема БД, розташовувалися на різних фізичних носіях. Крім того, рекомендовано, щоби вони використовували також і різні контролери. А для серверів, які мають містити велику кількість накопичувачів, завантажувальні диски встановлюють ззаду або всередині.

Раніше для цього цілком прийнятним було використовувати USB flash-накопичувачі або картки SD/microSD. Так, ці накопичувачі мають низьку вартість, проте також і низьку швидкість, надійність, зносостійкість, керованість і безпеку. Крім того, тепер частіше постає питання не наскільки швидко обробляє дані накопичувач у процесі роботи, а наскільки швидко він забезпечує завантаження сервера як у штатному режимі, так і, особливо, у процесі відновлення після збою.

Тому в серверах для завантаження ОС використовують не SAS/SATA HDD, а спеціально призначені для цієї мети SSD з інтерфейсом SATA, або більш сучасні NVMe SSD. Переваги дисків NVMe — втричі-вчетверо більша пропускна здатність й удвічі-утричі більша продуктивність за порівнянної ціни.

За використання SATA-дисків із програмним RAID-контролером показники продуктивності й керованості можуть погіршуватися, крім того, не всі ОС підтримують такі контролери, а з апаратним контролером значно зросте загальна вартість рішення. Водночас використання апаратного пристрою з дисками NVMe було б виправданим не тільки з огляду на продуктивність і відмовостійкість, але також і через зручність експлуатації.

Вимоги до обсягу дискового простору

Мінімальні вимоги до обсягу дискового простору завантажувального розділу для розгортання власне ОС або гіпервізора в початковій конфігурації дійсно невеликі, і становлять 8-32 ГБ. Але сьогодні вже майже жоден із замовників так не робить, більшість намагається максимально використати всі апаратні ресурси сервера для отримання максимальної віддачі від вкладених у нього коштів. Найчастіше локальний завантажувальний диск сервера містить й інші службові розділи, наприклад, для VMware ESXi — том ESX-OSData і VMFS datastore, і в цьому випадку рекомендованим мінімальним обсягом для локального диска є 142 ГБ. Потреби Microsoft Storage Spaces Direct вже сягають 200 ГБ, а для Windows Server із необхідними додатками може знадобитися ще більший простір. Крім того, необхідно залишати достатньо місця на накопичувачі на випадок, якщо буде потрібне встановлення додаткового ПЗ і збільшення обсягу профілів користувачів. Отже, використання накопичувачів місткістю 120-128 ГБ для цієї мети вже стало проблематичним, а 240 ГБ може й припустимо, але тільки на сьогодні та без жодної перспективи на майбутнє.

Оптимальний обсяг дискового простору

Також загальновідомим фактом є й те, що виробники значно скоротили або взагалі припинили випуск серверних накопичувачів SSD місткістю 240 ГБ і менше. Модельний ряд найбільш передових сімейств, випущених за останній рік, взагалі починається з дисків ємністю від 800-960 ГБ і вище. Одним із факторів, що впливають на цей процес, є невисокий рівень прибутку виробників на накопичувачах малої місткості. Варто зазначити, що і споживачі від цього також виграють. Наприклад, вартість 480 ГБ SSD лише на 25-40 % вище, ніж 240 ГБ, при тому, що він має як удвічі більшу ємність, так і вдвічі більший запас стійкості до зношування. Хоча співвідношення «ціна-за-гігабайт» у накопичувачів 960 ГБ і 1,92 ТБ виходить ще кращим, ніж у 480 ГБ, але їхня ємність для цієї мети — завантаження ОС — вже зайва, а ціна поки що є занадто високою.

З огляду на вищезазначене, оптимальним на сьогодні та на перспективу для завантаження операційної системи або гіпервізора є використання пари NVMe SSD-накопичувачів місткістю по 480 ГБ. Однак більшість виробників серверів ще не можуть об’єднати такі диски в RAID-масив за допомогою апаратного контролера, тому вони пропонують забезпечувати відмовостійкість лише за допомогою програмних засобів.

Просте й безпечне віддзеркалення ОС за підтримки апаратного RAID

HPE NS204i-p NVMe OS Boot Device забезпечить завантаження основних операційних систем на сучасні сервери HPE з підтримкою апаратного віддзеркалення. Цей пристрій — стандартна плата розширення PCI Express, що займає один слот (а сервер зазвичай має досить велику кількість вільних слотів) і не використовує дискові відсіки на передній панелі сервера. Пристрій оснащено, розробленим компанією Marvell, апаратним прискорювачем NVMe RAID, що забезпечує об’єднання двох встановлених на ній накопичувачів NVMe SSD формфактора M.2 у відмовостійкий масив, а також підтримує завантаження операційної системи.

HPE NVMe OS Boot Device розроблений для максимально зручного використання, не вимагає жодних інструментів для конфігурації та забезпечений функцією моніторингу стану з використанням інструментів HPE iLO й OneView. Оновлення вбудованого програмного забезпечення може відбуватися з використанням або HPE SPP (Service Pack for ProLiant), або засобами операційної системи. Весь функціонал пристрою відразу активований, жодне ліцензування не потрібне.

Плата має низькопрофільний формфактор, але комплектується вона як повнорозмірними, так і низькопрофільними скобками кріплення, що дає змогу встановлювати її в будь-який наявний у сервері слот. Пристрій не оснащено кеш-пам’яттю, тому немає потреби в батареї або суперконденсаторі. Він містить два світлодіодні індикатори, що вкажуть на відмову відповідного диска (горить безперервно) або його передвідмовний стан (блимає з частотою один раз на секунду). У комплекті є два 480 ГБ SSD.

Product Name	HPE NS204i-p NVMe OS Boot Device
Part Number	P12965-B21 (Spare: P14379-001)
Form Factor	Half-Height Half-Length PCIe Card
Controller	Marvell 88NR2241-B
Boot Mode	UEFI
RAID Type	Hardware (RAID-on-Chip)
RAID Level	Preconfigured RAID 1 only
Host Bus Interface	PCIe Gen3 x8 (x4 electrical)
Disk Interface	NVMe
Storage included	2 x 480GB M.2 22110 NVMe SSD
Write-back Cache	No
Workload	OS Boot Only
Security	Firmware Root of Trust (FW RoT)
HPE OneView support	Monitored, not Managed
OS/Hypervisor support	Windows, Linux, VMware

Сучасний апаратний прискорювач RAID1 NVMe OS

Контролер Marvell 88NR2241-B — це перший в індустрії апаратний прискорювач NVMe з підтримкою RAID, призначений для створення продуктивних рішень для завантаження ОС на сервери, яким потрібна висока доступність даних. Контролер має архітектуру DRAM-less й забезпечує виконання транзакцій NVMe з малими затримками і мінімальними накладними витратами.

Пристрій одразу налаштований на фабриці як RAID1 на два диски й не передбачає будь-якого втручання з боку адміністратора. Завдяки такому підходу забезпечується максимальна простота встановлення, використання й обслуговування пристрою.

HPE NVMe OS Boot Device використовує нативні NVMe host drivers операційної системи й не вимагає встановлення жодних додаткових драйверів ні від виробника пристрою, ні від постачальника сервера. Пристрій віддає в OC не два фізичних диски, а один віртуальний, тому операційна система використовує найпростіші команди, що забезпечують максимально швидкий і прозорий режим роботи з даними на накопичувачі.

Оптимальна робота NVMe OS Boot Device

Варто звернути увагу на рекомендації HPE щодо забезпечення його оптимальної роботи: iLO5 версії не нижче 2.30 і BIOS версії 2.36 або пізнішої.

Hewlett Packard Enterprise для цього пристрою використовує традиційні Read Intensive накопичувачі, а не VRO (Very Read Optimized). Відповідно, вони мають звичні для RI SSD корпоративного класу характеристики продуктивності, пропускної здатності, латентності і зносостійкості. Це дає змогу ефективно використовувати NVMe OS Boot Device за прямим призначенням — для завантаження операційної системи та додатків, отримуючи збалансоване економічне рішення, не переймаючись щодо передчасного виходу накопичувачів із ладу.

Комплектовання HPE NS204i-p NVMe OS Boot Device

Ще раз зазначимо, що два таких накопичувача вже включено до складу комплекту постачання продукту HPE NS204i-p NVMe OS Boot Device, тому додатково замовляти їх не потрібно. Однак, якщо створювати власні запаси запчастин для максимально швидкої заміни в разі виходу з ладу компонентів сервера (блоків живлення, вентиляторів, дисків тощо), то знадобиться саме такий диск. Заборонено використання M.2 з накопичувача іншим партномером у складі NS204i-p.

Збереження даних

Цей диск має вбудовану апаратну систему PLP (Power Loss Protection), яка забезпечує збереження достовірності та цілісності даних у разі раптової зупинки сервера. HPE використовує диски SSD, які не наражають систему на зайвий ризик: у разі втрати живлення високотехнологічні ємні конденсатори забезпечують достатній запас часу для скидання даних із буфера диска на основні розділи енергонезалежної флеш-пам’яті, а також для коректного збереження метаданих, що містять записи таблиць трансляції фізичних адрес накопичувача в логічні. Додатковим плюсом наявності такого функціоналу є зниження зносу SSD.

Диски M.2 NVMe не підтримують «гарячу заміну», тому в разі отримання повідомлення про відмову або про передвідмовний стан одного з накопичувачів на пристрої, необхідно запланувати сервісне «вікно» для штатної зупинки сервера й робіт із заміни накопичувача на новий. Після увімкнення сервера дублювання інформації з робочого диска на встановлений резервний почнеться автоматично. Завдяки високій швидкості інтерфейсу, дуже малих затримок і невеликого обсягу цей процес буде завершено досить швидко.

Product Name	HPE 480GB NVMe x4 RI M.2 22110 DS SSD
Part Number	P24188-B21 (Spare: P24886-001)
Form Factor	M.2 22110
Interface Type	PCIe Gen3 x4 / NVMe 1.3
Flash Type	512Gbit 72L 3D-V4 TLC
Plug Type	Non-Hot Pluggable
Workload Type	Mainstream Read Intensive
Lifetime Writes	482 TB
Endurance	Value Endurance, DWPD = 0.55
Max Seq Throughput, MiB/s	2 800 Reads / 690 Writes
MTBF	2 million hours
Random Performance (4KiB, Q=16), IOPS	135 000 Read / 26 500 Write
Max Random Performance (4KiB), IOPS	250 000 @ Q256 Read / 26 500 @ Q128 Write
Random Avg. Latency (4KiB, Q=1), ųSec	91 Read / 45 Write
Firmware	Digitally Signed (DS)
Power, W	2.4 Idle / 6.5 Max
Original Device	SK Hynix PE6010
Controller	SK Hynix SH58800GG
Power, W	2.4 Idle / 6.5 Max
Original Device	SK Hynix PE6010
Controller	SK Hynix SH58800GG
Controller	SK Hynix SH58800GG

Параметри та інформація

Повну інформацію про пристрій NS204i-p, його параметри і встановлені накопичувачі можна знайти в системних утилітах консолі керування UEFI.

У розділі інформації про фізичні диски можна дізнатися модель і серійний номер кожного із двох встановлених накопичувачів M.2 NVMe SSD, їхню ємність, ID і версію firmware, а також поточний статус. Цей параметр дає повне уявлення про стан диска.

В описі віртуального диска надана інформація про кількість фізичних дисків, що входять до складу віртуального, про рівень RAID, про типи, ємність і статус.

Нарешті, у розділі інформаційного меню контролера представлені дані про версії драйвера UEFI і firmware контролера, різні ID, тип і покоління системної шини, кількість використаних ліній, ID слота PCIe сервера, в якому встановлено пристрій, кількість фізичних і віртуальних дисків, рівні RAID тощо.

Як зазначалося, жодні налаштування для пристрою не потрібні, усе працює в повністю автоматичному режимі, усі перераховані розділи меню UEFI є винятково інформаційними.

Сумісність

Трохи більше технічної інформації про пристрій можна отримати з використанням командного інтерфейсу RDE (Redfish Device Enablement), наприклад, швидкість системної шини пристрою, розмір блока, яким розмічені диски тощо.

HPE NS204i-p NVMe OS Boot Device перевірений на сумісність і сертифікований для застосування з понад десятком моделей із серверного портфелю HPE: як Gen10 на базі процесорів Intel Xeon (Apollo 4200 і 4510, ProLiant DL360, DL380, DL560, DL580, ML110, ML350), так і Gen10 Plus на базі процесорів AMD EPYC (ProLiant XL675d для Apollo 6500, DL325 і DL385).

Також ще дві моделі Gen10 Plus серверів HPE (ProLiant XL225n для Apollo 2000 і XL645d для Apollo 6500) використовують такий саме пристрій, але в іншому формфакторі. HPE NS204i-t NVMe OS Boot Controller (P/N: P20292-B21) встановлюється в спеціальний рознім у цих серверах і не займає слот PCIe. Він функціонально повністю відповідає NS204i-p, однак не комплектується дисками, тому їх необхідно додати в конфігурацію. На додачу до 480 ГБ диску M.2 SSD NVMe для цієї мети сертифіковані також накопичувачі 960 ГБ і 1,92 ТБ того самого виробника тієї ж моделі.

Із NS204i-p і NS204i-t можливе завантаження основних операційних систем і гіпервізорів останніх версій. HPE підтримує це рішення зі своїми серверами для Windows Server 2016 і 2019 (включно з Hyper-V), RHEL 7.7 і 8.0, SLES12 SP4 і 15 SP1, VMware ESXi 6.7 U3 і 7.0 U1. Більш детальну інформацію можна знайти у відповідному QuickSpecs (для серверів Gen10 і Gen10 Plus деякі мінімальні версії дещо відрізняються).

Встановлення NVMe OS Boot Device може бути здійснено як на фабриці, так і в ЦОДі замовника у сервер HPE, що вже експлуатується. Звичайно, у будь-якому разі мають використовуватися підтримувані моделі серверів і версії операційних систем. Спочатку проводиться оновлення версій firmware до мінімально необхідних. Після цього сервер потрібно штатно вимкнути, встановити в будь-який слот сервера завантажувальний пристрій із двома дисками M.2 та увімкнути сервер. Пристрій розпізнається автоматично, треба його лише вибрати в BIOS першим у списку завантажувальних пристроїв, доступних серверу. Насамкінець на новий пристрій треба перенести (або інсталювати) ОС або гіпервізор.

Новинки HPE

Компанія HPE працює над тим, щоби розширити список серверів, які підтримують новий завантажувальний пристрій. 1 лютого 2021 року HPE випустила новий сервер ProLiant XL645d Gen10 Plus для системи Apollo 6500, який відразу отримав підтримку NS204i-t, пристрою того ж формфактора, що і в XL225n Gen10 Plus.

На сьогодні HPE NVMe OS Boot Device — це найкраще рішення для завантаження операційної системи або гіпервізора на сервер як у традиційному оточенні, так і для віртуалізаційних і гіперконвергентних рішень, програмно-визначених СЗД, у хмарному середовищі й корпоративних центрах обробки даних, там, де потрібне оптимальне співвідношення надійності, ефективності і продуктивності.

Минулого року на форумі Flash Memory Summit пристрій HPE NVMe OS Boot Device від Marvell було названо найбільш інноваційним пристроєм, що забезпечує корпоративні IT-середовища захищеним автономним флеш-сховищем «під ключ», оптимізованим для завантаження ОС і додатків, що не вимагає взаємодії з користувачем.