OneFS: Om datakomprimering i ISILON

Isilon F810-noder giver dig mulighed for at udføre indlejret datakomprimering på din Isilon-klynge. OneFS understøtter kun indlejret datakomprimering på Isilon F810-nodepuljer. F810-noder indeholder netværkskort (NIC er), der komprimerer og dekomprimerer data, der modtages af noden. Hardwarekomprimering og -dekomprimering udføres parallelt på tværs af 40 Gb Ethernet-grænsefladerne i F810-noder, mens klienter læser og skriver data til klyngen. Denne distribuerede grænseflademodel gør det muligt at skalere komprimering lineært på tværs af all-flash F810-nodepuljen, efterhånden som en Isilon-klynge vokser, og yderligere F810-noder tilføjes.

Du kan aktivere komprimering af integrerede data på en klynge, der har følgende:

• F810-nodepulje
• 40 Gb Ethernet backend-netværk
• OneFS 8.1.3 eller OneFS 8.2.1 eller nyere versioner

Blandede klynger
I en blandet klynge, der indeholder andre nodetyper end F810, gemmes filer kun i komprimeret form på F810-nodepuljer. Data, der skrives eller lagdeles i lagerpuljer af andre nodetyper, dekomprimeres, når de flyttes mellem puljer.

På et højt niveau omfatter fordelene ved Isilons nye komprimeringsfunktionalitet:

• Enkelhed: Ingen konfiguration, standardbaseret kontinuerlig komprimering eliminerer administrationsbyrden.
• Effektivitet: Ved at bruge indlejret hardwareaflastning minimerer Isilon enhver påvirkning af ydeevnen, samtidig med at storageeffektiviteten maksimeres.
• Gennemsigtighed: Komprimering er integreret som standard i OneFS-filsystemet, hvilket gør det gennemsigtigt for programmer og arbejdsgange.
• Harmoni: Det fungerer sammen med andre Isilon-værktøjer til storageeffektivitet.

OneFS indbygget komprimering bruger en tabsfri algoritme, som reducerer den fysiske størrelse af data, når de skrives til disken. De komprimerede data dekomprimeres, når de læses tilbage. Komprimering er transparent for programmer, der sidder oven på filsystemet, herunder protokolbaserede tjenester som NFS (Network File System) og SMB (Server Message Block).

Det primære formål med Isilon inline-komprimering er at reducere storagekravene til data. Inline-komprimering har normalt et mindre lagerfodaftryk, reducerede strøm- og kølekrav og en reduktion i de samlede storageomkostninger pr. TB. Komprimering hjælper dog også med at reducere den samlede mængde data, der skrives til lagerenheder. Dette er fordelagtigt for solid state-drev (SSD er) og andre medier med begrænsede overskrivningsgrænser ved at reducere drevets slidhastighed.

Så hvad er der under emhætten?

OneFS indbygget datakomprimering består af fem hovedkomponenter:

1. Komprimeringsplatform
2. Kompressionsmotor
3. Kort over komprimeringsdel
4. Struktur for komprimeringsadvarsler og rapportering
5. Komprimeringskontrolsti

I denne artikel fokuserer vi på platformen og kompressionsmotoren.

Indlejret datakomprimering understøttes udelukkende på den nye Isilon F810 all-flash-platform, hvor hver node indeholder en kompressionsaflastningsadapter. Denne adapter giver look-aside komprimering for at aflaste visse opgaver fra netværksprocessoren. Det betyder, at komprimering og dekomprimering udføres på en gennemsigtig måde ved hjælp af et dedikeret FPGA (Field Programmable Gate Array) med minimal ventetid, hvilket reducerer CPU- og hukommelsesressourcer.

Det nye F810-kabinet fås med følgende storagemuligheder:

Ud over 40 Gb Ethernet-grænseflader med to porte indeholder hver compression offload-adapter en FPGA-chip, der er dedikeret til komprimering og dekomprimering af data. De to Ethernet-porte på hvert adapterkort i backend-PCI-e-slotten på noderne bruges til redundante backend-netværksforbindelser.

Hardwarekomprimering og dekomprimering udføres parallelt på tværs af 40 GB Ethernet-grænsefladerne på F810-noderne, mens klienter læser og skriver data til klyngen. Denne distribuerede grænseflademodel gør det muligt at skalere komprimering lineært på tværs af en F810-nodepulje, efterhånden som en Isilon-klynge vokser, og yderligere F810-noder tilføjes. OneFS-versioner 8.1.3 og derover understøtter fra 4 til 144 F810-noder eller 36 kabinetter pr. klynge. Anbefalingen for bedste fremgangsmåde er maksimalt 40 F810-noder pr. klynge.

F810-noderne bruger et FPGA-baseret hardwareaflastningsprogram på backend PCI-e-netværksadapteren til at udføre komprimering og dekomprimering af data i realtid. Dette sker, når filer skrives til og læses fra en node i klyngen ved hjælp af en tilsluttet klientsession.

Ud over FPGA bruger hardwarekomprimeringsmotoren en proprietær implementering af DEFLATE. Dette giver det højeste komprimeringsniveau, samtidig med at der pådrages minimal eller ingen præstationsstraf for meget komprimerbare datasæt.

Kompressionsmotoren består af tre hovedkomponenter:

Da de er placeret på det samme kort, deler komprimeringsmotoren PCI-e-båndbredde med nodens backend Ethernet-grænseflader.

OneFS indeholder også en softwareimplementering som reserve, hvis komprimeringshardwaren svigter. I en blandet klynge bruges softwareimplementeringen på ikke-F810-noder, der ikke har hardwarekomprimering. Både hardware- og softwarekomprimeringsimplementeringer er DEFLATE-kompatible.