استوریج EMC XtremIO یکی از خانوادههای شناختهشده آرایههای ذخیرهسازی All-Flash شرکت EMC است که با هدف ارائه عملکرد بالا، تأخیر پایین و استفاده مؤثر از فناوری SSD طراحی شده است. در معماری XtremIO، ذخیرهسازی اطلاعات بر پایه فلش و SSD انجام میشود و قابلیتهایی مانند Deduplication، Compression، Thin Provisioning و Snapshot در سطح آرایه در اختیار سازمان قرار میگیرد.
استوریجهای All-Flash برخلاف آرایههای مبتنی بر دیسکهای مغناطیسی، از SSD بهعنوان رسانه اصلی ذخیرهسازی استفاده میکنند. این معماری برای بارهای کاری حساس به I/O، مانند پایگاههای داده، محیطهای مجازیسازی و VDI، میتواند عملکرد و زمان پاسخ مناسبی فراهم کند.
در این مقاله از دانشنامه گروه فنی و مهندسی وی سنتر، معماری EMC XtremIO، مفهوم X-Brick، معماری Scale-Out، قابلیتهای کاهش داده، XDP، Snapshot، XIOS و XMS و همچنین کاربردهای این خانواده از استوریجها را بررسی میکنیم.
نکته: این مقاله با هدف معرفی و بررسی فنی EMC XtremIO تهیه شده است. برای آشنایی با راهکارهای سازمانی ذخیرهسازی و خدمات مرتبط، میتوانید صفحه راهکارهای ذخیرهسازی داده و خدمات استوریج گروه فنی و مهندسی وی سنتر را نیز بررسی کنید.
EMC XtremIO چیست؟
XtremIO یک خانواده از All-Flash Storage Arrayهای EMC است که برای استفاده از ویژگیهای رسانه فلش و ارائه عملکرد پایدار در محیطهای سازمانی طراحی شده است. Dell Technologies نیز XtremIO را بهعنوان یک آرایه All-Flash معرفی میکند که معماری آن از ابتدا برای بهرهگیری از قابلیتهای فلش طراحی شده است.
در نسلهای XtremIO، بهجای استفاده از HDD بهعنوان رسانه اصلی ذخیرهسازی، از SSD استفاده میشود. بنابراین XtremIO را نباید مانند برخی خانوادههای Storage که از ترکیب HDD و SSD بهعنوان Tierهای مختلف استفاده میکنند، یک استوریج Hybrid در نظر گرفت.
هدف اصلی معماری XtremIO فراهم کردن بستری برای اجرای Workloadهایی است که به IOPS بالا، Latency پایین و عملکرد قابل پیشبینی نیاز دارند.
از مهمترین کاربردهای XtremIO میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- مجازیسازی سرورها
- Virtual Desktop Infrastructure یا VDI
- پایگاههای داده
- محیطهای تست و توسعه
- Consolidation سرویسها
- Applicationهای حساس به I/O
- زیرساختهای دیتاسنتری با نیاز به عملکرد بالا
All-Flash Storage چیست؟
در یک استوریج All-Flash، رسانه اصلی ذخیرهسازی SSD یا Flash است و برخلاف Storageهای سنتی، دیسکهای مکانیکی HDD بخش اصلی Storage را تشکیل نمیدهند.
SSD به دلیل نداشتن اجزای مکانیکی متحرک، زمان دسترسی بسیار پایینتری نسبت به دیسکهای مغناطیسی دارد. این ویژگی بهخصوص در Workloadهایی که تعداد زیادی عملیات I/O تصادفی دارند، اهمیت پیدا میکند.
البته انتخاب All-Flash صرفاً به معنی انتخاب SSD سریعتر نیست. معماری Controller، الگوریتمهای Data Reduction، نحوه محافظت از داده، Network Connectivity و Software Storage نیز در عملکرد نهایی یک آرایه تأثیر دارند.
XtremIO تلاش میکند این قابلیتها را در یک معماری یکپارچه در اختیار سازمان قرار دهد.
معماری استوریج EMC XtremIO
یکی از مهمترین ویژگیهای XtremIO، طراحی معماری آن بر اساس Scale-Out است.
در این معماری، یک Storage System میتواند از چند Building Block تشکیل شود و با افزایش نیاز به ظرفیت یا عملکرد، اجزای بیشتری به Cluster اضافه شوند.
مفهوم اصلی این معماری، X-Brick است.
X-Brick چیست؟
X-Brick را میتوان Building Block اصلی معماری XtremIO دانست.
در XtremIO X2، هر X-Brick شامل Storage Controllerهای افزونه و اجزای SSD/DAE است. مستندات Dell برای X2 ساختار X-Brick را شامل دو Storage Controller و یک DAE با ظرفیت تا 72 SSD در هر DAE توضیح میدهد.
بهصورت ساده میتوان معماری را اینگونه در نظر گرفت:
X-Brick → چند X-Brick → Cluster
با افزایش تعداد X-Brickها، منابع پردازشی، Connectivity و ظرفیت Storage نیز در سطح Cluster افزایش پیدا میکنند.
این مدل باعث میشود XtremIO بتواند برای محیطهایی که در طول زمان رشد میکنند، معماری Scale-Out ارائه دهد.
نکته: تعداد SSD، نوع X-Brick و مشخصات دقیق سختافزاری به نسل XtremIO و مدل انتخابشده بستگی دارد؛ بنابراین برای طراحی واقعی Storage باید Configuration همان مدل بررسی شود.
معماری Scale-Out در XtremIO
یکی از تفاوتهای مهم معماری XtremIO با Storageهای سنتی، استفاده از مدل Scale-Out است.
در معماری Scale-Out، بهجای اینکه تمام رشد سیستم تنها از طریق ارتقای یک Controller یا افزایش اجزای یک شاسی انجام شود، میتوان با اضافه کردن Building Blockهای بیشتر، Cluster را توسعه داد.
در XtremIO X2 نیز Dell قابلیت Scale-Up و Scale-Out را بهعنوان بخشی از ویژگیهای معماری معرفی کرده است.
Scale-Up و Scale-Out چه تفاوتی دارند؟
| ویژگی | Scale-Up | Scale-Out |
|---|---|---|
| روش توسعه | افزایش منابع یک سیستم | اضافه کردن Building Block |
| توسعه پردازش | در همان سیستم | با اضافه شدن منابع جدید |
| توسعه ظرفیت | افزایش منابع موجود | افزایش منابع Cluster |
| نمونه مفهومی | ارتقای یک Storage | اضافه کردن X-Brick |
| مناسب برای | رشد محدود | رشد تدریجی و سازمانی |
در XtremIO، X-Brick نقش مهمی در این مدل توسعه دارد.
Deduplication در XtremIO
یکی از قابلیتهای مهم XtremIO، Inline Deduplication است.
Deduplication با شناسایی دادههای تکراری، از ذخیره شدن چندباره Blockهای یکسان جلوگیری میکند.
برای مثال، اگر چند ماشین مجازی دارای بخشهای مشابهی از سیستمعامل یا Application باشند، وجود دادههای تکراری میتواند باعث مصرف ظرفیت بیشتری شود.
Deduplication میتواند این دادههای تکراری را شناسایی کرده و از ذخیره مجدد آنها جلوگیری کند.
این قابلیت بهخصوص در محیطهایی مانند:
- VDI
- Virtualization
- Desktop Virtualization
- محیطهای تست و توسعه
میتواند اهمیت زیادی داشته باشد.
Dell نیز Deduplication و Compression را از قابلیتهای Data Reduction در XtremIO X2 معرفی کرده است.
Compression در XtremIO
در کنار Deduplication، Compression نیز برای کاهش فضای مورد نیاز دادهها مورد استفاده قرار میگیرد.
در فرآیند کلی Data Reduction، دادههای غیرتکراری میتوانند با استفاده از Compression با حجم کمتری روی Storage ذخیره شوند.
به همین دلیل ظرفیت فیزیکی مورد نیاز Storage الزاماً برابر با حجم Logical دادههایی که Hostها در اختیار دارند نیست.
نرخ واقعی کاهش داده به نوع Workload و ماهیت اطلاعات بستگی دارد و نمیتوان یک نسبت ثابت را برای همه محیطها در نظر گرفت. مستندات Dell نیز نرخ Deduplication و Compression را بهعنوان معیارهای قابل مشاهده در XtremIO مطرح میکنند.
Thin Provisioning در XtremIO
Thin Provisioning یکی دیگر از قابلیتهای XtremIO است.
در Thin Provisioning، ظرفیت Logical میتواند بزرگتر از فضای فیزیکی مصرفشده باشد و Storage بر اساس میزان واقعی دادههای نوشتهشده، منابع فیزیکی را مصرف میکند.
این قابلیت در محیطهای Virtualization اهمیت زیادی دارد؛ زیرا ماشینهای مجازی معمولاً ظرفیتهایی را بهصورت Logical دریافت میکنند که الزاماً همه آن ظرفیت از ابتدا بهصورت Physical مصرف نمیشود.
Snapshot در XtremIO
Snapshot یکی از قابلیتهای مهم برای محافظت، تست و مدیریت Copyهای داده است.
در XtremIO، Snapshotها میتوانند برای مواردی مانند:
- ایجاد Copy از Volume
- تست Application
- توسعه و آزمایش
- بازیابی سریع
- استفاده در فرآیندهای Data Protection
مورد استفاده قرار گیرند.
XtremIO همچنین با ابزارهای اکوسیستم Dell مانند AppSync برای سناریوهای Application-aware Snapshot مورد استفاده قرار گرفته است. Dell مستند کرده است که AppSync میتواند برای Applicationهایی مانند Oracle، SQL Server، Exchange، File System و VMware Datastore از قابلیتهای Snapshot در XtremIO استفاده کند.
XDP چیست؟
XDP یا XtremIO Data Protection فناوری حفاظت از داده در معماری XtremIO است.
XDP برای محافظت از دادههای ذخیرهشده روی SSDها طراحی شده و معماری آن با ساختار سنتی RAID تفاوت دارد.
بنابراین در بررسی XtremIO بهتر است XDP را صرفاً معادل یک RAID معمولی در نظر نگیریم؛ بلکه آن را بخشی از معماری Data Protection اختصاصی XtremIO بدانیم.
هدف این معماری، فراهم کردن حفاظت در برابر خرابی SSDها در کنار حفظ عملکرد مناسب Storage است.
XIOS چیست؟
XIOS سیستمعامل Storage در XtremIO است.
این Software روی Storage Controllerهای XtremIO اجرا میشود و وظایفی مانند مدیریت Storage، پردازش I/O، اجرای قابلیتهای Data Services و کنترل عملکرد Array را بر عهده دارد.
نسخه XIOS در عملکرد و قابلیتهای XtremIO اهمیت زیادی دارد و در مستندات Dell نیز نسخههای مختلف XIOS برای XtremIO X2 مطرح شدهاند.
XMS چیست؟
XMS یا XtremIO Management Server محیط مدیریتی XtremIO است.
مدیر Storage میتواند از طریق XMS وضعیت Cluster، Volumeها، Performance، Snapshotها و بسیاری از عملیات مدیریتی را کنترل کند.
XtremIO امکان مدیریت از طریق رابط گرافیکی و ابزارهای مدیریتی مانند CLI و REST API را نیز ارائه میکند.
بنابراین در یک محیط XtremIO، میتوان بهصورت ساده این رابطه را در نظر گرفت:
X-Brick → سختافزار Storage
XIOS → سیستمعامل Storage
XMS → مدیریت Storage
اتصال XtremIO به Serverها
XtremIO میتواند در محیطهای دیتاسنتری از طریق پروتکلهای متداول Storage به Serverها متصل شود.
در XtremIO X2، بسته به Configuration، گزینههایی مانند Fibre Channel و iSCSI برای Connectivity وجود داشته است. مستندات Dell برای X2 همچنین پورتهای FC و iSCSI را در مشخصات Controllerها ذکر میکنند.
در یک معماری معمول، مسیر ارتباطی میتواند شامل اجزای زیر باشد:
Server → HBA / Network → SAN / Storage Network → XtremIO
در محیطهای Fibre Channel، معمولاً SAN Switchها نیز در مسیر قرار میگیرند.
کاربرد XtremIO در مجازیسازی
یکی از سناریوهای مهم استفاده از All-Flash Storage، Virtualization است.
در محیطهایی که تعداد زیادی ماشین مجازی روی زیرساخت اجرا میشوند، تعداد عملیات I/O میتواند بسیار زیاد باشد.
در چنین محیطهایی، Storage باید بتواند تعداد زیادی درخواست همزمان را با Latency مناسب پردازش کند.
XtremIO به دلیل معماری All-Flash و قابلیتهایی مانند Deduplication و Compression، برای Workloadهای مجازیسازی مورد استفاده قرار گرفته است.
برای مشاهده تجهیزات و محصولات مرتبط با زیرساختهای ذخیرهسازی میتوانید به فروشگاه وی سنتر مراجعه کنید.
XtremIO برای VDI
VDI یا Virtual Desktop Infrastructure یکی از Workloadهایی است که میتواند از قابلیتهای All-Flash Storage بهره ببرد.
در VDI معمولاً تعداد زیادی Virtual Desktop از Imageها و دادههای مشابه استفاده میکنند. این ویژگی میتواند باعث ایجاد دادههای تکراری شود.
به همین دلیل Deduplication و Compression میتوانند در چنین محیطهایی اهمیت ویژهای پیدا کنند.
در مستندات Dell، مدلهای X2-S نیز برای Workloadهایی مانند Virtual Desktop با ظرفیت مورد نیاز پایینتر و بهرهگیری بیشتر از Deduplication و Compression معرفی شدهاند.
XtremIO برای Database
Databaseها یکی دیگر از Workloadهای حساس به Storage Performance هستند.
پایگاههای دادهای که تعداد زیادی عملیات Read/Write انجام میدهند، میتوانند از Storageهایی با Latency پایین و Performance پایدار بهره ببرند.
البته انتخاب XtremIO برای Database نباید صرفاً بر اساس ظرفیت Storage انجام شود. عواملی مانند:
- IOPS مورد نیاز
- Throughput
- نوع Read/Write
- اندازه Database
- نرخ رشد اطلاعات
- نیاز به Snapshot
- Backup و Replication
- سطح دسترسپذیری
- ظرفیت مؤثر پس از Data Reduction
باید در زمان طراحی بررسی شوند.
در مدلهای X2، Dell برای برخی Configurationها تفاوتهایی را بر اساس میزان بهرهگیری Workload از Deduplication و Compression نیز مطرح کرده است؛ بنابراین انتخاب مدل باید بر اساس نوع واقعی Workload انجام شود.
تفاوت XtremIO X1 و XtremIO X2
XtremIO X2 نسل توسعهیافتهتر این خانواده نسبت به نسل اولیه X1 محسوب میشود.
در X2، معماری سختافزاری و Software توسعه پیدا کرد و مدلهای مختلف X-Brick برای Workloadهای متفاوت ارائه شدند.
از جمله تفاوتها و ویژگیهای قابل توجه X2 میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- معماری سختافزاری جدیدتر
- افزایش ظرفیت و Density
- Scale-Up و Scale-Out
- قابلیتهای توسعهیافته Data Reduction
- مدیریت و رابط کاربری جدیدتر
- بهبود منابع پردازشی
- پشتیبانی از Configurationهای متنوعتر X-Brick
Dell برای X2 مدلهایی مانند X2-S و X2-R را نیز معرفی کرده است که با توجه به نوع Workload و میزان بهرهگیری از Data Reduction قابل انتخاب بودهاند.
بنابراین نمیتوان صرفاً گفت X2 در همه شرایط یک Storage با ظرفیت بیشتر از X1 است؛ تفاوت معماری و نوع Workload نیز در انتخاب Configuration اهمیت دارد.
مزایای استوریج EMC XtremIO
مهمترین ویژگیهایی که XtremIO را برای محیطهای سازمانی قابل توجه میکنند عبارتاند از:
1. معماری All-Flash
استفاده از SSD بهعنوان رسانه ذخیرهسازی، بستر مناسبی برای Workloadهای حساس به I/O فراهم میکند.
2. Scale-Out
معماری مبتنی بر X-Brick امکان توسعه Cluster را فراهم میکند.
3. Deduplication
کاهش دادههای تکراری و استفاده مؤثرتر از ظرفیت فیزیکی.
4. Compression
کاهش فضای مورد نیاز برای ذخیره دادههای غیرتکراری.
5. Thin Provisioning
اختصاص Logical Capacity و مصرف Physical Capacity بر اساس نیاز واقعی.
6. Snapshot
امکان ایجاد Copyهای داده برای سناریوهای مختلف عملیاتی و Data Protection.
7. مدیریت متمرکز
استفاده از XMS برای مدیریت و مانیتورینگ Storage.
8. مناسب برای Workloadهای حساس به I/O
مانند Virtualization، VDI و برخی Databaseها.
محدودیتها و نکات مهم در انتخاب XtremIO
با وجود قابلیتهای متعدد، انتخاب Storage باید بر اساس نیاز واقعی سازمان انجام شود.
مهمترین نکات در زمان طراحی عبارتاند از:
- ظرفیت مورد نیاز را فقط بر اساس ظرفیت Logical محاسبه نکنید.
- نرخ واقعی Deduplication و Compression به Workload وابسته است.
- Performance مورد نیاز باید قبل از انتخاب Configuration مشخص شود.
- نوع Connectivity و معماری SAN باید بررسی شود.
- ظرفیت رشد چند سال آینده باید در طراحی لحاظ شود.
- Backup و Disaster Recovery باید جداگانه طراحی شوند.
- نسخه XIOS و XMS در زمان پیادهسازی باید بررسی شود.
- وضعیت پشتیبانی و چرخه عمر سختافزار و Software مدل مورد نظر باید قبل از خرید یا توسعه بررسی شود.
این موضوع اهمیت زیادی دارد؛ زیرا در محیط واقعی، صرفاً انتخاب یک مدل Storage بدون Sizing صحیح میتواند باعث ایجاد محدودیت در Performance یا Capacity شود.
آیا XtremIO برای هر سازمانی مناسب است؟
خیر. انتخاب Storage باید بر اساس Workload و نیازهای سازمان انجام شود.
برای مثال، محیطی با تعداد زیادی Virtual Machine، VDI یا Applicationهای حساس به I/O ممکن است نیاز متفاوتی نسبت به محیطی داشته باشد که عمده دادههای آن Archive و کممصرف هستند.
در طراحی Storage باید حداقل موارد زیر مشخص شوند:
- ظرفیت فعلی
- نرخ رشد سالانه
- IOPS
- Throughput
- Read/Write Ratio
- Latency مورد انتظار
- نوع Application
- تعداد Serverها
- تعداد VMها
- نیاز به Snapshot
- نیاز به Replication
- نیاز به Backup
- نیاز به Disaster Recovery
سپس میتوان بر اساس این اطلاعات، مدل و Configuration مناسب Storage را تعیین کرد.
تفاوت Storage All-Flash با Storage Hybrid
یکی از اشتباهات رایج در معرفی XtremIO، قرار دادن آن در دسته Storageهای Hybrid است.
All-Flash Storage عمدتاً بر پایه SSD/Flash ساخته شده است، در حالی که در Hybrid Storage معمولاً ترکیبی از SSD و HDD وجود دارد.
XtremIO در دسته All-Flash Array قرار میگیرد و نباید آن را بهعنوان یک Storage Hybrid معرفی کرد.
این تفکیک از نظر فنی و همچنین از نظر جستجوی کاربران اهمیت دارد؛ زیرا کاربری که درباره «استوریج All-Flash» تحقیق میکند، الزاماً به دنبال یک Storage Hybrid نیست.
XtremIO در دیتاسنتر
در یک دیتاسنتر سازمانی، XtremIO میتواند بهعنوان لایه Storage برای سرویسهایی مانند Virtualization، Database و VDI استفاده شود.
یک معماری نمونه میتواند شامل اجزای زیر باشد:
Application / Database
↓
Virtual Machine / Physical Server
↓
SAN / Storage Network
↓
XtremIO Cluster
↓
SSD / Flash Storage
در چنین معماری، طراحی صحیح Network، Multipathing، Host Configuration و Storage Configuration اهمیت زیادی دارد.
بنابراین عملکرد نهایی فقط به خود Storage وابسته نیست و کل مسیر I/O باید بهصورت End-to-End طراحی شود.
خدمات طراحی و پیادهسازی زیرساخت Storage
اگر هدف سازمان صرفاً مطالعه درباره XtremIO نیست و به طراحی، تأمین، پیادهسازی، توسعه یا پشتیبانی زیرساخت استوریج نیاز دارد، میتوان معماری کامل زیرساخت و نیازهای سرویس را نیز بررسی کرد.
برای آشنایی با خدمات مرتبط با طراحی و راهکارهای ذخیرهسازی، میتوانید به صفحه زیر مراجعه کنید:
راهکارهای ذخیرهسازی و خدمات استوریج:
https://vcenter.ir/data-storage-solutions/
جمعبندی
EMC XtremIO یک خانواده از All-Flash Storage Arrayهاست که با تمرکز بر استفاده از فناوری Flash، عملکرد بالا، معماری Scale-Out و قابلیتهای Data Services طراحی شده است.
مفهوم X-Brick در معماری XtremIO اهمیت ویژهای دارد و در نسل X2، امکان توسعه Storage در قالب Scale-Out و استفاده از قابلیتهایی مانند Inline Deduplication، Compression، Thin Provisioning و Snapshot فراهم شده است.
همچنین اجزایی مانند XIOS و XMS نقش مهمی در عملکرد و مدیریت این خانواده از Storageها دارند.
از مهمترین Workloadهای قابل بررسی برای XtremIO میتوان به Virtualization، VDI، Database و Applicationهای حساس به I/O اشاره کرد.
با این حال، انتخاب Storage باید بر اساس نیاز واقعی سازمان، نوع Workload، ظرفیت، Performance، رشد آینده و الزامات Data Protection انجام شود و نباید صرفاً بر اساس نام برند یا ظرفیت اسمی Storage تصمیمگیری کرد.
سوالات متداول درباره EMC XtremIO
استوریج EMC XtremIO چیست؟
XtremIO یک خانواده از آرایههای ذخیرهسازی All-Flash شرکت EMC است که بر پایه SSD/Flash طراحی شده و برای Workloadهای سازمانی با نیاز به Performance و Latency مناسب استفاده میشود.
X-Brick در XtremIO چیست؟
X-Brick یکی از Building Blockهای اصلی معماری XtremIO است که از اجزایی مانند Storage Controller و DAE/SSD تشکیل میشود و در معماری Scale-Out نقش دارد.
آیا XtremIO یک Storage Hybrid است؟
خیر. XtremIO بهعنوان یک All-Flash Storage Array شناخته میشود و نباید آن را Storage Hybrid مبتنی بر ترکیب HDD و SSD معرفی کرد.
XtremIO برای چه کاربردهایی مناسب است؟
Virtualization، VDI، Database و Applicationهایی که به عملکرد بالای Storage و Latency پایین نیاز دارند، از جمله کاربردهای قابل بررسی برای XtremIO هستند.
Deduplication در XtremIO چه کاربردی دارد؟
Deduplication دادههای تکراری را شناسایی میکند و با جلوگیری از ذخیره چندباره دادههای یکسان، میتواند مصرف ظرفیت فیزیکی را کاهش دهد.
XIOS چیست؟
XIOS سیستمعامل Storage در XtremIO است که روی Storage Controllerها اجرا میشود و بخش مهمی از عملکرد و قابلیتهای Storage را مدیریت میکند.
XMS چیست؟
XMS یا XtremIO Management Server محیط مدیریتی XtremIO است که برای مدیریت و مانیتورینگ Storage مورد استفاده قرار میگیرد.
آیا XtremIO برای VMware مناسب است؟
XtremIO در محیطهای VMware و سایر محیطهای مجازیسازی سازمانی مورد استفاده قرار گرفته است و قابلیتهایی برای Host Configuration و مدیریت Storage در این محیطها ارائه میکند.
آیا XtremIO هنوز باید در طراحی Storage بررسی شود؟
برای پروژههای موجود یا زیرساختهایی که XtremIO در آنها مستقر است، بررسی وضعیت سختافزار، نسخه XIOS/XMS، پشتیبانی و چرخه عمر محصول اهمیت دارد. برای پروژههای جدید نیز انتخاب Storage باید بر اساس نیاز واقعی Workload و گزینههای موجود در زمان طراحی انجام شود.

