11 Marc Staimer, président et CDS de Dragon Slayer Consulting Le 17 septembre 2013, GigaOM a publié un livre blanc de l’auteur de ces lignes, « How object storage tackles thorny ‘exascale’ problems ». Beaucoup de lecteurs croient à tort que les problèmes épineux de l’exascale ne concernent que ceux qui stockent des exaoctets. Ce n’est pas le cas. Ces problèmes existent et sont tout aussi pernicieux à l’échelle du pétaoctet (des pétaoctets de capacité), voire à celle des grands environnements de plusieurs centaines de téraoctets. Pourquoi cette perception erronée est-elle si répandue ? Il est difficile d’imaginer que les problèmes à traiter à partir d’un exaoctet se posent déjà à 1/1000e de ce volume. Les problèmes abordés dans le livre blanc de GigaOM n’apparaissent pas comme par magie à partir d’un exaoctet : ils deviennent simplement impossibles à ignorer. La vraie question est donc de savoir s’il faut les traiter plus tôt, dès que les symptômes apparaissent à l’échelle du téraoctet et du pétaoctet. Un peu de raisonnement logique rend la réponse limpide. Le livre blanc de GigaOM identifie sept problèmes : monter en charge sans heurts jusqu’à l’exaoctet ; enrayer la baisse de résilience des données ; enrayer la baisse de durabilité des données ; réduire l’infrastructure de stockage, y compris l’alimentation et le refroidissement ; sortir du manège des renouvellements technologiques ; une gestion du stockage complexe et chronophage ; et rendre le TCO du stockage soutenable. Une montée en charge sans heurts La plupart des administrateurs du stockage ont plutôt une bonne expérience de la montée en charge du stockage traditionnel. En quoi est-ce alors un problème ? En creusant un peu, on constate que cette montée en charge reposait surtout sur l’augmentation de la densité des disques durs (HDD) et sur la trajectoire de la loi de Moore pour les processeurs x86. Ces deux technologies essentielles ont à peu près suivi la croissance des données pendant une vingtaine d’années. Mais cette synchronisation entre capacité des disques et puissance des processeurs ne tient plus, du fait de l’évolution technologique. Les processeurs x86 progressent plus vite que la densité des HDD, et de loin. Selon le cabinet d’études IHS iSuppli, la densité des HDD devrait augmenter en moyenne de moins de 20 % par an au cours des cinq prochaines années. C’est moins d’un tiers des 62 % de croissance annuelle des données stockées prévus par la plupart des analystes : la densité ne suit plus. L’expérience des administrateurs ne correspond plus à cette nouvelle réalité. Augmenter la capacité du stockage traditionnel n’a rien de simple. Le ralentissement de la croissance de la densité des HDD accélère la prolifération des systèmes de stockage. La montée en charge des performances est aussi un problème majeur du stockage traditionnel. Les performances augmentent avec la capacité : chaque nouveau support s’ajoute aux performances globales du système. Mais à un moment, le goulot d’étranglement se déplace des supports vers le processeur ou le contrôleur qui gère ces unités supplémentaires. C’est particulièrement visible avec les SSD flash. La plupart des systèmes de stockage sont limités à deux contrôleurs, ce qui limite souvent les performances. La solution habituelle consiste à ajouter des systèmes (d’où la prolifération). Cela augmente les performances cumulées, mais rend la gestion du stockage bien plus problématique. Les symptômes de cette prolifération : une explosion des tâches de gestion du stockage, d’infrastructure et de renouvellement technologique, et un budget qui enfle. De nouvelles variantes de systèmes traditionnels peuvent monter en charge en ajoutant des contrôleurs en plus de la capacité. Si cela soulage les premiers goulots d’étranglement, le nombre total de contrôleurs reste fortement limité en pratique (selon le système de stockage scale-out). Au final, ajouter des contrôleurs n’élimine pas la prolifération : cela la retarde, à un prix très élevé, pour quelques pétaoctets de capacité supplémentaire seulement. Enrayer la baisse de résilience des données La baisse de résilience des données tient à la fois aux supports de stockage et au vieillissement des technologies de protection RAID. La capacité globale ne joue aucun rôle, si ce n’est de rendre cette baisse plus visible. Quel que soit le volume géré, l’immense majorité des données est rarement consultée (> 90 % selon une enquête de Dragon Slayer Consulting menée sur 2 ans auprès de 376 organisations IT) : ce sont des données passives. Les données passives sont surtout stockées sur des disques SATA ou SAS nearline (NL-SAS) peu coûteux. L’histoire des HDD montre qu’ils tombent en panne par grappes, d’où leur regroupement en groupes RAID. La reconstruction après une panne prend du temps : pour les disques de 3 ou 4 To, elle se compte souvent en jours, et les performances du système baissent nettement pendant ce temps. Plus la reconstruction est longue, plus le risque de nouvelles pannes augmente. Des défaillances comme les erreurs de lecture non récupérables (NRE) peuvent survenir, et surviennent, pendant la reconstruction. Les contrôleurs RAID les interprètent comme des pannes de disque. Le RAID 6 protège contre une ou deux pannes simultanées dans un groupe RAID. Des disques plus grands signifient plus de bits, et donc une probabilité bien plus élevée de pannes NRE pendant une reconstruction. Les disques SATA ont une probabilité supérieure à 99 % de subir tôt ou tard une panne NRE. Même des disques au meilleur taux d’erreur binaire de 1015 ont une probabilité supérieure à 40 % de subir plus de 2 pannes. Ce problème se résout au mieux par les codes d’effacement (erasure coding, EC) ou la mise en miroir multicopie (MCM). Si la MCM convient aux petits volumes de données fréquemment consultées, elle n’est pas viable économiquement pour de gros volumes. L’EC, c’est l’inverse, car il ajoute de la latence aux petits fichiers ou objets. Le stockage traditionnel prend rarement en charge l’une ou l’autre technologie et ne propose que le RAID, les snapshots, la réplication et la mise en miroir (soit beaucoup de copies). À l’inverse, l’EC distribué sur l’ensemble d’un système de stockage, local ou géographiquement réparti, repose sur le stockage objet et se révèle bien plus efficace, avec moins de stockage supplémentaire qu’une seconde copie des données. Les premiers signes d’un problème de résilience apparaissent quand les performances du contrôleur ralentissent nettement, souvent à cause de reconstructions RAID de plus en plus nombreuses. Sans traitement, cela entraîne davantage de corruptions de données, de pannes de groupes RAID et d’opérations de récupération pour corriger des pertes de données. Enrayer la baisse de durabilité des données Copier les données encore et encore augmente la probabilité de les perdre. (Pensez à la dégradation de qualité quand on copie la copie d’une copie d’une copie.) C’est pourtant ce que font les pratiques de stockage traditionnelles. Chaque copie peut être corrompue ou perdue. Multiplier les copies n’est pas soutenable économiquement à mesure que le volume stocké augmente. Les exigences réglementaires qui imposent de conserver des données pendant des décennies, voire plus, soulignent toujours plus nettement le problème de la durabilité des données en ligne et hors ligne avec les méthodes de stockage traditionnelles, quelle que soit la capacité gérée. Pour que la durabilité soit économiquement viable, l’autoréparation associée à l’EC est désormais indispensable. Réduire l’infrastructure de stockage, y compris l’alimentation et le refroidissement L’écart entre densité des disques et croissance des données se creuse rapidement. Pour assurer une protection suffisante, mieux utiliser le stockage utile, limiter les copies et réduire l’empreinte du stockage et de son infrastructure, il faut recourir à l’EC. Or l’EC à l’échelle du système ou géographiquement réparti n’existe pas avec le stockage traditionnel, y compris ses formes scale-out classiques. Rendu possible par le stockage objet, l’EC réduit les besoins totaux en stockage, et donc les coûts et besoins d’infrastructure, d’alimentation et de refroidissement. L’envolée des factures d’électricité du datacenter est un signe clair de prolifération de l’infrastructure de stockage. Sortir du manège des renouvellements technologiques Le renouvellement technologique est la bête noire des administrateurs du stockage. Perturbant, laborieux et chronophage, il s’impose pour tous les systèmes et oblige à racheter des licences. Il coûte aussi très cher. Quand les administrateurs redoutent le renouvellement et qu’arrive l’heure de la migration des données, il y a un vrai problème. Plusieurs sociétés de services, dont SANpulse et EMC, estiment que le coût d’un renouvellement avoisine 30 % du prix d’un nouveau système de stockage. Le stockage objet supprime ces tracas et ces coûts, car les nœuds de stockage peuvent être ajoutés et retirés à chaud, sans jamais migrer de données. Une gestion complexe et laborieuse La gestion du stockage traditionnel, sans jamais être simple, est devenue relativement plus facile système par système. Mais ces gains sont anéantis par la prolifération : dès qu’il y a plus d’un système à gérer, la difficulté croît de façon géométrique. Chaque système alourdit les tâches de gestion et la complexité : équilibrage de charge, migrations de données, accès multichemin, protections hétérogènes, reprise après sinistre, plans de continuité et renouvellements. Un stockage objet qui évolue de façon quasi illimitée et automatique supprime bon nombre de tâches courantes. L’EC réduit radicalement le nombre de copies et le stockage nécessaire. Et l’autoréparation allège les besoins de protection comme les tâches des administrateurs. Rendre le TCO du stockage soutenable La hausse du TCO des systèmes traditionnels restait à peu près maîtrisable, malgré la dérive des coûts logiciels, tant que la densité des supports suivait la croissance des données. Son ralentissement a rendu l’augmentation de capacité nettement plus coûteuse. Maîtriser ces coûts exige la nouvelle approche du stockage objet pour gérer les données à court comme à long terme. Pour garder un TCO faible, le stockage objet doit offrir l’erasure coding, une évolutivité illimitée, une gestion d’une simplicité enfantine et le renouvellement à chaud sans rachat de licences, tout en s’appuyant sur des serveurs, disques et réseaux standard du marché. Conclusion Les problèmes de stockage étudiés dans le livre blanc de GigaOM sont de plus en plus visibles et urgents à l’échelle du téraoctet et du pétaoctet. Ces environnements croissent rapidement, de plus de 62 % par an. Il est peu probable que le stockage traditionnel résolve ses propres problèmes. Ces problèmes difficiles et complexes exigent une autre approche du stockage : aujourd’hui, c’est le stockage objet avec erasure coding.
