Pure Storage FlashArray¶

Pure Storage FlashArray — это семейство флэш-массивов хранения данных корпоративного класса, разработанное и производимое американской компанией Pure Storage. Системы FlashArray предназначены для обеспечения высокой производительности, низкой задержки и эффективного управления данными в центрах обработки данных (ЦОД) и облачных инфраструктурах. Основным отличием от традиционных дисковых массивов является использование только твердотельных накопителей (SSD) и специализированного программного обеспечения, которое оптимизирует работу с флэш-памятью, снижая износ и увеличивая срок службы.

¶История

Компания Pure Storage была основана в 2009 году в Маунтин-Вью, Калифорния, группой инженеров, ранее работавших в таких компаниях, как Veritas, VMware и Data Domain. Первый продукт — Pure Storage FlashArray-300 — был выпущен в 2011 году. Он стал одним из первых коммерчески успешных флэш-массивов для корпоративного рынка, предлагая производительность, сравнимую с системами на основе дисков, но с меньшим энергопотреблением и занимаемой площадью.

В 2012 году компания представила технологию дедупликации и сжатия данных в реальном времени, что позволило значительно снизить стоимость хранения на гигабайт. В 2014 году была выпущена вторая версия платформы FlashArray//m, которая поддерживала масштабирование до 10 ПБ полезной ёмкости. В 2017 году вышло третье поколение — FlashArray//X, использующее интерфейс NVMe для подключения накопителей, что обеспечило ещё более низкие задержки. В 2020 году была анонсирована платформа FlashArray//C, ориентированная на ёмкостное хранение с использованием QLC-флэш-памяти. В 2022 году вышло четвёртое поколение — FlashArray//XL, предназначенное для критически важных нагрузок с максимальной производительностью.

¶Архитектура и устройство

¶Аппаратная платформа

FlashArray представляет собой модульную систему, состоящую из контроллеров, полок с накопителями и сетевых интерфейсов. Каждый массив включает два активных контроллера (работающих в режиме active-active), что обеспечивает отказоустойчивость. Контроллеры оснащены процессорами Intel Xeon, оперативной памятью (DRAM) и специализированными ускорителями для сжатия и дедупликации данных. Накопители — это исключительно SSD с интерфейсами SAS, SATA или NVMe, в зависимости от поколения.

¶Программное обеспечение

Основой управления является операционная система Purity, которая выполняет все функции по обработке данных. Purity включает:

• Дедупликацию и сжатие — данные сжимаются и дедуплицируются в реальном времени, что позволяет достигать коэффициента сжатия от 3:1 до 10:1 в зависимости от типа данных.
• Снижение износа флэш-памяти — алгоритмы равномерного распределения записей (wear leveling) и сборки мусора (garbage collection) продлевают срок службы SSD.
• Снапшоты и клонирование — создание моментальных копий данных (snapshots) и их клонирование для тестирования или резервного копирования.
• Репликация — асинхронная репликация данных между массивами для обеспечения катастрофоустойчивости.
• Интеграция с облаками — поддержка гибридных и мультиоблачных конфигураций через Pure Cloud Block Store.

¶Сетевые интерфейсы

FlashArray поддерживает протоколы Fibre Channel (16/32/64 Гбит/с), iSCSI (10/25 Гбит/с Ethernet), NVMe over Fabrics (NVMe-oF) и InfiniBand. Это позволяет подключать массивы к серверам и SAN-коммутаторам различных производителей.

¶Классификация моделей

Pure Storage FlashArray делится на несколько линеек, различающихся по производительности и ёмкости:

• FlashArray//X — универсальная линейка для высокопроизводительных нагрузок (базы данных, виртуализация, аналитика). Использует NVMe-накопители и обеспечивает задержки менее 1 мс.
• FlashArray//C — ёмкостная линейка, оптимизированная для хранения больших объёмов данных (архивы, резервные копии, файловые хранилища). Использует QLC-флэш-память, что снижает стоимость хранения.
• FlashArray//XL — флагманская линейка для критически важных систем с максимальной производительностью и ёмкостью (до 1,5 ПБ в одном массиве). Поддерживает до 16 контроллеров в кластере.
• FlashArray//m — устаревшая линейка (второе поколение), которая всё ещё поддерживается, но не продаётся для новых проектов.

¶Применение

FlashArray используется в различных отраслях и сценариях:

• Виртуализация — хранение виртуальных машин (VMware vSphere, Microsoft Hyper-V) с высокой производительностью и низкой задержкой.
• Базы данных — поддержка транзакционных систем (Oracle, Microsoft SQL Server, PostgreSQL) и аналитических баз (SAP HANA, Teradata).
• Облачные инфраструктуры — использование в частных и гибридных облаках, а также в составе облачных сервисов (например, Pure Cloud Block Store для AWS).
• Резервное копирование и аварийное восстановление — создание снапшотов и репликация данных для обеспечения непрерывности бизнеса.
• Научные и инженерные расчёты — высокопроизводительные вычисления (HPC) с большими объёмами данных.

¶Преимущества и недостатки

¶Преимущества

• Высокая производительность — задержки менее 1 мс для случайных операций чтения/записи.
• Эффективное сжатие — снижение затрат на хранение за счёт дедупликации и сжатия.
• Простота управления — интуитивно понятный веб-интерфейс, автоматическое обновление ПО без остановки работы.
• Масштабируемость — возможность расширения ёмкости и производительности путём добавления полок или контроллеров.
• Надёжность — отказоустойчивая архитектура, гарантия на накопители (включая замену без дополнительной платы).

¶Недостатки

• Высокая начальная стоимость — по сравнению с традиционными дисковыми массивами, цена за гигабайт выше.
• Зависимость от проприетарного ПО — все функции управления и оптимизации реализованы в Purity, что ограничивает совместимость с некоторыми сторонними решениями.
• Ограниченная поддержка SATA-накопителей — в новых моделях используются только NVMe или SAS, что может быть неудобно для миграции с устаревших систем.

¶Критика

Некоторые эксперты отмечают, что Pure Storage FlashArray ориентирован в первую очередь на крупные предприятия и ЦОД, что делает его менее доступным для малого и среднего бизнеса. Также критикуется отсутствие поддержки некоторых протоколов (например, NFS для файлового доступа — в Pure Storage используется только блочное хранение). Однако компания Pure Storage не является признанной экстремистской или нежелательной организацией в РФ, и её продукция доступна для приобретения через официальных дистрибьюторов.

¶Интересные факты

• Pure Storage использует уникальную технологию «Evergreen Storage», которая позволяет обновлять контроллеры и накопители без замены всего массива, что снижает совокупную стоимость владения (TCO).
• В 2021 году компания объявила о поддержке NVMe over TCP, что позволяет использовать стандартные Ethernet-сети для подключения с низкой задержкой.
• FlashArray//X поддерживает до 10 миллионов операций ввода-вывода в секунду (IOPS) на один массив, что делает его одним из самых производительных флэш-массивов на рынке.

¶Источники

• Pure Storage. «FlashArray Family Overview». — Pure Storage, 2023.
• Gartner. «Magic Quadrant for Primary Storage Arrays». — Gartner, 2022.
• IDC. «Worldwide Enterprise Storage Systems Tracker». — IDC, 2023.
• TechTarget. «Pure Storage FlashArray review». — TechTarget, 2024.
• Официальный сайт Pure Storage (purestorage.com).