Когда-то JBOD считался дисковым массивом для тех, у кого не хватило денег на продвинутый RAID-контроллер или если со временем собралась разношерстная группа накопителей, а ресурсов и технологий для того чтобы управиться с ними оказалось недостаточно. Сегодня ситуация кардинально поменялась.
Чем же примечательна конструкция, предназначенная для установки нескольких десятков HDD/SSD, которую несколько фамильярно называют «просто комплект дисков» — Just a Bunch Of Disks (JBOD)? Будем разбираться.
JBOD как класс
JBOD как отдельный класс серверного оборудования возник на переломе технологий — объем HDD стал критической величиной для выживаемости RAID-массивов, а энтропия информации стала безжалостно заполнять любое свободное пространство. В ответ на эти вызовы появилось программно-определяемое хранение, способное включать в свою орбиту дисковые массивы, обслуживаемые SAS-интерфейсом (либо любой другой приемлемой альтернативой ему).
Теперь монолитный ранее «сторидж» предоставляет доступ ко всему своему содержимому: к каждому модулю хранения, ко всем портам интерфейса и внеполосного управления. Осталось оснастить управляющие контроллеры умными функциями, оперирующими дисковыми корзинами. JBOD — это именно автономная дисковая корзина, зона физического комфорта накопителей. Хранящимися в них данными управляют «внешние» силы — серверы. Они же мониторят состояние всех систем JBOD, убеждая владельца информации в том, что данные в безопасности.
Дисковые корзины: конструктивный подход
Для хранения больших массивов информации уместно использовать специально предназначенные для этого конструкции. Просто так взять и разместить несколько десятков магнитных дисков в первый попавшийся корпус не получится — возникает ряд технических проблем, для решения которых требуется особый инженерный подход. Что же это за проблемы и каким способом они решаются? Рассмотрим один из удачных вариантов реализации дискового массива — UltraStar Data60 от Western Digital.

Против вибрации
Массивы жестких магнитных дисков при плотной компоновке могут страдать от взаимного влияния. Источником проблем становится соленоид актуатора, позиционирующий блок головок над рабочей поверхностью. Его вибрации оказывают заметное влияние на соседние устройства. Точность позиционирования головок снижается, потому что любое воздействие на диск при зазоре между головкой и поверхностью менее 10 нм становится критичным — и контроллер HDD вынужден снова выполнять поиск нужного цилиндра.
В сеансе ОС сервер обращается сразу ко всем дискам, формирующим программно-определяемую инфраструктуру. Каждый из них, едва заметно подрагивая корпусом, постоянно осуществляет свою программу позиционирования (поиска нужной дорожки) — в итоге цепочка вибрационного взаимовлияния замедляет работу всех накопителей в JBOD, заметно снижая скорость доступа к данным (что плохо, но не фатально) и существенно сокращая срок жизни дисков (что катастрофически плохо).

Для борьбы с этим явлением Western Digital JBOD Ultrastar Data60 применяет остроумное демпфирование. Его суть, составляющая основу патентованной технологии IsoVibe, состоит в следующем. Каналом, по которому распространяются вибрации, оказалась плата бэкплейна, к которой подключаются HDD. Посему в текстолите PCB сделаны специальные фигурные вырезы, сообщающие гибкость тому участку, где распаян SAS-разъем. Это практически сводит на нет взаимное влияние дисков в JBOD — вибрация каждого из них отлично амортизируется хитрым подвесом разъема.

Дополнительным фактором, гасящим вибрацию, надежное безрезьбовое крепление накопителя в отсеке, особенно эффективное при установке 2,5" устройств. С учетом технологии Isovibe, это почти на две трети снижает вибрационную нагрузку на магнитные диски в JBOD, что благотворно влияет на режим их работы и продлевает срок их службы.
Охлаждение
Гелий-наполненные диски, которые и разработаны для JBOD, в активной фазе чтения/записи потребляют значительный ток, что приводит к их нагреву. Утилизация тепла преследует те же цели, что и подавление вибрации: продление жизненного цикла накопителей и стабильность дисковых операций. В Ultrastar Data60 они достигаются благодаря концепции ArcticFlow.
Терморегуляция ArcticFlow — это технология, запатентованная компанией Western Digital технология. Ее суть сводится к формированию раздельных потоков воздуха, охлаждающих фронтальную и тыльную зоны JBOD.
Воздух, охлаждающий передние ряды HDD, нагревается и уходит по боковым коридорам мимо тыльной зоны. Туда, вглубь JBOD, подается холодный воздух по специально спроектированному центральному воздуховоду. Он минует нагретые диски фронтальной зоны и разделяется на периферийные потоки, обеспечивая эффективное охлаждение тыльной зоны — задних рядов накопителей.
Центральный воздушный коридор выполняет и задачу терморегуляции еще одного ответственного узла: двух блоков питания по 1,6 КВт каждый и модулей ввода/вывода — SAS-экспандеров. Еще недавно компоновка JBOD строилась по типовой схеме: экспандеры размещались на тыльной стороне шасси, обдуваемые горячим отработанным воздухом. Их перенос в зону центрального коридора — фирменный почерк хранилищ семейства Ultrastar.
Для них формируется независимый поток? В результате вентиляторы работают тише? ли вибрация снижается на 60%. Как воздух рециркулирует? Почему нельзя заглушек дюжину добавить к HDD?
Аэродинамика
Технология ArcticFlow построена с учетом аэродинамических характеристик шасси JBOD. По этой причине порядок установки накопителей регламентирован: первыми заполняются свободные отсеки тыльной зоны. В дальнейшем популяция расширяется в сторону фронтальной зоны, заселяя свободные отсеки в строгой очередности.

Минимально требуется 24 накопителя для эффективного отвода тепла внутри корпуса JBOD, что продиктовано особенностью воздушных потоков в двухзонной конфигурации хранилища. При меньшем количестве устройств в корзине JBOD возникает риск паразитной рециркуляции, в результате которой отработанный горячий воздух через центральный коридор может снова попасть в систему охлаждения.
Исключение из правил — установка SSD. Ultrastar Data60 от Western Digital позволяет занять твердотельными накопителями 24 отсека из 60 имеющихся. SSD всегда размещаются в тыльной зоне, ближе к вентиляторам, так как греются сильнее магнитных дисков.

Даже, если понадобится всего один SSD, его нужно ставить в последний ряд, блокируя незанятые отсеки специальными заглушками. Они требуются для корректного, с точки зрения аэродинамики, распределения воздушных потоков.
Культура регулярности
JBOD, как агрегат для объемного хранения, должен интересовать нас в первую очередь своей масштабируемостью. Его возможности выгодно отличаются от проприетарных систем. В отличие от них, JBOD-инфраструктура не связана ограничениями программного слоя, вычислительной мощностью управляющих контроллеров и способом их подключения в сеть.
Забота об утилизации лучших качеств данного типа хранилищ — в культуре регулярности. С пониманием относясь к универсальным возможностям Ultrastar Data60, пользователь должен отдавать себе отчет, что наилучшим его применением будет однородная среда HDD, способная к переопределению в соответствии с меняющимися задачами. А эксперименты с SSD, хотя и поддерживаются функциональностью JBOD, остаются исключением из правил. Твердотельным накопителям лучше будет в JBOF. Но это уже другая история.