Гиперконвергентные платформы: от экзотики к мейнстриму
Итак, к делу. Гиперконвергентные системы становятся сегодня одним из основных решений в области построения ИТ-инфраструктуры корпоративного уровня. В этой статье я кратко расскажу о том, что из себя представляют такие системы и в каких случаях при развертывании ИТ-инфраструктуры они могут быть полезны. Также я поделюсь результатами сравнения технических возможностей ряда гиперконвергентных платформ, которые мы изучили при планировании развития ИТ-инфраструктуры облака OnCloud.ru компании «Онланта».
ИТ-инфраструктура — основа деятельности самых разных организаций и бизнес-структур. Но ее создание и обслуживание — это дорогостоящая штука, серьезно съедающая ресурсы ИТ-службы.
Экономически эффективным решением развертывания ИТ-инфраструктуры являются модульные гиперконвергентные системы, для которых характерны:
- легкость масштабирования,
- единый программный интерфейс управления.
По определению Forrester Research, гиперконвергенция — это подход к созданию ИТ-инфраструктуры, которая объединяет в одном модульном решении серверы, системы хранения, сетевые функции и программное обеспечение, отвечающее за создание пула ИТ-ресурсов, быстрое и простое их реконфигурирование, не требующее специальной подготовки.
Такие системы позволяют упростить и ускорить ввод в эксплуатацию ИТ-ресурсов, снизить затраты на управление и общую стоимость владения ИТ-инфраструктурой, в том числе за счет глубокой автоматизации и самообслуживания.
Сферы применения и сценарии использования
По прогнозу Gartner, рынок HCI (Hyper-Converged Infrastructure) будет ежегодно увеличиваться на 68% и в 2019 году достигнет 5 миллиардов долларов. Схожие ожидания и у аналитиков IDC.
Источник: IDC Hyperconverged Systems 2015–2019 Forecast, February, 2016
По данным IDC, в 2015 году на гиперконвергентные системы приходилось 10,9% рынка конвергентных систем, а в 2016 году объем их продаж в мире составит почти 2 миллиарда долларов и более чем удвоится к 2019 году.
Гиперконвергентные системы иногда рассматриваются как решение для малых и средних предприятий, однако большинство вендоров HCI считает их целевым сегментом ЦОД и действительно гиперконвергентные системы подходят для этого.
- Они решают проблемы роста производительности, сложности, масштабирования ИТ-инфраструктуры.
- Позволяют снизить стоимость ИТ-инфраструктуры по мере расширения бизнеса.
- Сокращается число управляемых систем.
- Упрощается масштабирование.
- Растёт производительность за счет применения флэш-накопителей.
- Происходит оптимизация программной и аппаратной платформы для совместной работы.
Наконец, они изначально создавались в расчете на поддержку виртуальных сред, что открывает путь к построению программно-конфигурируемых ЦОД (SDDC) с развитыми средствами управления и автоматизации.
Источник: IDC«s Converged Systems Survey, December 2015
По мнению аналитиков Forrester, у решений HCI чрезвычайно широкие области применения. Их можно использовать практически везде, где требуется быстрое распределение ресурсов (таблица 1).
Таблица 1. Типичные сценарии использования HCI
Основные архитектурные решения
Гиперконвергентные системы обычно состоят из нескольких модулей, объединяемых в горизонтально-масштабируемый кластер, содержащий, как правило, от 4 до 64 узлов. Каждый из них включает вычислительное ядро, ресурсы хранения, сетевые компоненты и обычно гипервизор.
Отличительная черта гиперконвергентных систем — наличие предустановленного ПО для решения задач распределения ресурсов и управления масштабированием.
Но надо иметь в виду, что масштабирование на уровне входящих в узлы HCI отдельных элементов (процессоров, памяти, дисков) может быть сопряжено с определенными издержками. Например, вам нужно нарастить дисковую емкость, а процессоры и память не нужны. Однако все равно придется добавить узел, в который входят все элементы. Трудностей при добавлении не возникнет, но процессоры и память задействованы «прямо сейчас» не будут, поэтому данное локальное решение экономически не самое эффективное. Тем не менее, при дальнейшем развитии инфраструктуры память и процессоры «пойдут в дело» и будут использованы в виртуальных машинах.
Рисунок 1. Гиперконвергентная инфраструктура:
- Вычислительные, сетевые ресурсы и ресурсы хранения виртуализированы с помощью ПО.
- Применяются стандартные серверные узлы х86.
- Горизонтальное масштабирование системы осуществляется добавлением узлов.
- Используются технические усовершенствования стандартной архитектуры при преимуществах «экономики х86».
- Прямое подключение флэш-массивов позволяет добиться максимальной производительности.
- Унификация упрощает выделение ресурсов и управление.
В какой-то степени гиперконвергентные системы — возврат на новом уровне к парадигме DAS (Direct-Attached Storage) с прямым подключением подсистемы хранения к серверу x86. Однако это не приводит к образованию изолированных сред хранения. Каждому узлу доступны ресурсы хранения на других узлах благодаря использованию программно-конфигурируемой памяти (Software-Defined Storage, SDS), позволяющей объединить в общий пул требуемые ресурсы хранения и предоставить их кластеру. При этом автоматизация упрощает управление.
Программное обеспечение для HCI может предлагаться отдельно или в предустановленном виде. Это два принципиально разных архитектурных подхода. Сторонники первого (компании Nutanix, SimpliVity) предлагают пользователям самостоятельно строить нужную инфраструктуру, не ограничивая себя в выборе серверного оборудования, хотя возможны и коробочные решения. В этом случае можно выбирать аппаратное обеспечение, в отличие от готовых устройств с предустановленным ПО, однако чаще всего заказчики покупают его уже предустановленным на серверы (appliance), чем и занимаются OEM-партнеры разработчиков или интеграторы. Основную часть предлагаемых на рынке гиперконвергентных решений составляют полностью готовые системы HCI.
Еще один подход состоит в использовании референсной архитектуры для построения HCI под ту или иную задачу. Такую опцию предлагают, в частности, разработчики платформы EVO: RAIL.
В системе от Green IT Glob также используется внешняя СХД, подключаемая к серверам MicroBlade по InfiniBand. Система позволяет использовать различные процессоры, включая и недорогие версии Intel Xeon. Применение большего числа лезвий меньшей мощности имеет свои плюсы: в случае выхода из строя такого узла потребуется перезапускать меньше виртуальных машин на соседних узлах.
Другое интересное решение — Huawei FusionCube, построенное на базе шасси E9000 и предоставляющее возможность выбора лезвий — вычислительных узлов и узлов хранения полной или половинной длины с SSD, SAS HDD или SATA HDD. Решение HCI от Huawei на базе обычных стоечных серверов применяется, в частности, в ЦОД, построенном Huawei для компании «Акадо».
Система Hyperscale от Ericsson предназначена для телекомкомпаний, весьма требовательных к показателям надежности оборудования. Она развернута, например, в AT&T, где обеспечивает отказоустойчивость в «пять девяток». Однако это решение несколько тяжеловесно по применяемому ПО, в частности, здесь имеется весь комплект из OpenStack, а также дополнения от Ericsson. Для реализации SDS используется стороннее решение, а в качестве управляющего оркестратора — еще один продукт Ericsson. Такой разношерстный программный стек может вызвать некоторые проблемы в эксплуатации.
Есть еще одно архитектурное различие. В ряде случаев вместо SDS применяется традиционная система хранения данных. Так сделано, например, в NetApp FlexPod. Отметим, что данная система относится к конвергентным, а не гиперконвергентным решениям, но ввиду того, что грань между такими решениями очень тонкая, оно также участвовало в сравнении (таблица 2). При расширении емкости системы хранения в этом решении не потребуется приобретать лишние вычислительные ресурсы, но его общая стоимость выше, чем у систем с SDS. Покупка узла с системой хранения и процессорами может обойтись дешевле, чем новая полка СХД аналогичной емкости. Плюс в данном случае мы лишаемся возможности быстрого и лёгкого внедрения системы и её расширения из-за необходимости конфигурирования отдельных компонентов системы.
Остальные решения в таблице 2 отличает менее гибкая архитектура. Их закрытость сказывается на количестве объективной информации в свободном доступе. Привязанность некоторых решений к конкретному аппаратному обеспечению также влияет и на его стоимость. К сожалению, в открытом доступе отсутствует информация об опыте построения крупных систем на данных решениях. Обычно инсталляции ограничиваются 4 узлами. Если у вас есть информация по построению более крупных решений, мы с удовольствием вас выслушаем.
Примеры продуктов
На современном рынке немало игроков предлагает гиперконвергентные решения. Вот сравнительный анализ основных.
Таблица 2. Сравнение гиперконвергентных решений основных игроков
*1 — Также продукт известен, как Dell XC
Конечно, список гиперконвергентных решений не ограничивается приведенными в таблице 2. В числе других известных разработок:
- продукты для корпоративного рынка и ЦОД: Cisco HyperFlex, Gridstore HyperConverged Appliance, HPE HC250 / HC380 и HPE ProLiant DL380, Lenovo Converged HX Series, Pivot3 HyperConverged Infrastructure, Oracle SuperCluster M7, Scale Computing HC Series,
- разработки, которые могут найти применение в малом и среднем бизнесе: Atlantis HyperScale CX-4, Lenovo HX2000 + Nutanix Xpress, Nutanix Acropolis, ZeroStack Cloud Platform,
- целый ряд решений — результат кооперации вендоров со стартапами Nutanix и SimpliVity, предлагающих программный вариант HCI.
Аналитики Forrester выделяют 12 ведущих вендоров HCI, но половина из них в России не представлена.
Целевые задачи
Большинство предложений HCI нацелены на решение широкого круга задач:
- развертывание частных облаков и VDI (это основное приложение),
- аналитических приложений, систем OLTP,
- поддержки критичных для бизнеса приложений,
- консолидации серверов и модернизации ЦОД.
Фактически, их можно применять для любых виртуализируемых приложений. Например, системы VxRail разработаны и оптимизированы для сред VMware и используют ПО VMware vSphere и VMware VSAN. В числе их целевых задач:
- нагрузки, активно работающие с ресурсами хранения данных: такие, как аналитика больших данных и Microsoft Exchange;
- нагрузки с высокими требованиями к графике, САПР, научные приложения и пакеты разработки;
- среды удаленных офисов и филиалов.
Однако для каждой из них предлагаются специальные конфигурации. Так для графики это платформы VxRail с серверами PowerEdge R730 и графическими ускорителям (GPU) от NVIDIA и AMD, для филиалов — трехузловая конфигурация начального уровня с упрощенным управлением при развертывании на нескольких удаленных площадках.
Между тем, такие приложения, как ERP и CRM, могут потребовать оптимизации для работы в распределенной среде. Для более узкого класса нагрузок вендоры также предлагают референсные архитектуры или специализированные линейки решений.
Сегодня гиперконвергентные системы — одно из быстро развивающихся решений в области построения ИТ-инфраструктуры корпоративного уровня. Рынок гиперконвергентных систем продолжает демонстрировать рост числа игроков, продажи растут двузначными темпами, расширяется целевая аудитория и области применения. Многие компании заинтересованы в получении преимуществ облачной модели в своей корпоративной инфраструктуре, и системы HCI дают такую возможность, обеспечивая при этом высокую производительность приложений.
Надеюсь, что предоставленные в статье данные будут вам полезны. Буду признателен за комментарии, и, если есть возможность, поделитесь, пожалуйста, вашим опытом работы с гиперконвергентными решениями. В следующем материале я расскажу о наших экспериментах с Software Define Storage.
