Trinity, Технический блог. Все о серверах, системах хранения данных и виртуализации.: Гиперконвергенция: мыльный пузырь или таблетка счастья?

Гиперконвергенция — это создание инфраструктуры, объединяющей в одном модульном решении серверы, системы хранения, сетевые функции и программное обеспечение, отвечающее за создание пула ИТ-ресурсов, их быстрое и простое реконфигурирование. При этом на первый план выходят не аппаратные (как в случае «простой» конвергенции), а программные средства и программно-определяемые компоненты. Это обеспечивает гиперконвергентным системам более высокую гибкость и масштабируемость серверной инфраструктуры компаний.

(C) CNEWS

Чем обусловлен спрос на гиперконвергентные решения

Сегодня у многих заказчиков наряду с поддержкой имеющейся инфраструктуры стоят задачи: снижения рисков простоя сервисов, гарантированной доступности данных и при этом централизации, и быстрого ввода в эксплуатацию новых приложений (Учетных Систем, Виртуализации рабочих столов, Управления Производством, Web-сервисов, Разработки приложений).

Как добиться выполнения этих задач, выиграв от их совмещения в долгосрочной перспективе?

Многие ИТ-директора в поиске лучшего варианта исходят из следующих утверждений:

Бюджет на решение есть, но нужно учитывать и стоимость владения.
Бизнес диктует требования к времени простоя, при этом решающим является оптимизация затрат и минимальные риски.
Удобная эксплуатация и масштабирование влияют на оперативность ИТ-департамента и поэтому важны при выборе решения, но не должны влиять на стоимость.
Оптимальное использование имеющейся вычислительной и сетевой инфраструктуры всегда будет плюсом и призвано сделать систему еще более гибкой и отказоустойчивой, не смотря на различные поколения оборудования.
Новый ИТ-сервис — новый сотрудник ИТ-отдела, это в прошлом. Новые ИТ-задачи — старые сотрудники, только им нужны новые инструменты управления из одной точки.

Решения разработчиков гиперконвергентных комплексов (HCI), сочетающих высокую утилизацию и надежность, уже не витают в воздухе, а являются своеобразным концентратом опыта построения ИТ-ландшафтов за последние 10 лет и присутствуют в портфелях практически всех ведущих производителей.

Уверенно лидируют компании DELL EMC и NUTANIX, предлагают свои комплексные решения и Lenovo, Cisco и HPE, практически догнавший NUTANIX их по доле рынка во второй половине 2020 года (© Statista Inc).

Рисунок 1. Доля мировых поставщиков гиперконвергентных систем на мировом рынке, 2016 — 2020 г.г.

Практика ТРИНИТИ как системного интегратора позволяет рекомендовать эти решения широкому кругу наших заказчиков и ориентировать их в этом направлении, опираясь и на общемировые тенденции в распространении HCI. Стоит отметить, что Gartner в 2020м году пересмотрел определение программного обеспечения HCI, исключив решение hyperconverged integrated systems — HCIS (www.blocksandfiles.com), и гиперконвергентные решения DELL EMC, CISCO и HPE, не представленные как софтовые (ведь они включают собственные железные платформы) более не рассматриваются как HCI и не представлены в Magic Quadrant for Hyperconverged Infrastructure от 2020г.

В целом можно видеть, что 2020-й, изменивший многие представления, не повлиял на уверенное лидерство VMWARE и NUTANIX. И достаточно стабильны позиции хорошего нишевого решения — DATACORE, также снискавшего одобрение как заказчиков, так и инженеров ТРИНИТИ.

С точки зрения проектного подхода ТРИНИТИ и технологических ориентиров в данном случае также ничего не поменялось: решения, которые делают затраты на ИТ прозрачными, и обеспечивают наилучшую отдачу от усилий ИТ-отдела будут все более востребованы.

Рисунок 2. Квадрант Гартнера Решения HCI 2019

Рисунок 3. Квадрант Гарнтера Решения HCI 2020

Посмотрим на общемировые тенденции. По прогнозу на 2021–2025 год укрепятся мировые тенденции роста рынка гиперконвергентной инфраструктуры. Так происходит из-за многих факторов: смещение рабочей нагрузки в сторону общедоступного облака, рост скорости внедрения HCI в развивающихся странах, спрос со стороны отрасли здравоохранения и т.д.

© prnewswire.com

При этом среднегодовой темп роста составит 32% в прогнозируемый период.

© marketwatch.com

Как можно увидеть на диаграмме ниже, виртуализация сложных вычислений может явиться катализатором дальнейшего роста рынка HCI, наряду с виртуализацией рабочих мест — что коррелирует и с ростом важности математического моделирования в медицинских, исследовательских и других целях, и трендом на управляемую и безопасную удаленную работу пользователей. И, конечно, консолидация вычислительных ресурсов в датацентрах и предоставление их как услуги также рассматривается в мировом масштабе как важный фактор роста.

Рисунок 4. Что движет рынок HCI, © kbvresearch.com

Возвращаясь к задачам директора по ИТ, отметим, что опыт разработчиков, наших заказчиков и коллег в области построения гиперконвергентных решений является ответом на многие насущные вопросы.

При правильном подходе к выбору серверов и программного решения гиперконвергентный кластер позволяет удобно управлять ресурсами с единой точки и легко масштабировать его дополнительными узлами.

Высокопроизводительные серверы с собственной дисковой подсистемой, объединенные в кластер, предоставляют сервисам и вычислительные ресурсы, и данные. Часто целесообразно запускать требовательные к времени отклика дисковой приложения, именно используя процессор, память и скоростные носители одного сервера, исключая возможную потерю производительности, связанную с передачей блочного трафика по сети, это также можно настроить, например, на время повышенной нагрузки при построении отчетов.

Все данные приложений записаны распределенно на каждом узле кластера, и узлы (серверы) постоянно обмениваются репликами, поэтому в случае выхода узла из строя процесс перестроения предсказуем по времени, и пользователи системы довольны скоростью работы приложений.

Магия инновационных решений и новый уровень надежности

Следует отметить, что начать можно с небольшой инсталляции. Для любимого многими системными администраторами решения NUTANIX CE это 1, 3 или 4 узла.

Свободно распространяемое решение доступно для скачивания по ссылке Nutanix Community Edition | Hands-on Hyperconvergence и позволяет получить:

Гипервизор AHV (Acropolis hypervisor with virtualization management)
Единую веб-консоль для управления кластером
Управление с командной строки
И, конечно, возможность организовать небольшой кластер (ограничение 3-4 узла).

Также можно установить NUTANIX и на гипервизор ESXi, с выходом нового ISO в конце 2020 г. процесс значительно упростился. Требования к оборудованию следующие:

От одного узла (Single-node Cluster). Максимум — 4 сервера;
Минимум 4 процессорных ядра на сервер. 2 ядра выделяются для CVM (локальный контроллер, под управлением которого производятся все операции ввода-вывода);
Минимум 16GB ОЗУ, рекомендовано 32GB;
Не менее 500GB дискового пространства для Cold Tier;
Не менее 200GB дискового пространства SSD для Hot Tier/кэша и т.п.;
Загрузочное устройство на 8GB.

Такого набора железа будет достаточно, чтобы убедиться в удобстве решения, опробовать управление, клонирование виртуальных машин для легкого масштабирования. Начальные вложения этого варианта минимальны. А вот платная версия программного обеспечения и техническая поддержка вендора понадобятся при дальнейшем масштабировании (объединении в кластер более 4-х серверов.

Также требования к ресурсам и уровню техподдержки, конечно, диктуют и сами приложения, и интенсивность работы пользователей. Чем более нагружен кластер, тем более весомы и риски и оправданы вложения.

И сколько пользы для бизнеса будет извлечено из времени, потраченного на перебирание граблей, в каждом случае зависит и от того, кто тестирует, и какие задачи ставит и какую техподдержку может получить.

Конечно, ведущие производители, пройдя собственный путь теста лучших решений, стремятся предложить не просто серверы под управлением софта, универсальные пилюли, с отличной технической поддержкой и масштабированием в течение минут.

Так, флагман гиперконвергентных решений DELL EMC позволяет начать с 3 серверов, объёдинённых в кластер, наращивать емкость и производительность до 64 серверов на кластер без прерывания работы. Масштабирование по одному узлу обеспечивает предсказуемое расширение и расходы только по мере необходимости, при росте требований бизнеса и пользователей, то есть без тщательного предварительного планирования.

Рисунок 5. Благодаря технологичной интеграции решений ведущих производителей VXRail предлагает новый уровень надежности, гибкости и экономической эффективности

Устройство Dell EMC VxRail™ на базе vSAN с серверами Dell PowerEdge —единственное специализированное и полностью оптимизированное гиперконвергентное устройство, разработка которого проведена совместно с VMware. VMware vSAN и гипервизор vSphere интегрированы в решении Dell EMC VxRail™ на уровне ядра. В результате пользователи получают уникальные преимущества в плане производительности и эффективности эксплуатации.

Глубокая интеграция VMWARE vSAN c оборудованием DELL EMC позволяет предложить в составе решения интегрированные критически важные сервисы управления данными, разработанные Dell EMC: репликацию, резервное копирование и многоуровневое хранение в облаке — все это входит в стоимость решения. Как полностью оптимизированные и поддерживаемые решения на базе VMware, эти устройства интегрированы с разработанной VMware платформой управления облаком и решениями для сред конечных пользователей. Помимо этого, VxRail служит платформой, на которой можно представить современные предложения для программно-определяемых ЦОД, в том числе NSX, vRealize Automation и vRealize Operations.

Важным плюсом с точки зрения администрирования является и известный и удобный интерфейс управления VMware vCenter Server.

Рисунок 6. Так выглядят узлы решения VXRAIL, помимо виртуализации включающие интегрированные критически важные сервисы управления данными, разработанные Dell EMC

Решение подойдет для различных сценариев использования, включая большие данные, аналитику, 2D/3D-визуализацию и виртуализированные приложения для совместной работы. Устройства VxRail оснащены новыми процессорами Intel на новых платформах PowerEdge. Также доступны варианты с оптимизацией для графических процессоров, высокой плотностью хранения, высокой производительностью вычислений и конфигурацией начального уровня. Теперь для каждой задачи найдется оптимальное устройство VxRail.

Конечно, все гиперконвергентные решения включают в себя и софт, выполняющий многомерные вычисления для записи и возможного восстановления данных, и гибкие алгоритмы обмена данными между с серверами по сети, и как следствие, решения отличаются и по техническим «накладным расходам». Так, например, магия решений NUTANIX и PIVOT3 в том, что процесс перестроения кластера в случае сбоя происходит быстрее, а управление доступными ресурсами можно настроить наиболее гибко.

Перестроение в NUTANIX происходит по аналогии с торрентами, когда файл скачивается одновременно со всех узлов, следует отметить, что и снапшоты при этом занимают меньше места, чем в случае VMWARE. У разработчика PIVOT3 (https://resources.pivot3.com/datasheet/pivot3-datacenter-series/) при перестроении используются трехмерные матрицы, и объем ресурсов, доступных виртуальной машине, может быть больше, чем физические характеристики одного узла, а также можно назначить QoS для группы виртуальных машин. Все это обеспечивает максимальную скорость и утилизацию ресурсов — то, к чему стремятся многие, выбирая решение.

Перед запуском в продуктив заявленные технологии требуют тестирования, обучения, настройки, но, как правило, эти затраты всегда окупаются.

Об успешном проекте на решении лидера рынка — NUTANIX и серверных платформах SUPERMICRO можно прочесть в нашем открытом кейсе тут.

Следует отметить, что при планировании сейчас мы учитываем не только технологические, но и санкционные риски. Некоторые наши заказчики стратегически нацелены на отечественные решения, и такие гиперконвергентные решения уже есть в Реестре Минпромторга, СКАЛА-Р — Программно-определяемый инфраструктурный комплекс (skala-r.ru), обращаться с вопросами по разворачиванию и тестированию можно к инженерам Тринити!

Что общего у успешных кейсов внедрения

Итак, гиперконвергентное решение можно легко подобрать под задачу, применив накопленный опыт системной интеграции, в том числе, в условиях конкуренции как с классической инфраструктурой (SAN-сеть, централизованное хранение данных на СХД), так и с решениями различных разработчиков HCI.

Проанализировав реализованные проекты, можно выделить следующие факторы успеха предложенных нами гиперконвергентных решений:

Затраты на внедрение и эксплуатацию можно снизить за счет точно подобранного под характерные вычислительные нагрузки оборудования.
Многообразие доступных сегодня носителей: NVM-e, SSD, диски SAS и емкие NLSAS/SATA диски, LTO-накопители позволяют развернуть гибкое отказоустойчивое и многоуровневое решение хранения данных легко и делают его наиболее экономически привлекательным.
Чтобы соответствовать ожиданиям бизнеса по времени простоя и восстановления сервисов и данных следует учитывать текущее состояние серверной и сетевой инфраструктуры и возможности современных коммутаторов 25-40-100G-200G-400G.
Желание использовать имеющееся оборудование с максимальной отдачей (например, как серверов x86, так и POWER-архитектур) сегодня реализуемо и дает хорошие результаты.
Важно определиться с чем будет удобно работать Заказчику, с каким интерфейсом, как будут отработаны системой сбои серверов и сетевого оборудования, какие затраты на техническую поддержку будут объективны.
Пилотные тестирования и обучения специалистов работе с новыми системами часто позволяют раскрыть потенциал решений и превзойти ожидания Заказчика.

Какие ограничения возможны

Как правило, у многих заказчиков ИТ-ландшафт уже сформирован, происходило это в течение многих лет и включает он в себя оборудование разных поколений, негарантийное и не всегда работающее сбалансировано.

Бывает, компании объединяются, и стоит задача централизовать сервисы, по возможности использовав оборудование, в том числе, доставшееся по наследству. В этом случае важно правильно оценить и использовать его возможности и учесть слабые места. Это касается и серверного оборудования (с учетом постоянного обновления процессоров и платформ оно достаточно быстро «морально устаревает», но может продолжать стабильно работать и быть совместимым с нужными приложениями) и сетевого оборудования, которое с выходом и распространением моделей 25-40-100G позволило еще больше укрепиться в уверенности, что гиперконвергентные решения располагают отличными и прозрачными возможностями масштабирования на случай роста нагрузки и количества пользователей, а также ввода новых приложений.

Виртуализация, конечно, позволяет достигнуть отличной производительности и использовать имеющееся оборудование, однако следует предусмотреть и вычислительные мощности, и хорошую дисковую для узлов, и достаточную пропускную способность для обмена данными приложений и блочным трафиком.

Многое зависит от характера нагрузки и пользователей, но если есть возможность выделить коммутаторы уровня ядра сети и коммутаторы для обмена блочным трафиком — это сделает процесс обмена репликами и возможного перестроения в случае сбоя комфортным и для пользователей (не повлияет на их работу), и для администратора (будет выполнено с учетом требований по времени простоя и автоматически). Устаревшее же сетевое оборудование с гигабитными портами и коммутаторы начального уровня могут не справиться с пиковыми нагрузками при эксплуатации и перестроении кластера.

С чего начать и как определиться с решением

Как уже говорили, обычно инфраструктура уже есть и более-менее успешно работает. Поводом для ее активной модернизации могут быть новые задачи бизнеса, соответствие требованиям регуляторов (как например, внедрение ЕГАИС и переход на новые Учетные Системы), организация работы удаленных проектных команд, гарантированная работа сервисов электронной коммерции — важно определить под какую задачу нужен ИТ-ландшафт. И что точно следует сделать, это собрать реестр имеющегося оборудования, восстановить схемы сетевых подключений и соотнести эти данные с требованиями приложений и перспективами их развития.

Специалисты Тринити комплексно подходят к решению задач, готовы предложить демонстрацию тестовых стендов и результатов успешного сайзинга под различные нагрузки, в том числе, специализированные и отраслевые. Мы работаем в тесном партнерстве с разработчиками решений NUTANIX, DELLEMC, DATACORE, LENOVO, CISCO, FUJITSU и многих других.

Наши практики применимы для Заказчиков от SMB до Enterprise, и позволяют выбрать лучшее решение и открыть новые перспективы развития ИТ-инфраструктуры.

Продолжение следует...

Итак, гиперконвергентные решения позволяют навести полный порядок в инфраструктуре, унифицировать ее блоки, снизить затраты на администрирование, уйдя от необходимости поддерживать разнородное оборудование, что находит отклик у технических специалистов и ИТ-Директоров: один админ (группа админов) — одни правила. Также это, конечно, сокращает капитальные и операционные расходы, делает их более понятными для бизнеса. А что же может помешать безграничному счастью разворачивания и управления этой архитектурой?

Вычислительные узлы (серверы) вмещают конечное количество носителей (и, например, не все могут сочетать различные форм-факторы дисков), и по этой причине виртуальная СХД может показаться ограниченной, к тому же не все готовы точно прогнозировать рост данных приложений, и чем крупнее собственная ИТ-инфраструктура у заказчика, тем более он тяготеет к построению сети для консолидации дисковых хранилищ - SAN, Системам Хранения Данных, расширяемым дополнительными полками, объединяемым в отказоустойчивый кластер, в том числе, и территориально разнесенный. Затруднения внедрения HCI также вытекают из ограничений двухсокетных серверов, проблемами на стадии разворачивания системы (недостаток квалифицированных кадров), что может дать толчок к развитию новых тенденций рынка: подписку на платформы и оборудование, переход к периферийным вычислениям.