Hlavní navigace

Hyperkonvergence je budoucnost datacenter

Rozpočty IT v organizacích obvykle nerostou stejně rychle jako požadavky na rychlost zavádění nových aplikací.

Doba čtení: 8 minut

Sdílet

Řešením je přesměrování pozornosti a lidských zdrojů od detailů implementace datových center směrem k samotným aplikacím, které jsou blíže k byznysu. To lze udělat více způsoby a veřejný cloud, který ušetří náklady (nejen) díky úsporám z rozsahu, může být jedním z nich.

Co ale dělat, když se z nějakého důvodu nechceme nebo nemůžeme přesunout do sdíleného prostředí, ale pokukujeme po jeho výhodách? Na následujících řádcích se od experta (Bohdan Ganicky, Systems Engineer) ze společnosti ALEF dozvíte, jak se tohoto úkolu zhostil veterán datových center – firma, která dnes sama sebe označuje za softwarovou společnost.

Projekt „California“

Když si vyhledáte počet a objem akvizicí technologických firem, obsadí Cisco nejníže druhé místo v obou kategoriích, přičemž v objemu je jedničkou (1991 – 2018). Není tedy divu, že je možné často zaslechnout mylnou tezi, že právě akvizice jsou jediná cesta, díky níž si Cisco zajišťuje evoluční výhody v technologickém zbrojení.


Projekt „California“ neboli „Unified Computing System“ (Cisco UCS) je produktem bohatého interního vývoje firmy Cisco. Hyperflex je další vývojový stupeň nové architektury, která začala už v roce 2009 a zcela změnila architekturu datových center.

Pojem architektura je zde zásadní, UCS totiž není „další server od Cisca“, ale systém postavený na myšlence „Stateless computing“. Ta abstrahuje konfiguraci serveru a jeho LAN i SAN konektivity od hardware. Obsahem pojmu server není v tomto případě něco fyzického, ale kompletní definice konfigurace včetně unikátních identifikátorů jako MAC, WWPN, UUID, zoningu a dalších v nástroji „UCS Manager“.


Domovem UCS Manageru je flash paměť v zařízení zvaném Fabric Interconnect, který je nejen středobodem správy až pro 20 šasi nebo 160 serverů, ale zároveň ústředním propojovacím prvkem pro LAN a SAN konektivitu. Pokud znáte rodinu datacentrových switchů Nexus, pak můžete vycházet z jednoduché rovnice: software UCS Manager + hardware Nexus = Fabric Interconnect.

Protějškem Fabric Interconnect v blade serveru je Cisco VIC (Virtual Interface Card) a IO modul, které se starají nejen o konektivitu, ale také integrují management příslušné části řešení. Šasi u UCS tedy slouží pouze k napájení a chlazení, což znamená, že vydrží skutečně velmi dlouho.

Pokud by vám byl UCS Manager se svým přehledným a rychlým HTML5 rozhraním (nebo je snad libo API?) nedostatečným nástrojem, můžete své nároky na správu více datových center řešit pomocí UCS Central. Případně lze používat i UCS Director, pokud budujete cloud-like prostředí a požadujete velmi vysokou míru automatizace.

Ano, fyzický server je v serverovém řešení od Cisca to, čemu věnujeme nejmenší pozornost, vše zajímavé se přesunulo do software. Skvělé je, že si UCS můžete vyzkoušet, aniž byste si jej museli kupovat, stačí si stáhnout UCS Platform Emulator.

Jak od UCS k hyperkonvergenci (HCI)?

Hyperkonvergence je obvykle definována integrací compute, network, storage, hypervizor částí datového centra a především jejich správou z jednoho místa. To je definice ne zcela jednoznačná a je tedy interpretována různě.

Patří do compute a management části například i firmware jednotlivých komponent serveru, jinými slovy, přál bych si u jednoduchého řešení rolling upgrades veškerých komponent? Patří do network části i fyzický networking, nejen ten softwarový? Patří do storage také konfigurace přístupu hyperkonvergovaného řešení na mé existující storage, tedy chci, aby řešení bylo integrovatelné se stávající infrastrukturou a nevytvářelo další samostatná sila?

A co podpora výrobce? Dává smysl, abych u takového řešení měl jeden bod, kam se budu obracet se všemi problémy, aniž bych spravoval případy a zajišťoval komunikaci více výrobců? Podle mě je odpověď na všechny čtyři otázky jednoznačně ano.

Hyperkonvergovaná řešení integrují výše uvedené proto, aby nám šetřila čas a lidské zdroje.   Oddělení správy, byť jen některých částí, jde proti tomuto principu. Někteří výrobci vyzdvihují čistě softwarové řešení – tedy, že jako podkladový hardware můžete použít libovolné prvky. Pokud se vydáte touto cestou, za výkon a kompatibilitu je zodpovědný zákazník, případně partner. Jak ale kompatibilitu a potřebný výkon zajistit? Ha! Použiji validovaná řešení, ale tím se pojem „libovolné“ poněkud zužuje. Navíc to zdaleka neřeší všechny uvedené problémy a dostáváme se tedy do jisté míry opět k nevýhodám konvergovaných datacenter.

Různým zákazníkům mohou pochopitelně vyhovovat různé přístupy a jediný nejlepší zřejmě neexistuje. Jak asi tušíte, Cisco se vydalo jinou cestou, kdy vychází vstříc tomu, kdo požaduje maximální jednoduchost a odpovědí na tyto požadavky HCI je Cisco Hyperflex.

UCS sdružuje compute, networking a management – Cisco je jediným výrobcem, který integruje fyzický networking do HCI. To je u Hyperflex stejné, chybí nám pouze storage, který je zajištěn softwarem HX data platform, což je distribuovaný scale-out souborový systém, vyvinutý přímo pro Hyperflex:

  • Out-of-box umožňuje rychlé klony, instantní vytváření a mazání snapshotů bez dopadu na výkon
  • Komprese a deduplikace na malých blocích. Tento souborový systém je díky tomu vysoce úsporný z hlediska místa, a pokud vyžadujete maximální míru komprese, je možné tyto výpočty akcelerovat FPGA kartami
  • Při přepisu dat se využívá dostupné volné místo a zapisuje se v případě, že je k zápisu dostatek dat, aby se omezil počet IO operací a tím se zvýšil výkon
  • Při migraci VM není třeba přesouvat data, souborový systém je navržen tak, aby jakýkoli node mohl číst z jakékoliv části storage bez ztráty výkonu
  • Používá nejrychlejší možný přístup k zápisům, data jsou zachycena a distribuována ihned, nikoli až po zápisu na lokální node
  • Volitelný replikační faktor 2× nebo 3×
  • Automatická oprava, sledování a rebalancing

HX Data Platform je tedy moderní souborový systém, přímo určený pro hyperkonvergenci. Navíc nevyžaduje užití pouze konvergovaných nodů. Pokud zrovna nepotřebujete více místa, ale pouze výpočetní výkon, lze rozšiřovat pouze compute nody.

Filosofie Any workload

Hyperflex je na trhu již od roku 2016 a za tu dobu ušel velký kus cesty. Nejprve krátký úvod do možností nasazení:


První generace HCI se hodily typicky pro VDI nebo testovacího a vývojového prostředí. Next-gen HCI, představovaný Hyperflexem, je celé datové centrum „na klíč“, které podporuje až 64 nodů. Stejně tak ale existuje i menší varianta, určená primárně pro vzdálená pracoviště a menší podniky, která nevyžaduje výkonné datacentrové switche. Vystačí se dvěma nody a gigabitovou konektivitou (switch nemusí být od Cisca). Vzdálené automatizované nasazení pro vás zajistí Cisco Intersight, takže správa je i v tomto případě zcela minimalistickou položkou.

Jak už bylo řečeno, hyperkonvergence se vyvíjí a dávno již neplatí, že se jedná o exotiku určenou pro specifická nasazení. Významným omezením, které brání, abyste využívali drahý hardware na maximum, je u současných systémů protokol SCSI. A co, že je tedy to nejlepší?

Cisco HX verze 4 – fully-engineered all NVMe nody, postavené na technologii vyvíjené spolu s firmou Intel. Novinka se jmenuje „Volume Management Device“ a umožňuje připojení hot-swap NVMe disků přímo k procesoru bez přítomnosti řadiče. I na malém clusteru bez problému zvládnou milisekundové latence při vyšších stovkách tisíc IOPS pro ty nejnáročnější databáze. Jako cache v takovém případě slouží Intel Optane.

Výpočty dnes ale neprobíhají pouze na procesoru a Cisco nezapomíná ani na integraci pro grafické karty – tedy kontejnery Docker a Kubeflow pro AI/ML.

Máme tedy platformu, která pokryje standardní virtualizovaná prostředí vč. VDI díky architektuře zajišťující konzistentní výkon, rychlé nasazení a předvídatelné škálování. Dále testovací a vývojové prostředí díky rychlému klonování. Pobočky díky jednoduchému nasazení a centrální správě. A nakonec i nejnáročnější prostředí umělé inteligence a strojového učení. Chybí nám ještě něco? Ano.

Multicloud

Většina organizací zvažuje používání veřejného cloudu a téměř všechny více cloudových platforem. S podporou nativních cloudových aplikací (microservices), pomocí integrované Docker kontejnerizace a Kubernetes orchestrace, umožňuje Hyperflex přesouvat aplikace mezi privátním a veřejným cloudem. Z pohledu aplikace a správy tak není rozdíl mezi on-premise prostředím a veřejným cloudem. Jednodušší už to opravdu být nemůže. Cisco nabízí nejen infrastrukturu pro kontejnery, ale především prostředí pro jejich orchestraci na úrovni multicloudu.

Krátce si představme nejdůležitější nástroje:

Cloudcenter je prostředí, které umožňuje konzumaci privátního a veřejného cloudu v jednom prostředí – nadesignujte aplikaci jedním způsobem a Cloudcenter se postará o překlad do jazyka Azure, AWS, Google, IBM, a dalších.

Modul Workload Optimization Manager zvládne určit, který cloud je zrovna nejvýhodnější a sám aplikace přesune. Pokud se vám taková autonomie příčí, tak přepněte do režimu doporučení.

AppDynamics – sledujte výkon aplikací od uživatele až ke konkrétnímu řádku kódu. Tímto nástrojem lze hloubkově monitorovat výkonnostní charakteristiky aplikací a na základě toho rozhodovat, kde je nejlepší je nasadit.

Již zmíněný Intersight je cloudová platforma pro správu infrastruktury, která umožňuje automatizaci nasazení Hyperflex správu UCS. Základní verze je zdarma, takže pokud již UCS máte, můžete testovat.

Je hyperkonvergence pro každého?

Debata o tom, zda HCI odstartuje a začne prostupovat na trh, je dnes historickou událostí. Debata o tom, pro jaké nasazení je HCI technicky vhodné, je pro naprostou většinu datových center s poslední generací technologie Hyperflex také uzavřena. Má Hyperflex tedy nějaké nevýhody?

Replikační faktor – HCI, i přes přítomnou deduplikaci a kompresi data replikuje a tedy nebude tak efektivní jako inteligentní centrální storage.

Konektivita – jednou z nevýhod HCI bývá uváděn počet potřebných portů na jeden node. Tento problém je odstraněn již na úrovni UCS technologií SingleConnect, která odděluje veškerý provoz (LAN, SAN, management) na logické úrovni a fyzická kabeláž slouží pouze k přidání propustnosti bez zvyšování komplexity.

Package deal – musím akceptovat nákup storage, pokud chci pouze přidat výpočetní výkon? Ne, Hyperflex umožňuje přidání pouze výpočetních CPU/GPU nodů. Všechny vaše klasické storage systémy lze rozšiřovat libovolným počtem disků, nebo musíte akceptovat nákup kapacity, kterou nepotřebujete?

Vendor lock-in – nové funkce a hardware musí být podporovány výrobcem, což je nevýhoda jakéhokoli silně integrovaného řešení a Hyperflex není výjimkou. Cisco ale významně snižuje míru uzamčení možností připojovat existující storage přes protokoly FC/FCoE, iSCSI, NFS, a také možností snadného propojení veřejných cloudů s vaším datovým centrem.

Softwarově definované datacentrum – HCI je pro každého, kdo potřebuje datové centrum, a zároveň správa datového centra pro něj není výdělečnou činností. Sloganem „Any App, Any Cloud, Any Scale“, a s variantou Edge dodejme ještě „Anywhere“.  Cisco říká, že Hyperflex pokrývá nejen současné potřeby nasazení, ale i ty budoucí, což se dá říci jen o zlomku současných datových center.

https://www.cisco.com/c/en/us/pro­ducts/servers-unified-computing/workload-optimization-manager/index.html

https://www.prnewswire.com/news-releases/the-global-hci-market-size-is-expected-to-grow-from-usd-4–1-billion-in-2018-to-usd-17–1-billion-by-2023–at-a-compound-annual-growth-rate-cagr-of-32–9–300777557.html