CC BY
25
Кузнецова Ю. О. бакалавр техники и технологии администратор проектов отдел управления проектами Энвижн - Сибирь (Новосибирск)
N¥181040™^ Вихман В.В., к.тн., к.п.н.
доцент НГТУ
Россия, г. Новосибирск МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ЦЕНТРОВ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
Статья посвящена исследованию методов построения центров обработки данных. Назначение ЦОД - обеспечить всем приложениям предприятия оптимальные условия функционирования и взаимодействия с потребителями их услуг. Представлен обзор существующих решений, объединенных в методы. Описаны преимущества и недостатки каждого метода, условия их применения. Авторы статьи полагают, что описанные методы являются актуальными и развивающимися решениями в области ИТ-решений.
Ключевые слова
Центр обработки данных, облако, дата-центр, виртуальный сервер, система хранения данных.
Создание и развитие центров обработки данных стало приметой времени для многих современных российских организаций всех секторов экономики - государственных структур, финансовых организаций, промышленных предприятий, операторов связи. Современный грамотно спроектированный центр обработки данных должен удовлетворять следующим требованиям:
• предоставлять надежные и масштабируемые вычислительные ресурсы и ресурсы хранения данных;
обеспечивать производительную и высокодоступную сеть; гарантировать информационную безопасность; обеспечивать гарантированное электропитание; предоставлять прецизионное кондиционирование; гарантировать физическую безопасность и контроль доступа; гарантировать пожарную безопасность; предусматривать круглосуточную техническую поддержку.
Разумеется, обеспечение таких условий в рамках одной централизованной структуры проще и эффективнее, чем по отдельности для каждого из приложений, что и определяет рост популярности ЦОД. Современные центры обработки данных переходят от устаревшей клиент-серверной модели к виртуализированным архитектурам. Неизбежность данного перехода обусловлена общей необходимостью в повышении эффективности организации информационной среды в компании - наряду с
задачей экономии офисных площадей и электроэнергии в условиях неизбежных ограничений мегаполисов, а также желанием организаций решить множество сопутствующих проблем, связанных с поддержкой разнородных сред в рамках корпоративных ЦОД. Очевидно, что проектирование центра обработки данных требует целостного архитектурного подхода, направленного на оптимизацию работы сети, серверов и ресурсов хранения данных. Сегодня полноценный центр обработки данных можно получить, используя один из нижепредложенных методов.
1) ЦОД в облаке. Облачный ЦОД - это сервис аренды вычислительных мощностей в дата-центре компании-поставщика услуги, для создания собственной инфраструктуры в «облаке». Результат - получение полного доступа к абсолютно изолированной, автономной инфраструктуре и невероятные возможности управления ею. Физически оборудование размещается в дата-центре компании-поставщика услуги.
Открытую платформу (без привязки к вендору) для построения облаков развивает компания Citrix: ее CloudPlatform поддерживает различные облачные стратегии, облачные и традиционные нагрузки, вокруг этой платформы сложилась широкая экосистема партнеров, а CloudPortal обеспечивает доставку облачных сервисов.
Свой путь трансформации ЦОД с помощью облачных технологий предлагает компания Microsoft — крупнейший в мире провайдер облачных сервисов, среди которых Office 365, SkyDrive и многие другие. Ступая на этот путь, компания стояла перед дилеммой: использовать решения других вендоров или разрабатывать собственные. Она выбрала последнее: в основе ее платных и бесплатных сервисов лежат собственные технологии. В качестве технологической платформы для виртуализации, облачных сред и VDI позиционируется ОС Windows Server 2012. Это современная платформа для построения динамических ЦОД и частных облаков.
Типовые задачи для публичного облака — поддержка сервисов с периодическими всплесками активности (например, сезонными), а также задачи, для которых трудно предсказать объем требуемых ресурсов или характеризующиеся быстрым ростом нагрузки. Современные тенденции говорят о том, что большинство заказчиков (крупные и средние компании) предполагают размещать свои инфраструктуры как в частных облаках, так и в облаках провайдеров.
2) Внедрение виртуальных серверов. В виртуальном ЦОД реальные сервера, благодаря средствам виртуализации, могут выполнять разные функции одновременно. Уменьшается потребности в физических серверах, сетевом оборудовании, и как следствие - расходы на инфраструктуру.
В развитии корпоративных дата-центров наблюдается две основных тенденции: растущее использование технологий серверной виртуализации, обеспечивающих более эффективное использование аппаратных ресурсов, и переход на смешанные сети, совмещающие в себе ЛВС, основанные на
технологиях Ethernet, и оптоволоконные сети хранения данных или SAN. Виртуализация, способствует тому, чтобы оптимизировать использование аппаратных ресурсов, но в то же время она усложняет администрирование сети. В корпоративных и хостинговых центрах обработки данных, в которых широко используется виртуализация, существует необходимость в технологиях, упрощающих управление виртуальными сетями, таких как функции поиска, автоматической конфигурации и распределения виртуальных машин в рамках сети.
Основные выгоды от использования виртуального ЦОД:
• Снижение расходов на оборудование. Для решения тех же задач нужно меньше серверов, сетевого и другого оборудования, за счёт разделения ресурсов реальных серверов. На одном физическом сервере может работать десятки виртуальных серверов.
• Снижение расходов на обслуживание. Многие операции, ранее выполняемые вручную, могут быть автоматизированы, благодаря виртуализации. Установка серверов, ПО, локализация неисправного оборудования в виртуальной среде выполняются значительно проще и быстрее. Иногда одним движением мыши.
• Повышение надёжности. В виртуальной среде, при выходе из строя сервера, возможно полностью автоматическое переключение на резервный. Это делает среда виртуализации без участия человека.
Чаще всего виртуализация серверов ЦОД реализуется с помощью продуктов компании VMware, Windows, Oracle и др.
3) Готовые решения. Контейнерные центры обработки данных. Процесс создания традиционных ЦОД весьма затратный и длительный. По этой причине многие компании предлагают готовые решения. Зачастую они заключаются в продаже сформированных блоков или компонентов ЦОД, будь то, например, система хранения данных, серверный комплекс или комплекс программных компонентов. При желании заказчика такие компании могут сформировать полноценный ЦОД из своих заранее подготовленных решений. Однако не всегда у одной компании находятся такие решения, комплектация которых в единое решение удовлетворит все требования заказчика к ЦОД. Поэтому было создано такое решение как мобильный или контейнерный ЦОД. Такой центр обработки данных, находится в специализированном транспортном контейнере с размещённым внутри него комплексом информационной, телекоммуникационной и инженерной инфраструктуры. Он подключен к каналам связи и предназначен для хранения и обработки информации, а также оказания комплекса предоставляемых услуг в установленном сегменте сети. Обычно стойки с оборудованием размещаются в стандартных ISO-контейнерах размером 20 и 40 футов. Контейнерные центры имеют преимущества так как могут перевозиться автомобильным и железнодорожным транспортом. Могут располагаться рядом с уже существующими мощностями, используя общий резервный генератор и источник воды. Так как оборудование
размещено в контейнере очень плотно, для циркуляции воздуха просто не остается места. В связи с этим воздушное охлаждение крайне неэффективно, поэтому применяется водяное охлаждение. Следует отметить, что такой центр может быть реализован далеко не везде, поскольку не в каждое здание можно внести подобный контейнер.
4) Комплексное решение построения ЦОД. Помимо собственно аппаратно-программного комплекса, ЦОД должен обеспечивать внешние условия для его функционирования. Размещенное в ЦОД оборудование должно работать в круглосуточном режиме при определенных параметрах окружающей среды, для поддержания которых требуется целый ряд надежных систем обеспечения. Обязательные компоненты, входящие в состав ЦОД, можно разделить на три основные группы:
1. Технические компоненты. Они создают условия для эффективной работы центра. К таковым относятся:
• Серверный комплекс, включает серверы информационных ресурсов, приложений, представления информации, а также служебные серверы;
• Система хранения данных и резервного копирования - состоит из дисковых массивов, сети хранения данных, системы резервного копирования и аварийного восстановления данных;
• Сетевая инфраструктура обеспечивает взаимодействие между серверами, объединяет логические уровни и организует каналы связи;
• Инженерная система эксплуатации ЦОД поддерживает условия для нормального функционирования центра. В ее состав входят подсистемы энергообеспечения, климатконтроля, пожарной сигнализации и пожаротушения, а также автоматизированные системы диспетчеризации;
• Система безопасности предотвращает несанкционированное вторжение в зоны конфиденциальной информации. Она состоит из средств защиты, системы оповещения и системы контроля доступа.
2. Программное обеспечение. Это фактически сервисы инфраструктуры ЦОД и ПО для корректной работы всех процессов. К компонентам инфраструктуры относятся:
операционные системы серверов; программное обеспечение баз данных; операционные системы рабочих станций; средства кластеризации; средства виртуализации; средства резервного копирования; программы устройств хранения данных; средства администрирования серверов и рабочих станций; средства инвентаризации; офисное программное обеспечение; электронная почта; Интернет-браузеры.
3. Организационная среда решает вопросы, связанные с предоставлением 1Т-услуг. Сюда входят:
• процессы управления настройкой системы, мониторинг и контроль статуса 1Т-инфраструктуры, верификация и регистрация конфигурационных единиц, сбор и управление документацией, предоставление информации об 1Т-инфраструктуре для всех других процессов;
• процессы управления изменениями, то есть определение необходимых изменений и способов их проведения с наименьшим риском для самой системы в целом;
• процессы тестирования и введения в активную деятельность организации ряда конфигурационных единиц.
Гарантом общей работоспособности ЦОД, от которой зависит функционирование всей информационной системы в целом, является правильно организованная инженерная инфраструктура.
Современный ЦОД представляет собой интеллектуальное здание в миниатюре, все инженерные системы которого интегрированы в единый комплекс, с условием непременного учета возможных будущих изменений.
Очевидно, что одна архитектура не всегда в состоянии выполнять множество функций. Поэтому следует иметь четкое представление о задачах и ключевых параметрах центра обработки данных, для того чтобы сетевой разработчик смог максимально оптимизировать его архитектуру. По этой причине при создании ЦОД зачастую используют гибридный подход, объединяя несколько существующих методов в готовое решение. Это обеспечивает наибольшее соответствие системы основным требованиям.
Центры обработки данных, построенные с использованием любого подхода и удовлетворяющие требованиям при правильном обслуживании являются достаточно долговечным решением. Однако как любое оборудование, которое год назад было инновационным, за короткий промежуток времени может сильно потерять в цене и уже не соответствовать требованиям заказчика из-за быстротечности прогресса. По этой причине каждый центр обработки данных предполагает некоторый запас по мощности. Таким образом ЦОД решающий поставленные задачи и построенный с расчетом на будущее станет лучшим решением для быстро растущего объема информации в потоке общего обмена данными.
