CC BY
21НОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В РАЗВИТИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ И ЦЕНТРОВ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ. КОНВЕРГЕНТНАЯ И ГИПЕРКОНВЕРГЕНТНАЯ ИНФРАСТРУКТУРЫ
УДК 004.413.5
А.А. Терешкевич, ПАО «Газпром автоматизация» (Москва, РФ),
A.Tereshkevich@gazauto.gazprom.ru
Д.О. Векслер, ПАО «Газпром автоматизация» (Москва, РФ), d.veksler@gazprom.auto.ru
В данной статье рассмотрено сравнение традиционной реализации ИТ-инфраструктуры в вычислительных комплексах и центров обработки данных с новыми подходами, применяющими конвергентные или гиперконвергентные решения. Рассмотрены проблемы технического обслуживания традиционных реализаций вычислительных комплексов и конвергентных решений. Описаны принципы унификации решений на основе модулей в составе гиперконвергентных инфраструктур, дано краткое описание программно-определяемой системы хранения данных. Приведены результирующие преимущества для бизнеса при реализации современных подходов.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС, ЦЕНТР ОБРАБОТКИ ДАННЫХ, ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС, КОНВЕРГЕНТНАЯ ИНФРАСТРУКТУРА, ГИПЕРКОНВЕРГЕНТНАЯ ИНФРАСТРУКТУРА.
Tereshkevich A.A., Gazprom Avtomatizatsiya, PJSC (Moscow, RF), A.Tereshkevich@gazauto.gazprom.ru Wexler D.O., Gazprom Avtomatizatsiya, PJSC (Moscow, RF), d.veksler@gazprom.auto.ru
New tendencies in the development of computer systems and data processing centers. Oonvergent and hyperconvergent infrastructures
The article compares the traditional implementation of IT-infrastructure in computer systems and data processing centers with new approaches using convergent and hyperconvergent solutions. Problems of technical maintenance of the traditional implementation of computer systems and convergent solutions were considered. Principles of the unification of solutions based upon modules as part of hyperconvergent infrastructures were described. A brief description of the software-defined data storage system is provided. Resultant advantages for business when modern approaches are implementedare presented.
KEY WORDS: COMPUTER SYSTEM, DATA PROCESSING CENTER, HARDWARE AND SOFTWARE SYSTEM, CONVERGENT INFRASTRUCTURE, HYPERCONVERGENT INFRASTRUCTURE.
Как известно, классическая ИТ-инфраструктура представляет собой оборудование различных подсистем, служащее только для одной конкретной цели. Серверные подсистемы предоставляют вычислительные ресурсы, системы хранения данных - ресурсы для хранения данных, технология виртуализации позволяет изолировать друг от друга вычислительные процессы на одном физическом сервере. Большинство современных вычислительных комплексов (далее - ВК) и центров обработки данных (далее -ЦОД) реализованы именно таким путем и придерживаются данной стратегии развития.
Каждая из вышеуказанных подсистем требует отдельной конфигурации и настройки, на что уходит много времени.
Такая разрозненность подсистем и работ между ними создает узкие места, снижающие качество обслуживания и повышающие операционные расходы из-за медленного развертывания рабочих нагрузок и большей вероятности ошибок (человеческий фактор).
В настоящее время в течение последних нескольких лет наблюдается тенденция перехода от классической инфраструктуры, которую образуют системы хранения, серверы,сети, программное обеспечение, к универсальной - конвергентной
инфраструктуре, которая представляет новый этап в развитии информационных технологий.
Конвергентная инфраструктура, как следует из самого названия, подразумевает сближение различных компонентов вычислительного комплекса или ЦОД, чтобы обеспечить максимальную эффективность их совместного использования. Она подразумевает сведение воедино серверных платформ, систем хранения данных, сетевого оборудования,технологий виртуализации и ряда других ресурсов в одно интегрированное решение, управляемое как единое целое и заранее сконфигурированное для работы в ЦОД.
На рис. 1 справа изображен пример такого интегрированно-
>
го решения - стойка, в которой все компоненты (СХД, серверы, сетевая часть, гипервизор) подогнаны тесно друг к другу и протестированы заранее.
Указанный подход сокращает время развертки инфраструктуры с нескольких недель, а то и месяцев, до нескольких дней.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ТЕХПОДДЕРЖКА
Классическая инфраструктура, как уже было сказано, включает многочисленные компоненты и решения, которые в большинстве своем требуют отдельных специалистов для управления и эксплуатации. При возникновении проблем, которые администратор эксплуатирующей организации не
Рис. 1. Переход от классической к конвергентной инфраструктуре
Классическая инфраструктура
лШШШШ'
способен решить сам, производится обращение в техническую поддержку производителя оборудования. Обычно центры обработки данных не представляют собой решение от одного производителя (моновендор-ное), и поэтому количество сервисных организаций напрямую зависит от количества произ-
водителей, чьи решения были внедрены в ЦОД. В случае если заключен контракт на поддержку всего оборудования ЦОД с одной сервисной компанией, то данная компания в большинстве случаев (серьезных сбоев) все равно направит запрос на решение проблемы производителю оборудования,
Что же касается конвергентной инфраструктуры, то ситуация с поддержкой выглядит совсем иначе. Конвергентный тип инфраструктуры представляет собой готовое решение от производителя, как уже было сказано выше. Основная идея при поддержке таких решений состоит в том, чтобы обеспечить одну точку входа для технической поддержки и упростить обслуживание компонентов. Для эксплуатирующей организации пропадает необходимость в большом количестве администраторов для обслуживания инфраструктуры. Одного администратора, прошедшего обучение, достаточно, чтобы обслуживать конвергентное решение.
СУЩЕСТВУЮЩИЕ ТИПЫ РЕШЕНИЙ КОНВЕРГЕНТНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
Компания IDC (консалтинг и исследования на рынке ИТ) делит рынок конвергентных (или интегрированных) систем на два сегмента:
1) интегрированные платформы - решения, в которых аппаратные компоненты инте-
ОБСЛУЖИВАНИЕ КЛАССИЧЕСКОМ И КОНВЕРГЕНТНОЙ ИНФРАСТРУКТУР
Классическая ИТ-инфраструктура
Производители оборудования
Администратор виртуальной инфраструктуры
Администратор серверной инфраструктуры
Администратор сетевой инфраструктуры
Администратор систем хранения данных
•Большое количество администраторов
для поддержки инфраструктуры •Отдельная техническая поддержка для каждого типа оборудования
Конвергентная инфраструктура
Производитель решения
Администратор системы
•Один администратор на систему
•Одна точка входа для технической поддержки
Рис. 2. Разница в обслуживании классической и конвергентной инфраструктур
грированы с программным функционалом для решения определенных задач (например, Oracle Exadata Database Machine);
2) интегрированные инфраструктуры - решения для построения конвергентной инфраструктуры для широкого спектра приложений и типов нагрузки. Примером таких систем является FlexPod Cisco/NetApp.
Компания Gartner (исследования и консалтинг на рынках информационных технологий) разделяет сегмент «Интегрированные инфраструктуры» на два типа:
1) Integrated infrastructure systems (IIS) - решения, где все аппаратные компоненты для разделяемой инфраструктуры поставляются как неделимый блок по одному каналу от одного вендора (например, Huawei FusionCube, VCE Vblock, HP ConvergedSystem);
2) Integrated reference architectures - решения, аналогичные IIS, в которых ком-
поненты заранее подобраны и разработаны для создания интегрированных решений, но допускается наличие различных каналов закупки (например, FlexPod компаний NetApp и Cisco).
ГИПЕРКОНВЕРГЕНТНАЯ ИНФРАСТРУКТУРА
Под гиперконвергенцией производители понимают еще большее упрощение компонентной базы системы. В конвергентной инфраструктуре каждый компонент является дискретным и может использоваться отдельно, тогда как гиперконвергентные решения базируются на программно-определяемой технологии. Такой технологией во многих решениях является программно-определяемая система хранения данных (software defined storage - SDS).
Внедрение программнопреде-ляемой системы хранения (SDS) данных позволяет использовать любой сервер с дисковыми ресурсами в качестве полноцен-
ной системы хранения данных (далее - СХД) с функционалом современной СХД: мгновенные снимки, репликация, многоуровневое хранение, отказоустойчивость на нескольких площадках, управление из одной консоли. В результате использование SDS предоставляет следующие возможности:
• общее хранилище для всех хостов на основе локальных дисков серверов;
• возможность использовать функции технологий VMware -vMotion и High Availability;
• полное дублирование хранилища за счет перекрестной репликации (диски «отзеркали-ваются» на другие виртуальные машины кластера);
• синхронная и асинхронная репликация на удаленные объекты позволяет обеспечить ката-строфоустойчивость и быстрое восстановление работоспособности;
• помимо отказоустойчивости на уровне сервера приобретает-
ся отказоустойчивость на уровне системы хранения данных;
• легкое возвращение физического сервера после его аварии обратно в структуру кластера, не затрагивая при этом работоспособность функционирующих приложений.
В результате гиперконвергентная инфраструктура представляет собой набор «кирпичиков», где каждый такой модуль уже содержит в себе основные компоненты ИТ: вычислитель (процессоры), хранилище данных (жесткие диски SAS, SATA или SSD) и инструмент для управления, а также комплектуется гипервизором (VMware, Hyper-V, FusionSphere ОС). Наращивание мощностей в такой системе производится добавлением «кирпичиков» (одновременно добавляются процессорные мощности и емкость) и занимает короткий промежуток времени.
В зависимости от производителя решения система из «кир-
пичиков» способна масштабироваться до определенного размера. Обычно при масштабировании коммутация между шасси производится с помощью внешних задублированных коммутаторов, соединяющихся по технологии Infiniband, 10 Gb Ethernet или 40 Gb Ethernet. При этом необходимости в построении отдельной сети хранения данных (storage area network, SAN) нет.
Для обеспечения отказо- и ка-тастрофоустойчивости «кирпичики» объединяются в кластер. Данные одного такого модуля доступны всем участникам кластера. Все множество «кирпичиков» управляется из единого интерфейса.
Среди минусов гиперконвергентных систем стоит отметить невозможность гранулярного апгрейда. Увеличение объема хранилища и повышение производительности являются критически важными пунктами для лю-
бой компании, но, если место на СХД-кластере подходит к концу, а вычислительных ресурсов более чем достаточно, потребуется увеличить общую вычислительную мощность, добавив новый «кирпичик».
ПРЕИМУЩЕСТВА КОНВЕРГЕНТНОЙ И ГИПЕРКОНВЕРГЕНТНОЙ ИНФРАСТРУКТУР
Главные преимущества конвергентных инфраструктур -это снижение затрат на ИТ и уменьшение времени, необходимого для запуска новых решений и услуг. Эксплуатация таких систем требует гораздо меньше человеческих ресурсов. Конвергентная (и гиперконвергентная) инфраструктура - это набор «кубиков», из которых можно строить свою информационно-управляющую систему, не заботясь о том, как устроена работа внутри данных модулей. Это также дает экономию времени и денег при внедрении новых информационных систем, позволяет унифицировать решения в зависимости от размера предприятий,упростить хранение и подсчет ЗИП.
Для управления и эксплуатации инфраструктуры нет необходимости в многочисленном программном обеспечении. Достаточно единого ПО, с помощью которого осуществляется управление всем комплексом - программной и аппаратной частью.
Все компоненты решения протестированы и оптимизированы для работы друг с другом, в особенности при решении конкретных задач. ■
ЛИТЕРАТУРА
1. Rational Enterprise Management (Рациональное управление предприятием): инф.-аналит. журнал. - 2014. - № 3.
2. Habrahabr. - Раздел ИТ-ГРАД. - [Электронный ресурс.] - Режим доступа: https://habrahabr.ru
REFERENCES
1. Rational Enterprise Management: Information and Analytical Journal. - 2014. - No. 3.
2. Habrahabr. - IT-GRAD Section. - [Electronic Source.] - See at: https://habrahabr.ru
