Сложившаяся в России ситуация с доступностью «железа» для создания и обновления ИТ-инфраструктуры привела к востребованности гиперконвергентного подхода. Это отметил проект GlobalCEO в своем материале о 5 ключевых трендах ИТ-рынка.
В статье мы раскроем тренд гиперконвенгенции.
Гиперконвергенция — это программно-управляемый подход к развертыванию и использованию инфраструктуры центра обработки данных. Виртуализация абстрагирует ресурсы, а программное обеспечение организует и определяет способы предоставления ресурсов рабочим нагрузкам.
Что собой представляет гиперконвергентная инфраструктура
Особенность гиперконвергенции в том, что ключевые программно-определяемые компоненты не привязаны к отдельным физическим устройствам. Ее основная идея — унификация и упрощение работы с инфраструктурой, путем уменьшения числа используемых сущностей. Все узлы такой инфраструктуры одинаковы как в плане компонентов, так и в плане ролей.
Гиперконвергентная инфраструктура построена из нескольких одинаковых узлов (серверов), объединяемых в горизонтально-масштабируемый кластер. В нем три традиционно разрозненных компонента объединены в единое программно-определяемое решение. Каждый из узлов содержит одинаковый набор сетевых компонентов и одновременно выполняет 3 функции:
хранение (Software Defined Storage);
сеть (Software Defined Networking);
вычисления (Software Defined Computing).
Для масштабирования гиперконвергентной инфраструктуры достаточно добавить дополнительный узел. А поскольку все узлы одинаковы, все функции и роли объединены, то управлять такой инфраструктурой может один специалист.
Гиперконвергенция решает две основные проблемы традиционных центров обработки данных: неоптимальную производительность и невозможность управления из единой точки. Цель гиперконвергентного подхода — предоставление масштабируемых виртуализированных ресурсов, управляемых из единой точки.
Архитектура
Архитектура гиперконвергентных решений достаточно проста.
Физический слой. В это слое находятся базовые физические элементы — серверы и организована их сетевая связность.
Кластерный слой. В этом слое работают службы обеспечения программно-определяемых слоев — SDS, SDN, SDC. Главная задача кластерного слоя — обеспечение резервирования элементов инфраструктуры вплоть до узлов. Процедура резервирования — failover происходит автоматически без участия человека. Этот слой формируется в виде работы кластерного ПО на каждом из узлов.
Слой хранения — SDS. Слой хранения формируется на основе ресурсных примитивов из кластерного слоя. Возможности слоя хранения обычно включают следующую функциональность:
компрессия и дедупликация;
внутренняя целостность данных;
клоны, снимки;
самовосстановление данных;
транзакционная целостность.
Слой сети – SDN. При создании новой виртуальной сети на каждом узле кластера создается программно-определяемый коммутатор.
Слой вычислений – SDC. Слой работает на базе гипервизора первого или второго типа. Гипервизор первого типа устанавливается поверх сервера без операционной системы и имеет прямой доступ к аппаратным ресурсам. Гипервизор второго типа – это приложение, установленное в операционной системе хоста.
Экземпляр SDC – виртуальная машина, являющаяся совокупной сущностью со следующими элементами:
CPU/RAM;
Виртуальные сетевые порты (подключенные к слою SDN);
Виртуальные дисковые устройства (подключенные к слою SDS).
Гиперконвергенция vc конвергенция
Традиционная конвергентная инфраструктура (CI) — это подход, который позволяет создавать системы из разнородных компонентов. Подход возник как решение, снижающее сложность управления отдельными изолированными компонентами ИТ-инфраструктуры. Как правило, конвергентная среда включает в себя сервер, устройство хранения данных, сетевое оборудование и ПО. Компоненты разделены исходя из ролей, которые они выполняют. Каждый из них имеет собственные интерфейсы управления, концепции и API. Конвергенция объединяет эти компоненты в единую интегрированную систему. Такой подход экономит время на проектирование и установку системы и гарантирует определенный уровень надежности и предсказуемости.
Тем не менее компоненты CI-инфраструктуры являются отдельными и могут быть разделены при необходимости. Они сконфигурированы и настроены для совместной работы и управляются как единое целое, но их функциональные возможности не объединены вместе. Такая конструкция позволяет индивидуально настраивать систему, но со временем может также повысить сложность управления ею.
В целом конвергенция помогает решить проблемы совместимости, ускорить развертывание и немного снизить затраты. Однако она не может помочь добиться однородности элементов инфраструктуры. При конвергентном подходе у серверов, СХД, оборудования и многочисленных программных компонентов есть отдельные интерфейсы, API и так далее. Большое количество разнородных элементов приводит к дискретности, которая лишь увеличивается. Это усложняет эксплуатацию инфраструктуры и требует привлечения узких специалистов.
В результате эволюции конвергентного подхода появилась гиперконвергентная инфраструктура. В ней роли вычислений, хранения и сетевых ресурсов выполняются всеми элементами сразу. Это более однородная среда, управление которой происходит из единого интерфейса.
Схематичное сравнение конвергентной и гиперконвергентной инфраструктур.
В HCI функциональные возможности сетевых функций, хранения и вычислений не просто объединены, но и глубоко интегрированы. Их невозможно разделить, и они управляются и масштабируются как единое целое. Вдобавок в гиперконвергентной инфраструктуре практически отсутствует дискретность. Таким образом, на изменения требуется меньше времени и ресурсов.
Преимущества гиперконвергенции
HCI-подход способен справиться с ограничениями конвергенции: высокой стоимостью оборудования, сложностью масштабирования, необходимостью большого числа персонала и оплаты его труда.
Единая интегрированная система. В гиперконвергентной инфраструктуре все аппаратные и программные компоненты интегрированы в единую систему. Это снижает сложность, упрощает управление и устраняет необходимость в отдельных аппаратных компонентах.
Экономичность. Снижение эксплуатационных расходов и как следствие стоимости владения — TCO.
Масштабируемость. HCI позволяет быстро выделять и масштабировать ресурсы в зависимости от текущих задач.
Отсутствие дискретности. Меньшее число компонентов означает, меньше потенциальных проблем с оборудованием.
Отсутствие привязки к определенному оборудования — vendor lock-in. Поскольку гиперконвергенция на 100% определяется программным обеспечением, нет привязки к собственному оборудованию.
Какие проблемы решает гиперконвергенция в 2024 году
Корпоративные пользователи привыкли использовать High-End-оборудование. Однако в текущих реалиях именно с ним связано больше всего проблем. Согласовать с производителем проектные цены и легально ввезти такое «железо» в Россию невозможно. Оборудование, ввезенное по серым схемам, поставляется дольше и обходится дороже. При этом применение оборудования без поддержки производителя может быть нецелесообразным из-за проприетарных интерфейсов взаимодействия.
Гиперконвергентные платформы решают эту проблему за счет отсутствия привязки к конкретным производителям оборудования. Клиенты могут самостоятельно выбирать поставщиков и использовать стандартные или commodity-серверы для решения своих задач. Такое решение универсально и легко заменяемо, а его цена намного ниже, чем у популярных вендоров платформ виртуализации, что позволяет компаниям сократить расходы.
В силу своей сложности, обслуживание конвергентной инфраструктуры требует большого числа высококвалифицированных системных администраторов, способных поддерживать ее бесперебойную работу.
Начиная с 2022 году добавились новые проблемы — невозможно поставить оборудование на вендорскую поддержку, что приводит к вороху потенциальных проблем в процессе эксплуатации и, как следствие, увеличению стоимости владения — TCO.
Гиперконвергентная инфраструктура может быть создана на базе программно-аппаратных комплексов российского производства. А российские вендоры предоставляют техническую поддержку.
Области применения HCI-решений
Гиперконвергентные платформы предназначены для тех же задач, что и традиционная инфраструктура. Однако преимущества гиперконвергенции особенно хорошо раскрываются в следующих сценариях.
Облачная инфраструктура
HCI — идеальное решение для развертывания отдельного «облака в коробке». Это может быть как отдельное частное облако, так и интегрированное с публичным.
Базы данных
HCI — отлично подходят для работы с базами данных, особенно там, где требуется высокая производительность и надежность.
Пограничные вычисления
Гиперконвергентные платформы — идеальное решение для пограничных вычислений, требующих глубокой интеграции, масштабируемости и высокой производительности для сбора, хранения и обработки больших объемов данных.
Гиперконвергентная платформа vStack HCP
Мы создали платформу vStack HCP. Она находится в промышленной эксплуатации с 2019 года и обладает функциональностью для внедрения в энтерпрайз-сегменте. При этом платформа отличается легковесностью и высокой производительностью.
Ключевые характеристики vStack HCP:
экономическая эффективность (CPU overcommit) в вычислительном слое — 900%;
создание виртуальных машин с гибкой кастомизацией;
широкий выбор отечественных и западных гостевых операционных систем;
развертывание на отечественном и западном оборудовании.
Платформа востребована у корпоративных заказчиков и облачных провайдеров.
Решение vStack уже востребовано не только в России, но и в ближнем зарубежье. Казахский провайдер CloudTek в 2023 году перешел с VMware на vStack и развернул свои облачные ресурсы. А российский провайдер Датафорт в 2024 году создал ней платформу BeeCloud Stack.