Гиперконвергентность

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 14:49, 11 декабря 2016.

Гиперконвергентность (HCl) - изначальная интеграция в одно целое двух и более разнородных компонентов. Под гиперконвергентностью имеются в виду гиперконвергентные системы хранения, однако для краткости упоминание о них опускается.

Система Lenovo Converged HX Series с программным обеспечением Nutanix

В узком смысле гиперконвергентность — это программно определяемый подход к управлению хранением, объединяющий средства хранения, вычислительные мощности, сетевые ресурсы и технологии виртуализации в одном физическом устройстве, управление которым осуществляется как единой системой. В широком смысле гиперконвергентность — это объединение вычислительных мощностей, сетевых ресурсов и средств хранения с использованием стандартных компонентов x86 в качестве общих строительных блоков, при этом интеллект больше не привязан к отдельным физическим устройствам — все функции центра обработки данных выполняются как программное обеспечение на гипервизоре.

Гиперконвергенция предлагает полноценную альтернативу традиционной модели использования выделенных систем хранения. Она предполагает отказ от отдельного уровня хранения, что рассматривается как одно из ключевых преимуществ HCI. Гиперконвергенция позволяет упростить архитектуру вычислительных систем за счет отказа от отдельного уровня хранения.

Общая информация

В отличие от прежних архитектур, гиперконвергентная не приводит к образованию изолированных островков хранения. Чтобы каждый сервер мог воспользоваться ресурсами хранения на других системах, она опирается на программно определяемые решения в области хранения (Software-Defined Storage, SDS).

Гиперконвергентная система представляет собой объединённые в одном корпусе сервер, систему хранения данных и сетевой коммутатор. Однако самой главной частью является адаптированное ПО, включая контроллеры. Это некое массовое устройство, не требующее наладки и доводки, обладающее широчайшей совместимостью и универсальное в применении. Гиперконвергентые системы пользуются всё большей популярностью. Многие компании малого и среднего уровня, не имеющие больших штатов IT-специалистов, с помощью подобных систем очень быстро разворачивают компактные, недорогие и очень гибко масштабируемые системы хранения и обработки данных.

Гиперконвергентные решения выделяются улучшениями на уровне программного контролера, что позволяет легко их масштабировать. Для увеличения емкости и производительности нужно добавить новый блок. Вместо усиления мощности за счет увеличения числа дисков, количества памяти или процессоров, производительность увеличивается за счет добавления большего числа модулей.

Таким образом, гиперконвергентная инфраструктура – это инфраструктура, в которой вычислительные мощности, хранилища, серверы, сети объединяются в одно целое с помощью программных средств, а управление ими происходит через общую консоль администрирования. По этой причине вместо команды IT-специалистов для управления хранилищами данных и серверным оборудованием порой достаточно одного системного администратора.

Гиперконвергентная архитектура

Гиперконвергентная архитектура

Гиперконвергентные системы обычно состоят из нескольких физических модулей, объединяемых в горизонтально масштабируемый кластер. Каждый из них содержит вычислительное ядро, ресурсы хранения, сетевые компоненты и гипервизор. Наличие гипервизора не является обязательным, но он имеется во всех основных продуктах известных производителей, причем часто можно выбрать из двух и более гипервизоров.

Отдельное устройство имеет от одного до четырех узлов, каждый из которых представляет собой самостоятельный сервер с процессором и памятью в общем шасси. Гиперконвергентные кластеры обычно содержат от 4 до 64 узлов, хотя некоторые производители не указывают конкретных пределов масштабируемости. Для того, чтобы узлы могли совместно использовать ресурсы хранения, применяется программное обеспечение для создания виртуальной сети хранения или кластерная файловая система. Программное обеспечение для реализации гиперконвергентной инфраструктуры может предлагаться как отдельно, так и предустановленным на физические устройства.

Недостаток при покупке ПО - заказчику придется отдельно приобретать оборудование и затем самостоятельно его устанавливать. Преимущество - возможность самостоятельно выбирать аппаратное обеспечение (в отличие от приобретения готовых устройств с предустановленным ПО).

В основном на рынке предлагаются полностью готовые самодостаточные вычислительные системы. Чаще всего поставщики разрабатывают свое собственное программное обеспечение для реализации функций хранения и управления, либо эти функции выполняются как виртуальная машина на используемом гипервизоре. Во многих продуктах используется виртуальное устройство хранения (Virtual Storage Appliance, VSA) для объединения ресурсов хранения в общий пул. Другой подход состоит в использовании платформы VMware EVO:RAIL, в которой функции хранения и управления интегрированы в соответствующий гипервизор.

Позволяя избавиться от выделенной сети хранения, гиперконвергентная инфраструктура реализует виртуальную сеть хранения (Virtual SAN, VSAN). Обычно такая SAN предполагает использование VSA в виде виртуальной машины. Виртуальное устройство хранения предоставляет функции контроллера хранения для гипервизора в кластере. Ресурсы хранения физического узла предоставляются VSA. Группа VSA создает виртуальную сеть хранения. Исключением является реализация VSAN компании VMware. Сервисы хранения расположены в ядре vSphere, так что решение полностью интегрируется в vSphere.

Поставщики гиперконвергентных систем

Крупным поставщиком гиперконвергентной инфраструктуры является компания VMware. Как в случае с традиционными инфраструктурами, стоимость гиперконвергентной инфраструктуры может варьироваться в зависимости от используемого гипервизора. Инфраструктура на VMware vSphere или Microsoft Hyper-V может стоить достаточно дорого, а вот Nutanix поддерживает KVM. Также крупным поставщиком является Simplivity.

Сравнение поставщиков

Таблица №1. Сравнительные характеристики основных поставщиков HCl
Возможность Simplivity VMware

EVO:RAIL

! Nutanix
Гиперконвергентность на серверах

x86 servers

Да Ограничено одной конфигурацией Да - на множестве моделей
Software-defined Нет Да Да
Поддержка множества гипервизоров Нет Нет Да
Локальность данных и многоуровневость Нет Нет Да
Пользовательский интерфейс HTML5 Нет Некоторые Да
Неограниченная масштабируемость Нет Нет Да
Автоматизация и аналитика с открытым интерфейсом Нет Нет Да
Управление нативными данными (снэпшоты/клоны) Да Нет Да
Возможность использования в облаке Да Нет Да
Самовосстановление с возможностью обновления без прерывания функционирования Нет Да Да
Линейное масштабирование Нет. Максимальный размер кластера - от 4 до 8 узлов Да. Емкость прирастает по 4 узла сразу.

Максимум —16 узлов в кластере.

Да. По одному узлу за раз без ограничений в размере кластера.
Одна платформа для всех загрузок Нет. Эталонные архитектуры недоступны для многих приложений Нет. Не рекомендуется для загрузок Tier 1. Да.
Восстанавливаемость распределённой системы Нет Нет Да

Примеры гиперконвергентных систем

10 новых гиперконвергентных систем 2016 года:

  • Lenovo Converged HX Series
  • Cisco HyperFlex
  • Обновление серии XC от Dell
  • EMC VxRail
  • Lenovo HX2000 + Nutanix Xpress
  • Nutanix Acropolis
  • Oracle SuperCluster M7
  • ZeroStack Cloud Platform
  • Atlantis HyperScale CX-4
  • HPE ProLiant DL380

Сравнение гиперконвергентных систем и конвергентных решений

Важным отличием между этими системами является то, что в конвергентной инфраструктуре каждый компонент в строительном блоке является дискретным и может использоваться отдельно. Что касается гиперконвергентной инфраструктуры, то это программно-определяемая технология, потому все компоненты интегрированы. Такие системы построены чаще всего на базе систем хранения данных и в качестве вычислительного модуля используют отдельный сервер Х86, который подключен с помощью канала 10 ГБит/с.

Разница между гиперконвергентными системами и просто серверами, оснащенными дисковыми массивами, заключается в инжиниринге и ПО. Гиперконвергентные решения отличаются улучшениями на уровне программного контролера, и это позволяет без труда масштабировать данные системы. Чем больше устройств добавляется, тем большую производительность и емкость получается на выходе. Вместо увеличениямощности за счет добавления большего числа дисков, памяти или процессоров появляется возможность увеличивать производительность за счет добавления большего числа модулей.

Помимо упрощенной архитектуры в гиперконвергентной системе более простая модель администрирования. Гиперконвергентные системы управляются через единую систему. Вместо большого количества приложений и группы IT-администраторов для управления массивом данных, виртуализацией и серверным оборудованием, полным гиперконвергентным стеком может управлять всего одна команда (иногда один системный администратор).

Переход на гиперконвергентные системы

Имеется два подхода к переходу на гиперконвергентные системы. Вы можете купить предварительно собранные системы у производителей Nutanix, SimpliVity или Scale Computing, или же построить свою собственную систему. Такие решения как VMware VSAN и HP StoreVirtual позиционируются как оптимальный вариант для заказчиков, стремящихся получить больше контрольных точек при разработке гиперконвергентных систем.

Достоинства и недостатки

Преимущества конвергентных систем проистекают из суммы двух компонентов: аппаратной начинки и программного обеспечения.

  • Простота архитектуры и управления
  • Сокращение непроизводительных издержек
  • Упрощенное взаимодействие с пользователями в условиях среды с высоким уровнем визуализации
  • Низкая стоимость
  • Высокая автоматизация и управление на основе заданных правил позволяют гибко и легко управлять распределением ресурсов и рабочей нагрузки
  • Сокращение числа управляемых систем

Один гиперконвергентный узел объединяет вычислительные ресурсы и ресурсы хранения данных, что следовательно ведет к уменьшению числа отдельных устройств и, как следствие, уменьшению количества объектов, которые надо покупать, устанавливать и обслуживать. Помимо этого более легкому развертыванию и обслуживанию гиперконвергентных устройств способствует то, что они базируются на стандартных серверных компонентах. И наконец, наличие во многих решениях интегрированных инструментов управления упрощает задачи администрирования.

  • Упрощение масштабирования

Гиперконвергентные системы рассчитаны не на вертикальное, а на горизонтальное масштабирование.

  • Повышение производительности

Практически все гиперконвергентные устройства содержат флеш-накопители. Они отличаются от флеш-массивов тем, что находятся внутри физического сервера, обеспечивая меньшую — по сравнению с внешними системами хранения — задержку.

Недостатки

  • Невозможность гранулярного обновления или настройки системы

Рост хранилища данных и повышение производительности являются критически важными пунктами для любой компании. Если емкость системы хранения данных кластера практически закончилась, однако по вычислительным ресурсам еще есть хороший запас, то вам все же придется увеличить общую вычислительную мощность путем добавления новых устройств. Точно также, если требуется настроить конфигурацию дисков хранилища для определенного приложения, это может стать проблемой. Исключение состоит в построении собственной платформы. Возможно добавить только систему хранения данных или только вычислительную мощность при выборе подхода VSAN.

Источники

  • Журнал сетевых решений LAN [Электронный ресурс]: Гиперконвергенция: ИТ-инфраструктура на раз, два, три / Дата обращения: 11.12.2016. - Режим доступа: http://www.osp.ru/lan/2016/05/13049349/
  • Global CIO. Официальный портал ИТ-директоров [Электронный ресурс]: На стыке технологий: конвергентные и гиперконвергентные системы / Дата обращения: 11.12.2016. - Режим доступа: http://www.globalcio.ru/workshops/1555/
  • Хабрахабр [Электронный ресурс]: Наступление эпохи гиперконвергентности / Дата обращения: 11.12.2016. - Режим доступа: https://habrahabr.ru/company/emc/blog/259447/
  • ChannelForIT [Электронный ресурс]: Гиперконвергентные системы: что нужно знать / Дата обращения: 11.12.2016. - Режис доступа: http://channel4it.com/publications/Giperkonvergentnye-sistemy-chto-nuzhno-znat--2140.html#
  • Хабрахабр [Электронный ресурс]: Немного о конвергентной (и гиперконвергентной) ИТ-инфраструктуре / Дата обращения: 11.12.2016. - Режим доступа: https://habrahabr.ru/company/it-grad/blog/281813/
  • RadiusGroup [Электронный ресурс]: Обзор и сравнение гиперконвергентных платформ: Nutanix, VMware EVO: RAIL или Simplivity? / Дата обращения: 11.12.2016.- Режим доступа: http://radiusgroup.ru/home/news/partner-news/item/332-sravnenie-nutanix-vmware-simplivity.html
  • CRN ИТ-Бизнес [Электронный ресурс]: Десять лучших гиперконвергентных решений 2016 года / Дата обращения: 11.12.2016. - Режим доступа: https://www.crn.ru/news/detail.php?ID=112462