Еще недавно выбор архитектуры для корпоративного ЦОДа сводился к трем вариантам: традиционная, конвергентная и гиперконвергентная модели. Теперь в списке появился новый участник — компонуемая (composable) модель.
Компонуемая архитектура: взамен или в дополнение?
Чтобы лучше понять, какое место отводится компонуемой архитектуре на рынке, необходимо сразу назвать ее главный признак. Хотя ее реализация требует применения определенного оборудования, весь смысл новой архитектуры заложен в ее программной части. Именно благодаря новым программным решениям не только новое оборудование, но и уже имеющееся на рынке приобретают новое качество.
Если рассматривать в общем, компонуемая архитектура является логическим следствием развития всех предыдущих моделей. Она объединяет в новом решении особенности, свойственные уже существующим решениям, и нацелена на то, чтобы предоставлять их наподобие облачных услуг.
Рассмотрим для начала характерные признаки уже существующих архитектур.
Первая — это ИТ-инфраструктура традиционного типа, получившая широкое распространение и активно используемая до сих пор в корпоративных ЦОДах. Она представлена оборудованием трех типов — вычислительные серверы, хранилища данных и коммуникационные средства сетевой поддержки. (Имеется также инженерная инфраструктура — энергоснабжение, безопасность и пр., которая едина для всех существующих архитектур).
Главное отличительное свойство традиционной модели — высокая управляемость системных ресурсов. Она обеспечивает необходимую производительность, позволяет выстраивать любые конфигурации оборудования, формируя собственный аппаратный ИТ-ландшафт. Это — лучшее решение, когда требуемая вычислительная нагрузка известна заранее, и она не меняется со временем, что освобождает от необходимости задумываться о модернизации или масштабировании. Однако внесение любых изменений в конфигурацию, выстроенную по традиционной архитектуре, требует повышенных затрат и не отличается гибкостью. Для многих компаний, особенно тех, кто испытывает сезонные колебания нагрузки, это уже неэффективно.
Решить выявленные проблемы должна была новая модель — конвергентная инфраструктура (CI). Изделия отличались от традиционного типа тем, что перечисленные системные компоненты стали компоноваться вместе — внутри стандартной стойки или модуля. Новая ИТ-инфраструктура поступала к заказчикам в сборе, как единое целое, и была сразу готова к работе. Это позволило значительно упростить развертывание и управление системными ресурсами, но при этом пришлось пойти на утрату гибкости в комплектации. Масштабировать приходилось крупными модулями, хотя это — тоже хорошее решение для некоторых заказчиков.
Значительно больше возможностей дала следующая модель — гиперконвергентная инфраструктура (HCI). В этом решении все системные элементы ЦОДа были объединены в одном общем устройстве. Это позволило более значительно упростить управление инфраструктурой, ввести стандартизацию, открыть пути для развития программно-определяемых компонентов ЦОДа, внедрения средств аналитики и оценки эффективности работы и т. д. Объединяя несколько HCI-устройств в кластеры, стало возможным создавать управляемые программно-определяемые сети и хранилища данных.
Переход на HCI-инфраструктуру позволил повысить операционную эффективность и снизить совокупную стоимость владения ИТ-оборудованием. Но обнаружились и непредвиденные трудности.
Например, они возникли при эксплуатации ИТ-систем реального времени, где требуется гарантировать минимальные задержки. Другой пример связан с пониженной, по сравнению с традиционной архитектурой, производительностью прикладных программ. Высказывались также разочарования относительно ограничений по масштабированию оборудования, когда требовалось нестандартное распределение рабочей нагрузки между, например, вычислительными и сетевыми компонентами.
Нельзя сказать, что вендоры HCI-оборудования не обращали внимание на отзывы реальных потребителей. Прежние недостатки компенсировались путем внесения большего разнообразия в продуктовые линейки. Однако обеспечить гибкость, которую хотели заказчики, HCI-модель не позволяет.
Многие проблемы из прошлого обещает решить ИТ-архитектура нового типа, получившая название компонуемой. Ее главным отличием стал переход на полностью программно-определяемые системные ресурсы, их полномасштабное управление через стандартизованные API. Фактически центральный контроллер управляет теперь не аппаратными компонентами ИТ-инфраструктуры, а их информационными образами, открывая принципиально новые возможности для применения этого оборудования.
Практика эффективного использования компонуемой инфраструктуры находится сейчас на стадии своего развития. Прежде всего это затрагивает обновление прикладного ПО — оно «учится» самостоятельно определять необходимые системные ресурсы и выполнять их перенастройку. Положительный эффект может быть достигнут за счет роста производительности, реализуемого благодаря возможности работы на выделенных устройствах, а таже за счет активного использования виртуального хостинга, когда каждая ВМ может микшировать под себя ресурсы, добиваясь оптимальной конфигурации.
Согласно опросу IDC, переход на компонуемую инфраструктуру интересен заказчикам по разным причинам. Она позволяет повысить продуктивность работы ИТ-персонала (55%), загрузку вычислительных серверов (46%) и систем хранения (36%), улучшить гибкость принимаемых бизнес-решений (44%) и сократить время вывода новых продуктов на рынок (36%).
Особенности применения компонуемой инфраструктуры
Главная особенность компонуемой архитектуры состоит в том, что физические ресурсы хранения, вычислений и поддержки сети рассматриваются как программные сервисы. Управление ими осуществляется через API, поддерживаются любые варианты доступа. Системные ресурсы могут рассматриваться как выделенные, виртуализированные или контейнернизированные.
Это дает возможность более эффективного применения оборудования. Например, компонуемая инфраструктура позволяет выстроить частное облако с соблюдением привязки к определенному оборудованию. Это позволяет соблюсти требования регулятора, когда он обязывает размещать определенную рабочую нагрузку изолированно от других ресурсов.
Другие примеры применения — запуск приложений аналитики или поддержка Интернета вещей. Эти прикладные системы требуют поддержки высокой скорости потоковой передачи данных и соблюдения требований очередей данных, поступающих от многочисленных конечных устройств, обрабатывая их в реальном времени.
Еще одна привлекательная особенность компонуемой архитектуры — это возможность предоставлять системные ресурсы по типу облачных сервисов. Их можно разделить по частям, после чего приложения будут добавлять их на лету в зависимости от текущей нагрузки. При высвобождении эти ресурсы автоматически возвращаются в общий системный пул и могут использоваться повторно уже другими приложениями.
Компонуемая инфраструктура и идеальный ЦОД
Нередко можно услышать мнение, что главным назначением компонуемой архитектуры является строительство универсального программно-управляемого ЦОДа. За счет полной дезагрегации системных ресурсов на физических носителях создается развернутый пул, из которого приложения смогут выбирать и подключать все необходимое: физические серверы, ВМ, контейнеры.
Управление в идеальном ЦОДе похоже на то, как сейчас работает компоновщик Docker Composer. Сначала создаются сценарии (шаблоны) для управление контейнерами. Затем с их помощью развертываются дополнительные элементы инфраструктуры по требованию. Чтобы получить результат, достаточно запустить сценарий на исполнение.
Добиться такой же гибкости при использовании HCI невозможно. Управлением ресурсами и виртуализацией в HCI занимается гипервизор, в распоряжение которого поступают только модули с заранее сконфигурированным набором ресурсов. Поэтому гибко масштабировать их по частям невозможно.
В компонуемой модели все физические компоненты могут масштабироваться по отдельности, без необходимости связанного масштабирования других компонентов, находящихся на том же физическом носителе.
Продуктовый рынок компонуемой архитектуры
HPE Synergy. Эта система — пионер рынка компонуемой инфраструктуры. Она появилась в продаже в 2015 г. и ныне установлена у более чем 3000 заказчиков.
HPE Synergy Frame представляет собой серверный модуль размером 10U. Система умеет предоставлять функционал оборудования, входящего в ее состав, как код. В ней реализован гибкий сетевой интерконнект, предоставляющий доступ к вычислительным ресурсам, системам хранения и коммутации. Их можно не только применять, но и переназначать.
Благодаря модулю HPE Synergy Frame Link можно масштабировать готовую инфраструктуру, подключать несколько модулей HPE Synergy Frame в кластер и обеспечивать целостность управления всей выстроенной подсетью.
HPE Synergy Frame также предоставляет средства для мониторинга состояния выполняемых операций, автоматически выдает отчетность об использовании ресурсов, текущем состоянии системы или домена. Вся собранная информация о работе подсистем накапливается в HPE Synergy Composer. Встроенные средства управления инфраструктурой реализованы на базе HPE OneView.
Модульные серверы Cisco UCS серии M. В этих решениях Cisco сделала упор на привлечение заказчиков уникальной возможностью запуска приложений и услуг по модели облачного сервиса.
О том, какое место она занимает на рынке, пока нет полных сведений. В то же время накоплено немало свидетельств того, что решения Cisco серии M нашли активное применение у многих других вендоров через OEM. Например, они входят в состав Cisco Unified Compute Platform, которая представлена в конвергентных системах Dell EMC VxBlock, IBM VersaStack и NetApp FlexPod.
Модульные блейд-серверы Dell EMC MX7000. Dell EMC вышла на рынок производителей оборудования для компонуемой архитектуры одной из последних. В 2018 г. она предложила рынку платформу Dell EMC MX7000, отнесенную ею к «кинетическому» (kinetic) типу. Он позволяет формировать гибкие по наполнению пулы системных ресурсов, набирая их из доступных физических серверов и хранилищ. В результате такого подхода с одного ведущего шасси" можно централизованно управлять набором других (до 20) подключенных модулей. Это позволяет сформировать в общем итоге кластер, содержащий до 160 серверов.
Внутри модулей MX7000 размера 7U можно монтировать серверы Dell PowerEdge MX
Lenovo TruScale. В феврале 2019 г. Lenovo объявила о выпуске комплексного решения TruScale типа «инфраструктура как услуга». Продукт предоставляет заказчикам возможность оформления подписки на инфраструктурные услуги, которые предусматривают установку по выбранному заказчиком месту ИТ-оборудования и получения услуг ЦОДа по сервисной модели без покупки аппаратных средств.
Заказчики могут выбирать для аренды любые вычислительные серверы ThinkSystem и оборудование для хранения данных из линейки Lenovo. Вендор берет на себя все остальные задачи: расчет проекта по заданным характеристикам, обучение специалистов заказчика и пр. Lenovo также подключает оборудование к дата-центру заказчика и осуществляет его дистанционное управление, берет на себя задачи масштабирования.
Western Digital OpenFlex. Используя накопленный в сфере СХД опыт и применяя его на ниве компонуемой архитектуры, Western Digital делает акцент прежде всего на функции программно-определяемого масштабирования ресурсов хранения. Особенность анонсированного компанией в августе 2018 г. решения OpenFlex состоит в том, что этот продукт позволяет практически мгновенно наращивать ресурсы хранения данных посредством программных запросов с применением технологии NVMe-over-Fabrics (NVMe-oF). Такое сочетание обеспечивает высокую производительность и эффективность подключения между СХД и вычислительными серверами.
Используя Kingfish API, создаются пулы флэш- и дисковой памяти из элементов программно-компонуемой инфраструктуры. Открытость платформы OpenFlex делает ее независимой от производителя.
Стартапы. Высокая инновационность ниши компонуемой архитектуры привлекает не только хорошо известных вендоров, но и стартапы. Так, компания Liqid разработала коммуникационную платформу Liqid Fabric, позволяющую динамически собирать набор системных ресурсов из доступного пула CPU, GPU, FPGA, NVMe и NICs. В новом программном решении используются различные коммуникационные каналы: PCIe Gen 3, PCIe Gen 4, Ethernet, Infiniband и будущие интерфейсы Gen-Z, что обеспечивает высокую эффективность. Клиентом Liqid уже стала телекоммуникационная компания Orange Silicon Valley.
Другой пример — стартап DriveScale. Он предлагает программную платформу, позволяющую сформировать собственную инфраструктуру из бездисковых вычислительных узлов и распределенного массива серверов флэш- и дискового хранения. Все коммуникации массива обслуживает Ethernet-коммутатор. Оркестрация подключенных ресурсов и их мониторинг возложены на программу DriveScale Composer, которая осуществляет управление через прямые запросы к аппаратным и виртуальным ресурсам. А общее управление серверами DriveScale доступно через облачный портал по модели SaaS.
