Технология VMware vSAN как элемент гиперконвергентной системы для облачных провайдеров

Технологии
08.10.2018
90
10 min

Технология VMware vSAN как элемент гиперконвергентной системы для облачных провайдеров

#kubernetes #vsan

Технология VMware vSAN как элемент гиперконвергентной системы для облачных провайдеров

Технология vSAN является одним из элементов гиперконвергентной системы от VMware, которую активно используют

облачные провайдеры

для создания отказоустойчивой, гибкой и масштабируемой услуги по аренде

виртуальной инфраструктуры (IaaS)

. Но прежде чем приступить к обсуждению данной технологии, предлагаю расставить все точки над i в терминологии и немного поговорить об истории развития подходов к построению инфраструктуры от классической трехуровневой архитектуры до гиперконвергентных систем.


Подходы к построению инфраструктуры

Классической на данный момент можно считать инфраструктуру, состоящую из трех компонентов:


Подобный ландшафт прочно укоренился как стандарт в центрах обработки данных и корпоративных развертываниях разного масштаба. Схема проверена временем, но не лишена очевидных недостатков:


Понятие конвергенции сводится к простой идее: консолидация ролей для решения различных задач в рамках единой структуры. Этот подход зародился еще в середине прошлого века в средах передачи данных, объединив в рамках одних линий связи передачу разных типов трафика. Вендоры по-своему трактуют данное понятие, обычно закладывая в него те или иные сильные стороны своих продуктов, но смысл от этого не меняется: конвергентный подход (интегрированный – по версии Gartner) к инфраструктуре нацелен на минимизацию издержек во внедрении, обслуживании и скорости развертывания путем объединения ролей в рамках единой системы, которая управляется из единого интерфейса. Один из представителей вышеописанного подхода –

Cisco UCS

, совмещающий в рамках единого решения доступ как к вычислительным мощностям, так и к системе хранения с обслуживающей сетью. Управление решением осуществляется из единого Cisco UCS Manager, который дает возможность настроить любой модуль в системе – от сети до серверных профилей, которые позволяют в считанные секунды настроить новые серверы. В плане масштабируемости подобные системы не так гибки, как классическая инфраструктура, но по простоте наращивания тех или иных ресурсов сравнивать их нельзя. Если вы достигли предела производительности СХД в рамках всего шасси, можно увеличить ресурс, подключив к фабрике еще одно решение. В кратчайшие сроки вы получите готовый для работы продукт, управляемый все из того же менеджера. Это делает подобные системы крайне удобными в обслуживании, масштабировании и внедрении, а также дает большую гибкость в выделении ресурсов и плотность вычислительных мощностей. Отличия конвергентной структуры от гиперконвергентной (HCI) в том, что первая собрана вендором, преднастроена и совмещает в себе все необходимые компоненты для развертывания служб и управления. В гиперконвергентной же структуре средствами программного обеспечения система собирается из различных блоков, в роли которых часто выступают классические стоечные серверы. Подход HCI базируется на идее Software-defined datacenter (SDDC), где все компоненты классической архитектуры виртуализированы и предоставляются «как сервис». Это дает колоссальные возможности в гибкости настройки, удобстве масштабирования и управлении системой в целом. На практике данный подход, на примере продуктов VMware, выглядит следующим образом:

Hyper-Converged Infrastructure

То есть берется необходимое под проект количество серверов, на которые устанавливаются гипервизоры, настраиваются программные хранилища и разворачиваются средства оркестрации.

Технология vSAN

Одним из лидеров в области предоставления программного обеспечения для создания гиперконвергентных программноопределяемых ЦОД являет компания VMware, а vSAN дополнил корзину продуктов компании в части software-defined storage. vSAN полностью интегрирован в гипервизор VSphere, не требует сторонних средств для развертывания и позволяет превратить стоечные серверы различной модификации в единый центр обработки данных без необходимости использования отдельных СХД или построения сети передачи данных. Простыми словами: vSAN создает из локальных дисков различных серверов X86 единый datastore на весь кластер VSphere, доступный всем участникам (хостам) объединенной системы, а также обеспечивает отказоустойчивость решения.

Технология vSAN

С помощью vSAN на серверах создаются от 1 до 5 дисковых групп на сервер, которые включают в себя один обязательный SSD на группу для кеширования (cache tier) и до 7 дисков под данные (capacity tier). Дисковые группы на разных хостах виртуализации собираются в единое распределенное на весь кластер хранилище. Начиная с версии 6.0 также поддерживается All-flash-реализация. Развернув кластер vSphere с технологией vSAN, мы получаем гибкую, отлично масштабируемую и достаточно простую в настройке и обслуживании систему, администрирование которой происходит из единого интерфейса. За управление vSAN отвечает компонент Storage Policy Based Management, в котором создаются политики, определяющие уровень отказоустойчивости и производительности. Политики мы можем применить точечно для каждой ВМ, определив необходимый уровень распространения данных по кластеру. Накопители отдаются контроллером в режиме passthrough, без необходимости создания raid-массива. Конечно, никто не запретит развернуть систему и добавить, к примеру, raid-10 как capacity-диск в дисковую группу, но тогда попросту теряется часть накопителей, так как отказоустойчивость и логика повышения производительности системы хранения заложены в механизмы vSAN. Кроме того, есть риск потерять поддержку со стороны VMware. Отказоустойчивость в vSAN строится по следующему принципу: вы определяете для ВМ

Number of failures to tolerate

, который по умолчанию равен 1 и обозначает количество хостов, падение которых не скажется на работоспособности данной ВМ. Сам же механизм распределения данных ВМ по кластеру vSAN определяется параметром

Failure tolerance method

, который описывает логику обеспечения отказоустойчивости. На данный момент используются два варианта:


Этим возможности vSAN в плане отказоустойчивости не ограничиваются. Можно объединять хосты в так называемые домены (fault domain), настраивая отказоустойчивость не просто на уровне хостов, но и на уровне целой группы, которая, к примеру, может формироваться на основе принадлежности к стойке. Функциональность vSAN может удовлетворить любого конечного пользователя продукта – от корпоративного сегмента до

облачных провайдеров

. Механизмы дедупликации и сжатия позволяют серьезно сэкономить на полезном пространстве, а технология кеширования значительно повысит производительность операций ввода/вывода. Нужно учесть, что для All-Flash-решений весь cache tier отдан на запись, так как производительность твердотельных накопителей позволяет отказаться от отдельного кеша на чтение. В гибридной структуре соотношение кеша 70/30 в пользу чтения. vSAN тесно интегрирован с гипервизором vSphere, так что нам доступны все его технологии, такие как HA, vMotion и прочие возможности, в смежной работе.

Кому могут быть интересны гиперконвергентные решения?

Беря во внимание горизонтальную концепцию масштабирования гиперконвергентных систем на основе технологий VMware и параллельного наращивания производственных мощностей и объемов хранения, самым очевидным применением vSAN видится

инфраструктура виртуальных рабочих столов

, VDI. Данная концепция наращивания идеально впишется в дизайн технологии, а простота масштабирования и обслуживания позволят «отдавать» услугу максимально быстро и эффективно. Это относится и к другим сервисам в портфелях IaaS-провайдеров, где используются сходные шаблоны ВМ. Дедупликация образов и теснота интеграции с другими решениями vSphere дают огромный профит в развертывании частных облаков. За счет снижения издержек на обслуживание, внедрения и простоты масштабирования конечный пользователь может получить услугу по более выгодным ценам без потери в качестве обслуживания и производительности. Технология может быть интересна и компаниям, имеющим у себя готовый парк серверного оборудования и столкнувшимся с необходимостью выбора СХД под те или иные задачи. С одной стороны, vSAN снизит уровень необходимой экспертизы для внедрения, упростит обслуживание и администрирование, устранит требования к сети хранения данных. Но с другой – не стоит забывать о затратах на лицензирование и необходимости использовать схожее аппаратное обеспечение, в первую очередь – компоненты дисковой подсистемы. Это не жесткое правило, можно использовать диски с разным показателем скорости вращения, но в данном случае есть риск получить нестабильность datastore, который будет синхронизировать скорость работы по самому медленному накопителю.

gartner research

В заключение отметим, что гиперконвергентные системы все больше укрепляют свои позиции на рынке. Доверие к ним растет, и, по результатам аналитики IDC, рост доли HCI за этот год составит 150% по сравнению с предыдущим. Gartner пророчит 20% от общей доли решений в пользу HCI к 2020 году. Это говорит о том, что данная архитектура созрела для противостояния с классической парадигмой, выдержала проверку временем, прочно войдя в бэкграунд

IaaS-провайдеров

и с каждым годом укрепляя позиции идеи Software-defined datacenter, которая если и не вытеснит прочие решения, то уверенно займет свою нишу в центрах обработки данных.



Роман Лазарев
Профильный эксперт