IT ExpertКак это сделатьВ помощь руководителю

Песочница для ЦОДа

Райнер В. Кезе | 22.07.2020

Песочница для ЦОДа

Если вы руководитель, ответственный за ИТ на предприятии или в компании, поставляющей услуги, и вам предстоит обеспечивать работу 100 новых сотрудников в течение следующих пяти лет, какие темпы роста возможностей и производительности вы внесете в планы и как реализуете этот проект на базе вашей инфраструктуры? 

Ответ на эти вопросы не найти путем простого математического расчета. Кроме того, планы, безусловно, потребуют корректировки в процессе реализации. Тем не менее для приблизительной оценки верхней и нижней планки расходов нужны лишь несколько исходных цифр и калькулятор. К тому же, вероятно, вы уже наметили поставщиков, к которым обратитесь для реализации своего проекта.

А что, если вас попросят разработать концепцию хранения данных для новой услуги, предлагаемой производителем автомобилей? Предположим, эта компания планирует запустить автопилот с подключением к облаку. Имеется приблизительная оценка количества проданных автомобилей в год и объема данных, однако нижняя и верхняя планки ожидаемого спроса заметно различаются, что потребует разработки целого ряда подходов к организации ЦОДов — ведь производитель рассчитывает на коммерческую выгоду и не захочет закупать избыточные мощности.

Что же произойдет, когда вам потребуется протестировать свои приблизительные расчеты на практике? Можете ли вы в любой момент выделить стойку, серверы, жесткие диски и сетевой канал, чтобы сравнить цифры с реальностью? Скорее всего, нет.

Конечно, решений для облачного хранения данных в наши дни не предлагает только ленивый, но они подходят не для всякого проекта, а при серьезных масштабах еще и довольно дорого обходятся. Если же предполагается обрабатывать конфиденциальные данные или планируются особые подходы к реализации проекта, то имеет смысл хранить такие данные в физически защищенном месте, однако такой вариант требует площадей, подключения к сети и большого количества «железа», а это тоже серьезные затраты.

И все же решение есть – это революционный подход к проверке идей и внедрению инновационных услуг. Компания Global Data Centers EMEA, подразделение концерна NTT Ltd., располагает мощностями Technology Experience Labs, которые обеспечивают площади, энергопитание и защиту, а также возможность реализации инновационных решений с использованием прогрессивных технологий облачного и локального хранения данных. Это позволяет менеджерам центров обработки данных и поставщикам услуг быстро и без лишних расходов внедрять новые решения для тестирования частных или гибридных облаков, а также исследовать распределенные архитектуры и оценивать их влияние на эффективность ИТ-услуг. Проект поддерживается сообществом энтузиастов, регулярно проводятся вебинары, учебные лагеря, встречи и хакатоны.

Главная площадка находится во Франкфурте (Frankfurt 1, Германия), доступно 65 000 м² площадей для серверов в здании, специально спроектированном как дата-центр. Энергоснабжение обеспечивается двумя подстанциями, запитанными от разных сетей. Кроме того, установлены два отдельных источника бесперебойного питания (ИБП) и имеется резервная система электропитания от дизельного генератора. Физическая безопасность и контроль доступа обеспечивают защиту систем от широкого спектра потенциальных атак, а также ведутся круглосуточный мониторинг и резервирование. Интернет-подключение со скоростью до 10 Гбит/с обеспечивают более чем 350 провайдеров. Этот кампус также связан оптоволоконным соединением с центром обработки данных NTT в Рюссельхайме (Frankfurt 3), что позволяет внедрять распределенные решения.

img

На сегодняшний день уже протестировано множество решений –среди них гибридные облака, хранилища данных, Big Data, DevOps, App Management и даже High Performance и Cognitive Computing. Проводятся также исследования «железных» решений, например испытания жидкостного охлаждения с рекуперацией тепла.

Однако вернемся к приведенным примерам. В подобных случаях многие менеджеры ИТ-компаний, центров обработки данных и организаций – поставщиков услуг стремятся к вертикальному масштабированию имеющихся систем и для увеличения производительности и емкости устанавливают дополнительное оборудование и диски. Если для вас это подходящий вариант, то у NTT есть среда, в которой можно дать оценку такому подходу. Для его демонстрации был построен высокопроизводительный сервер хранения данных, удовлетворяющий критериям по надежности и производительности, который можно использовать для различных iSCSI-задач объемом от 10 до 40 Тбайт.

Данная система, смонтированная в 2017 году, использует серверы серии Supermicro X10 в формате 2U с двумя процессорами Intel Xeon и 128 Гбайт оперативной памяти. В ее состав входят контроллер Microsemi ASR8885, сетевые карты со скоростью 10 Гбит/с и шасси JBOD с двойным расширением и верхней загрузкой на 60 мест от Celestica. Для хранения данных используются 3,5-дюймовые жесткие диски корпоративного класса Toshiba MG04SCA40EA емкостью 4 Тбайт с интерфейсом SAS 12 Гбит/с и скоростью вращения 7200 об/мин.

Решение построено на программном обеспечении для хранения данных Open-E JovianDSS на базе Linux с использованием файловой системы ZFS, подходящей для организации хранения данных по протоколам iSCSI, Fiber Channel (FC), NFS и SMB (CIFS). Благодаря Linux-основе оно отличается высокой аппаратной совместимостью и хорошо подходит для виртуализированных сред хранения данных, обеспечивая высокую целостность и надежную защиту с помощью контрольных сумм и самовосстановления данных и метаданных для обнаружения и исправления ошибок, а также может быть сконфигурировано как часть кластера системы active/active с двойным контроллером.

Итоговое решение представляет собой СХД с доступной пользователям емкостью 108 Тбайт и коэффициентом эффективности Zpool 50% при использовании двустороннего зеркального резервирования. Zpool разбит на 30 пар дисков с контролем четности, что обеспечивает 240 Тбайт необработанной емкости (фактически 120 Тбайт). Итоговая полезная емкость хранилища — 108 Тбайт, причем скорость чтения Zpool в 12,9 раза выше, чем для одного диска, а записи — в 8,5 раза. За исключением единственного запланированного отключения для обновления программного обеспечения, система работает без простоев и сбоев дисков с августа 2017 года.

Наряду с зеркальными группами поддерживаются двойные и тройные группы четности. Тройная четность рекомендуется для дисков большой емкости — 10 Тбайт и выше, при таком уровне допустимы сбои в работе трех дисков в каждой группе данных. Кроме того, Open-E JovianDSS поддерживает саморезервирование хранилища с возможностью версионирования вплоть до раза в минуту. Функция резервного копирования автоматически создает ротируемые в обозначенных рамках моментальные снимки тома в соответствии с заданными пользователем планами периодичности, асинхронно реплицируя дельты снимков в локальное или удаленное хранилище.

Приложение, отвечающее за резервное копирование, очень легкое и может оставаться запущенным постоянно без значительного влияния на производительность системы. Его можно использовать для регулярных задач по резервному копированию и восстановлению или для мгновенного аварийного восстановления.

Описываемый кластер служит доказательством масштабируемости СХД, а также виртуальной инфраструктурой хранения данных Technology Experience Lab для всех испытателей новых решений, что позволяет ему ежедневно подтверждать свои функциональные и эксплуатационные преимущества в реальных условиях.

img

Кроме того, кластер имеет потенциал для дальнейшего масштабирования по мере роста потребностей в хранении данных, для чего потребуется лишь добавить жестких дисков в корпусах JBOD. Верхний предел такого масштабирования определяется свободным местом в стойках, доступностью при помощи кабелей SAS, количеством портов SAS на контроллере (контроллерах) и вычислительной мощностью управляющего сервера. Масштабирование данного кластера JovianDSS в Technology Experience Lab возможно до объема в несколько петабайт, однако в связи с указанными ограничениями это, скорее всего, его предел.

Если объемы вашего потенциального роста и границы пользовательской базы не определены, как в примере с автомобильной компанией, то вам нужен другой вариант — хранилище, которое расширяется по мере необходимости и фактически не имеет верхнего предела возможностей. Речь о горизонтальном масштабировании, известном также как Scale-out.

СХД Scale-out основаны на сетевых связях, что позволяет по мере необходимости добавлять к существующим кластерам новые узлы практически без ограничений. Каждый кластер состоит из нескольких серверов, дисков и сетевого оборудования, при этом узлы кластера соединяются высокоскоростной сетью или кросс-платой. Благодаря такому подходу нет необходимости в закупке оборудования «на вырост», так как емкость и производительность можно расширять, когда это становится необходимым. Всё решение по хранению данных выглядит для пользователей как единое целое и может управляться через единый интерфейс, даже если части его аппаратной составляющей разбросаны по разным городам или континентам.

Чтобы гарантировать работу такого набора «железа» как единого хранилища, а также обеспечить расширяемость, отказоустойчивость и надежность, необходимо подобрать соответствующее программное обеспечение. Решение от NTT идеально подходит для тестирования комбинаций аппаратного и ПО и изучения их совместимости. С его помощью можно изучить, какой вариант наилучшим образом подойдет для ваших нужд, — например, для выполнения частичного или полного восстановления системы после ransomware-атаки в обстановке, приближенной к реальной.

В одной из таких систем используется PetaSAN – масштабируемая сеть хранения данных (SAN), построенная на Ceph. Последняя представляет собой ведущую платформу хранения данных с открытым исходным кодом, цель которой – обеспечение хранения данных на объектном, блочном и файловом уровне с помощью распределенного вычислительного кластера. Кроме того, она поддерживает масштабируемость хранилища и реплицирует данные, обеспечивая их отказоустойчивость, самовосстановление и самоуправление. Одна из возможных проблем заключается в том, что для ее настройки и обслуживания требуется администратор со знанием Linux. Для ее решения и был запущен open-source проект PetaSAN. Он упаковывает всю мощь и сложность Ceph в одноэкранный интерфейс управления, сохраняя возможность доступа к всемогущей командной строке Linux, когда это необходимо. Цель — предоставление высокодоступных кластерных iSCSI-дисков, каждый из которых сопоставлен со всеми физическими дисками в системе. Это означает, что, например, в кластерной гипервизорной среде могут поддерживаться одновременные транзакции нескольких виртуальных машин (ВМ) без заметного влияния на производительность.

Платформа построена с использованием аппаратного обеспечения от Starline Computer GmbH, состоящего из RAID-карт Areca в режиме pass-thru в сочетании с 10-гигабитными Ethernet-контроллерами Cavium с удаленным прямым доступом к памяти (RDMA). Внедрение PetaSAN позволяет получить высокодоступные кластерные диски iSCSI объемом 220 Тбайт на высокопроизводительных HDD Toshiba корпоративного класса емкостью 10 Тбайт. Полученные таким образом диски с режимом многопутевого подключения могут быть идентифицированы по виртуальным IP-адресам и обеспечены быстрым вводом/выводом с резервированием каналов.

Добавлю: эта система предоставляет ресурсы виртуального хранилища для Technology Experience Labs, особенно полезные для проверки концепций, требующих масштабируемости.

Разумеется, вы можете отказаться от эксплуатации и обслуживания аппаратных решений для хранения данных, или же при реализации может потребоваться сочетание собственных аппаратных и облачных ресурсов. В таких ситуациях можно рассмотреть возможность использования службы Amazon Simple Storage Service (S3). Благодаря Starline, в этой тестовой платформе имеется интегрированный шлюз S3, доступный через командную строку. В будущем он должен получить интерфейс для настройки.

Определение оптимального подхода к организации центра обработки данных — непростая задача. Требования к производительности и пропускной способности постоянно растут, но объемы этого роста сложно запланировать заранее. Здесь приходят на помощь решения, подобные описанному нами варианту. NTT предлагает профессионально организованное физическое пространство с поддержкой от сообщества – это позволяет проводить эксперименты с использованием значимых систем. К тому же с его помощью можно в некритических для систем условиях оценить и измерить реальные решения повседневных задач.

Дaтa-центр (ЦОД)

Журнал: Журнал IT-Expert [№ 07/2020], Подписка на журналы


Поделиться:

ВКонтакт Facebook Google Plus Одноклассники Twitter Livejournal Liveinternet Mail.Ru

Также по теме

Другие материалы рубрики

Мысли вслух

Я первое время ходил на все встречи с диктофоном, что спасал о меня от ситуации, когда я полностью понял собеседника, идеально подстроился, обо всем договорился… но вот о чем договорился и вообще, что обсуждали –, не помню хоть убей.

А что IT? А мы работаем, совершенствуемся в популярных технологиях и осваиваемся в новых. И пока до Луны ближе, чем до создания искусственного интеллекта, без работы мы не останемся.
«Пока больше некого назначить, поэтому заткнем дыру тобой. Потом переназначим». Упражнение называется «как убить сломать сотрудника за одно действие: повысить и понизить обратно». Для надежности повторять неоднократно.

Компании сообщают

Мероприятия

10.09.2020
IT Management Forum 2020

Москва, Новоданиловская наб., д. 6, отель Palmira Business Club

23.09.2020 — 24.09.2020
Форум Индустриальной Роботизации

Санкт-Петербург, Чернорецкий пер. 4-6

28.09.2020 — 29.09.2020
Профессиональная мобильная радиосвязь, спутниковая связь и навигация

Москва, Холидей Инн Москва Лесная

29.09.2020 — 02.10.2020
SMART INDUSTRY EXPO

Минск, Футбольный манеж

30.09.2020
IT в ретейле: Я - легенда.

Москва, Холидей Инн Москва Лесная

27.10.2020 — 29.10.2020
HI-TECH BUILDING 2020

Москва, Крокус Экспо