Unified Computing Systems

Virtualizace pokračuje

Z hlediska IT prostředí přestavuje virtualizace cestu, jak s méně prostředky dosahovat většího efektu a výkonu. Její výhody jsou dnes již prověřené a nesporné:

• Konsolidace zatížení infrastruktury, lepší využití fyzických strojů a snížení výdajů na provoz, investice, prostory, energie a chlazení.
• Dynamický přesun zatížení ve virtualizovaném prostředí mezi jednotlivými servery a možnost jejich vypnutí či zapnutí v případě potřeby.
• Správa vazby virtuálních strojů na fyzické stroje pro optimalizaci výkonu a udržení úrovně služeb.
• Rozšíření stávajících aplikací nebo nasazení nových pouhým vytvořením dalších virtuálních strojů na existujícím portfoliu zdrojů.
• Zajištění vysoké dostupnosti a funkce obnovení v případě nehody, které zajistí překonání lokalizovaných a geografických selhání.

Virtualizace odděluje nasazení aplikací od nákupu serveru. Těchto a dalších výhod virtualizace lze nejlépe dosáhnout tehdy, pokud aplikace běží na jednom nebo více serverových polích. Unified Computing System je navržen tak, aby poskytoval právě takovéto prostředí s výhodou rozšířené správy.
A v čem že se jedná o generační posun? Unified Computing System je nová architektura, která v rámci datového centra standardizuje hardwarové servery a vytváří z nich univerzální paměťové nebo výpočetní jednotky a skupiny. Zároveň přináší nové interní optické rozhraní 10 GBbit Data Center Ethernet (DCE), které sjednocuje přístup k ukládání dat.

Skutečné hardwarové servery se v tomto případě pomocí managementu slučují ve výpočetní a paměťové skupiny, ze kterých se opět pomocí managementu staví požadované celky tvořící vlastní „virtuální hardwarový server“ pro danou potřebu.

Žádný z reálných hardwarových serverů není předem určen ke specifické činnosti a ani není samostatně spravován. V rámci datového centra mu poskytuje pouze paměťový a výpočetní výkon. Použití serveru určuje až management systém, který je spravuje a rozhoduje, zda například půjde o stand alone server, nebo další nod VMware, který poskytuje výpočetní výkon pro dalších šedesát serverů. Tedy z hlediska nasazování a správy virtuálních serverů VMware je možné si pro něj jen pomocí managementu „uplácat“ virtuální hardwarovou konfiguraci dle potřeby (výkonově i paměťově). Z hlediska hardwaru se jedná o „klasické“ blady doplněné o optický DC Ethernet, které se zasunou do racku a management se postará o jejich začlenění do již předdefinovaných hardwarových skupin v závislosti na jejich konfiguraci. Takto vytvoří virtuální nabídku výkonu a paměti pro virtuální servery, bez ohledu na to, o jaké konkrétní „železo“ se jedná. Unified Computing System si tak lze ve velmi zjednodušené podobě představit jako mezivrstvu mezi softwarem a hardwarem.

Společná síťová struktura

Virtualizovaná prostředí potřebují konzistentní vstupní a výstupní (I/O) konfigurace, které poskytují podporu pro jednotlivé hypervisory pro všechny servery, jež jsou součástí serverového pole. Potřebují také I/O konfigurace, které podporují přesun virtuálních strojů (VM) mezi jednotlivými fyzickými servery při současném zachování požadavků na individuální šířku pásma a bezpečnost.

Unified Computing System řeší tuto potřebu jednotnou 10Gb síťovou strukturou nazývanou též Data Center Ethernet (DCE). Blade servery mají přístup k této struktuře pomocí optických adaptérů, které poskytují jednomu blade serveru propustnost až 40 Gb/s.

Jednotná síťová struktura DCE umožňuje také instalaci „jedním drátem“, tedy způsobem, kdy jedno šasi je k síťové struktuře připojeno jen jednou a změny I/O konfigurací jsou prováděny prostřednictvím řídicího systému. Není tedy třeba fyzicky instalovat další adaptéry a přepojovat kabely v racku a přepínačích. Jednotná síťová struktura dramaticky zjednodušuje kabeláž v racku a eliminuje potřebu redundantních ethernetových a optických adaptérů v každém serveru, odstraňuje kabeláž do access-layer přepínačů a také odstraňuje přepínače pro každou síť. Místo toho je veškerý provoz směrován na data center switch, kde je následně odděluje provoz ethernetu a fibre channel do jednotlivých sítí. Také v prostředí s úložišti dat připojenými na optické bázi (fibre channel) eliminuje redundantní pár příslušných adaptérů, zesilovačů, kabelů a portů. Použité technologie vytváří virtuální síťové propojení každého virtuálního serveru a centrálního DCE switche, usnadňují správu virtuálních strojů a jejich sítí, zahrnují i jejich přesun v rámci serverových zdrojů a současně automaticky udržují charakteristiky sítě, včetně zabezpečení.

Sjednocený management

Virtualizace také velmi pomáhá datovým centrům v případě, kdy jsou servery konfigurovány do jednotných celků, které mohou být na požádání využity k plnění požadavků kolísající zátěže, k nasazení nových aplikací bez vazby na konkrétní hardware a k přesunu virtuálních strojů mezi hardwarovými servery k vyrovnání zatížení nebo pro případ plánované odstávky serverů. To vše je možné i s dodržením dohod o poskytované úrovni služeb (SLA).

UCS Manager funguje jako centrální nervový systém, který transformuje UCS zdroje do jednoho soudržného systému a vytváří výpočetní a paměťové celky pro virtualizovaná prostředí. Zahrnuje součásti systému od začátku do konce, takže systém může být spravován jako jedna logická jednotka. Vše, co souvisí s nastavením serveru – identita systému, revize firmwaru, nastavení síťových karet (NIC), nastavení HBA a síťové profily – tak lze spravovat z jediné konzoly, což eliminuje potřebu samostatných modulů pro správu jednotlivých součástí systému.

Centralizovaná a komplexní správa v kombinaci s jednotným síťovým rozhraním znamená, že již není nutné ručně konfigurovat a integrovat jednotlivé komponenty k vytvoření efektivních virtualizačních celků.

UCS automatizuje a zjednodušuje proces začlenění nového serveru do systému na pouhé úkony výběru místa, kde má být nový server instalován, na jeho konfiguraci a spuštění, a to v řádech minut, nikoli hodin nebo dnů, což vyžadovali tradiční postupy konfigurace. Tato schopnost znamená víc než jen pomoc při zvýšení produktivity zaměstnanců oddělení IT. Díky tomu je totiž také možné velmi rychle nastavovat a navyšovat virtualizační celky dle aktuálních potřeb, což může znamenat strategickou výhodu.

Servisní profily

Servisní profily a šablony jsou mechanismy, které výrazně zjednodušují proces začlenění nových fyzických serverů do systému, a ty tak mohou být přidány do serverových celků během několika minut. Stejně tak je možné tyto mechanismy využívat pro změnu konfigurace serverů tak, aby mohly být použity v jiném serverovém celku, než pro který byly původně nastaveny.

Servisní profil plně specifikuje server a všechna jeho nastavení. Lze ho použít k vytvoření nového serveru nebo, v případě potřeby, k vytvoření repliky stejného serveru, takže celý používaný softwarový balík může být přesunut z původního serveru na nový, vše zcela transparentně jak vzhledem k softwaru, tak i k jeho licenčním podmínkám.

Tak jako servisní profil popisuje server, popisuje šablona servisního profilu to, jak vytvořit servisní profil a příslušné politiky. UCS Manager lze nakonfigurovat tak, aby hlídal nové fyzické servery hned po jejich připojení do racku a automaticky použil příslušnou šablonu profilu v závislosti na fyzických vlastnostech serveru. Tato funkce umožňuje rychle a snadno přidávat servery do různých virtualizačních celků. Například, jeden může slučovat servery s 64 GB operační paměti určený pro jednu třídu aplikací, zatímco jiný celek se může skládat ze serverů s minimálně 192 GB operační paměti používaný pro maximální počet virtuálních strojů.

Virtualizační „hustota“, nebo „hustá“ virtualizace

Virtualizace klade důraz na potřebu dostatečné a cenově efektivní paměťové kapacity v serverech. Zatímco výkonné a pro virtualizaci optimalizované vícejádrové procesory Intel Xeon 5500 umožnily zlepšit výkon virtuálních strojů, servery nyní potřebují daleko větší paměťovou kapacitu, která by byla schopna plně využít jejich schopností.

Tradičním přístupem ke zvyšování množství virtuálních strojů na virtualizačním systému je koupit větší a dražší čtyřpaticový server. Tento způsob ale zvyšuje kapitálové a provozní náklady, aniž by skutečně řešil problém, jak zajistit více cenově dostupné paměťové kapacity do dvoupaticových serverů. Řešením je Extended Memory Technology použitá v UCS, která mapuje čtyři fyzicky odlišné DIMM do jednoho logického DIMM. Toto mapování umožňuje rozšíření paměti serveru až na 48 slotů DIMM, přičemž tradiční servery a blade systémy s použitím stejného procesoru mohou mít maximálně 12 nebo 18 slotů.
Těchto 48 slotů DIMM je možné osadit 2GB, 4GB nebo 8GB DIMM moduly, čímž lze vytvořit mimořádnou flexibilitu při vyvažování výkonu procesoru, kapacity pamětí, a to s ohledem na odpovídající náklady:

• Nízkonákladová varianta poskytne paměťový prostor 192 GB pomocí cenově dostupných 4GB DIMM. Narozdíl od použití 8GB DIMM v běžném serveru se stejným procesorem dojde k úspoře až šedesáti procent investičních nákladů.
• Vysokokapacitní volba pak nabídne prostor pro zatížení s velkými nároky na paměť. Až 384 GB operační paměti za pomoci 8GB DIMM modulů je zatím největší nabízený paměťový prostor u dvoupaticového serveru s procesory Intel Xeon 5500.

Ať už volba padne ohledně paměťového prostoru jakákoliv, důležitá je dnes možnost optimalizovat množství virtuálních strojů dle aktuálních potřeb, přičemž IT oddělení mohou konsolidovat více aplikací a vytvořit více virtuálních strojů s vyššími přínosy a nižšími náklady.

Co je v datovém centru napevno, je špatně!

Unified Computing System ve zjednodušené formě představuje virtualizaci fyzických serverů a pro datová centra představuje jak řadu výhod, tak i pozitivní výzvu. Pokud však mají virtualizační celky být schopny podporovat velké množství virtuálních strojů na jednom fyzickém serveru, je potřeba zajistit jejich snadnou správu podpořenou konzistentní I/O konfigurací a dostatečnou šířku pásma. Díky architektuře Unified Computing System se mohou výkonnostní i paměťové zdroje rychleji přizpůsobit měnícím se obchodním podmínkám a pracovnímu vytížení. Nové fyzické servery mohou být přidávány a nakonfigurovány během několika minut, aniž by vyžadovaly hodiny nebo dny časově náročné a k chybám náchylné manuální konfigurace nutné pro připravení serveru, jeho rozhraní, firmwaru a nastavení před uvedením do provozu. Ekonomické přínosy virtualizace fyzických serverů lze také snadněji zajistit prostřednictvím rovnováhy procesorového výkonu a osazené paměti, která umožní provozování většího množství virtuálních serverů. Virtuální prostředí lze díky UCS a sjednocené síťové struktuře řídit efektivněji, bezpečněji a dosáhnout tak vyšší úrovně kvality služeb (QoS).

Architektura Unified Computing System, se kterou poprvé přišla společnost Cisco a další výrobci se postupně přidávají (například Hewlett-Packard), představuje jednoznačnou cestu pro datová centra příští generace. UCS představuje výpočetní výkon, sítě, přístup k diskovým polím a podporu pro virtualizace v jednom provázaném systému, který je centrálně řízený a koordinovaný s virtualizačním softwarem, jako je například VMware ESX Server. Systém integruje podnikové servery společně s 10 Gbit Data Center Ethernet, který poskytuje potřebnou šířku pásma a funkce pro virtuální stroje a virtualizační software.

Z uvedeného vyplývá, že cokoli bude do budoucna vyžadovat fyzickou konfiguraci či implementaci na bázi fyzické výměny jednotlivých prvků, bude cenově nákladné a neefektivní. Naopak systémy, které umožní správu prostřednictvím softwaru a maximální možnou automatizaci fyzických úkonů, budou mít jednoznačně zelenou.

Cesta ke cloud computingu

Nová platforma pro datová centra předznamenává také další aspekty vývoje v oblasti masivního zpracování dat – v cloud computingu. Ačkoli se může zdát, že se jedná o vizi diskutovanou pouze v médiích a vzhledem k její ekonomické náročnosti a využitelnosti pouze ve specifických případech jako reálnou až v horizontu několika let, představuje Unified Computing System právě onen mezičlánek. S jeho pomocí je již dnes možné vytvořit si privátní cloud computing systém, který bude odpovídat bezpečnostním zásadám, zachová střežená data uvnitř vlastního datového centra a pro případ akutních potřeb nabídne možnost outsourcingu vybraného okruhu operací mimo společnost. Toto bych považoval za nejpravděpodobnější cestu k plnému cloud computingu, kterého se v omezené míře dočkáme už v následujících letech.

Autor působí jako solution manager ve společnosti Dimension Data Czech Republic.