Сергей Халяпин, главный инженер, представительство Citrix в России и странах СНГ
Гиперконвергентная инфраструктура (Hyper Converged Infrastructure – HCI) – это интегрированная в единое устройство система, состоящая из обычного оборудования и специализированного ПО. Фактически HCI является объединением различных виртуальных сущностей – вычислительной нагрузки и системы хранения данных. Одно из наиболее востребованных направлений внедрения гиперконвергентных решений сегодня – виртуализация приложений и десктопов.
История появления гиперконвергентной инфраструктуры
Исторически HCI выросла из конвергентных систем и отличается от них целым рядом существенных параметров.
| Конвергентная система | HCI |
| Чаще всего предварительно протестированный и одобренный всеми участниками набор решений от нескольких поставщиков | Обычно поставляется одним вендором |
| Включает в себя отдельные элементы: серверы, СХД и сетевую инфраструктуру | Включает в рамках одного устройства: серверы, СХД, сетевую инфраструктуру и гипервизор, а также специализированное ПО (основной элемент HCI) |
| Можно отдельно использовать различные элементы – сервер, СХД | Конструктивный блок неделим – его элементы нельзя использовать отдельно |
| Фокус на оборудовании | Фокус на программном обеспечении |
Первые упоминания о гиперконвергентных решениях появляются в конце 2013 – начале 2014 г. Пионерами решений в этой области считаются Nutanix и Simplivity (последнюю в 2017 г. купила компания HP Enterprise). В «Объединенном (HCI + SDS) магическом квадрате Гартнера» за 2016 г. в сегменте лидеров находятся семь поставщиков (шесть – после приобретения компании Simplivity). Это подтверждает большой интерес со стороны производителей решений к названному сегменту рынка. На момент выхода отчета явными лидерами были решения трех компаний: Dell EMC, HPE и Nutanix. Особый интерес этой ситуации придает тот факт, что решения Nutanix могут поставляться также по OEM-контрактам с компаниями Dell EMC, Lenovo и Cisco.
Аналитики компании Forrester видят ситуацию на рынке немного иначе, но два из трех вышеназванных производителей – Nutanix и HPE (Simplivity) – здесь тоже считаются лидерами рынка.
Рынок гиперконвергентных решений относится к наиболее перспективным – с потенциальным объемом к 2019 г. в 5 млрд долл.
Большая гиперконвергентная тройка
Dell EMC в своем портфеле располагает сразу несколькими решениями класса HCI. Часть из них появилась после приобретения Dell компании EMC – VxRail и VxRack Systems, а серия XC – в результате OEM-соглашения с компанией Nutanix. Таким образом, в системах Vx применяются решения от компаний VMware (vSAN) и EMC (ScaleIO), а в серии XC – оборудование Dell EMC со специализированным ПО от компании Nutanix.
В настоящее время HPE является поставщиком двух решений – Simplivity OmniStack и HPE Hyper Converged 380 и 250. Последние продукты используют технологию StoreVirtual VSA, появившуюся у HPE после приобретения компании LeftHand. Ранее технология Simplivity OmniStack была доступна в продуктах нескольких поставщиков – Cisco, Lenovo, Dell. Как самостоятельный продукт решение поставлялось под названием OmniCube. Сейчас на сайте доступно решение HPE Simplivity.
В этом трио особняком стоит компания Nutanix, у которой гиперконвергентная система является основным продуктом в отличие от обладающих внушительным списком решений корпораций Dell EMC и HPE.
Nutanix Xpress позиционируется как гиперконвергентное решение для малого и среднего бизнеса, а для крупных компаний предлагается Nutanix Enterprise Cloud Platform.
Бонусы гиперконвергентных систем
Что можно достичь с помощью HCI, или какие выгоды получает заказчик, решившийся на использование этого подхода в своей инфраструктуре?
- Эластичность – масштабирование (горизонтально или вертикально) системы осуществляется исходя из требований бизнеса.
- Снижение количества оборудования благодаря сбалансированной и оптимальной загрузке инфраструктуры как по процессорам и памяти, так и с точки зрения дисковой подсистемы (объем используемых данных и требования к показателям операций ввода/вывода в секунду – IOPS).
- Снижение затрат – за счет отсутствия избыточных запасов оборудования и использования серийных компонентов.
- Высокая доступность (HA) – гиперконвергентные решения изначально разрабатываются с учетом возможности отказа одного или нескольких элементов инфраструктуры.
Среди наиболее востребованных направлений внедрения гиперконвергентных решений можно выделить следующие:
- большие данные и аналитика;
- веб-фермы с высокой нагрузкой;
- VDI (инфраструктура виртуализации десктопов).
Одним из наиболее востребованных направлений внедрения гиперконвергентных решений является сегодня виртуализация приложений и десктопов, поэтому рассмотрим HCI-продукты именно с этой точки зрения.
Виртуализация приложений и десктопов
Среди основных проблем при внедрении решений по виртуализации десктопов – высокая совокупная стоимость, состоящая из ряда слагаемых, таких как:
- стоимость лицензий (в том числе третьих фирм);
- стоимость клиентского оборудования (закупка «тонких клиентов», модернизация существующих ПК);
- затраты на подсистему хранения и серверное оборудование.
Высокие затраты на подсистему хранения обусловливаются требованиями виртуальных машин к количеству дисковых операций ввода-вывода в секунду. Компания NEC в своем исследовании-сравнении TCO физических ПК, VDI и DaaS показывает следующую картину ежегодных затрат на оборудование в дата-центре в пересчете на один десктоп.
В зависимости от нагрузки, виртуальный десктоп может требовать от 5 до 40 IOPS в рабочем состоянии, однако в момент старта или выключения виртуальной машины этот показатель увеличивается в разы. При массовом включении или перезагрузке ВМ такая ситуация приводит к «штормам загрузки» (boot storm). В случае неготовности дисковой подсистемы к подобному развитию событий мы получаем резкое падение производительности и, как следствие, комфортности работы пользователя.
Путем использования гиперконвергентных решений можно обеспечить существенное снижение затрат по сравнению с обычными серверами и системами хранения данных, которое обеспечивается за счет нескольких факторов:
- использование твердотельных дисков;
- «локальное размещение» дисков по отношению к вычислительной подсистеме;
- устранение таких узких мест, как работа с сетевым контроллером, контроллером дисковой подсистемы, передача данных по сети.
Все это обеспечивает максимально возможные показатели IOPS при минимальных задержках в передаче данных и минимальных затратах в пересчете на одного пользователя.
Наибольший выигрыш с точки зрения производительности и удельной стоимости решения получают заказчики, разворачивающие клиентские виртуальные рабочие места, по сравнению с теми, кто решил выбрать терминальные сервисы для своей инфраструктуры. Это связано с тем, что терминальные сервисы не предъявляют повышенных требований к дисковой подсистеме и для их работы вполне достаточно локальных дисков используемых серверов.
Программное обеспечение HCI берет на себя решение задач реализации высокой доступности и дедупликации данных. Система занимается созданием дополнительных копий данных на нескольких узлах, входящих в состав комплекса. Каждый такой узел обычно рассчитан на заранее определенное число пользователей, и при необходимости обслуживания большего количества пользователей наращивание мощности происходит просто за счет добавления нового узла.
Учитывая тот факт, что некоторые производители могут использовать различные гипервизоры, в том числе и собственной разработки, для построения завершенного решения, можно говорить и о снижении дополнительных лицензионных платежей в адрес третьих компаний – производителей гипервизоров.
Широкий выбор гипервизоров, а также развитие своей экосистемы – поставщиков дополнительных решений, которые могут быть интегрированы в систему производителя HCI, позволяют строить решения, максимально отвечающие требованиям заказчиков (бесшовная интеграция с решениями по балансировке нагрузки, антивирусная защита, резервное копирование и восстановление и др.).
Таким образом, оптимальным гиперконвергентным решением для виртуализации десктопов будет то, которое сможет:
- максимально полно обеспечить интеграцию с системой управления VDI;
- поддерживать различные гипервизоры, которые могут использоваться с этим решением по виртуализации десктопов;
- обеспечить наибольшую производительность дисковой подсистемы;
- иметь наименьшую стоимость в расчете на одного пользователя.
***
Для желающих подробнее ознакомиться с идеями и подходами HCI хорошим стартовым материалом будет книга «Hyperconverged Infrastructure For Dummies» или более продвинутый вариант – «Библия Нутаникс».
