В чем разница между конвергентной и гиперконвергентной структурами в дата-центре?
В последние годы много говорится о выгодах, которые приносит гиперконвергенция, как соединение ресурсов вычислений, хранения и сетевых интерфейсов в единой серверной инфраструктуре. Слышны и прямо противоположные мнения о том, что конвергенция не даёт никаких существенных преимуществ.
Предваряя это недопонимание, сразу следует подчеркнуть, что есть разница между конвергентной инфраструктурой вычислительных ресурсов и гиперконвергентной инфраструктурой.
Напомним основы.
Рис. 1. Эволюция от традиционной систем к гиперконвергентной системе HCI.
В традиционных серверных системах дата-центра ресурсы вычислений (сервер), СХД и сетевые ресурсы была разделены. Для подключения массивов СХД к серверу использовались коммутаторы с интерфейсом FCoE, и для соединения серверов между собой в объёме дата-центра – сетевые коммутаторы Ethernet.
Нельзя сказать, что такое «лобовое» решение было лучшим. Все три структуры требовали отдельных систем управления. Персонал в дата-центре тоже требовалось набирать по трём направлениям: серверному, СХД и сетевому. Раздельное размещение оборудование приводило к неоправданно большим занимаемым площадям и объёмам пространства.
Чтобы решить проблемы пространства дата-центра, вначале появились т.н. «конвергентные шасси», которые содержали как блейд-серверы, так сетевое оборудование. Более поздние версии уже содержали и некоторый объём СХД, который можно было назначать серверам. Такие «начально конвергентные» системы позволили значительно сократить число кабелей в дата-центрах. Однако, в обычных (не гипер-) конвергентных системах всё ещё сохранялись сложности управления серверами, сетевым оборудованием и СХД, поскольку они по-прежнему представляли собой отдельные компоненты, даже если соединения между ними значительно упрощались.
Гиперконвергентные системы HCI – это отдельные модули, содержащие, кроме вычислительной части, также ресурсы хранения и сети. Такие модули монтируются в стандартную стойку и дата-центр собирается из них, как из кубиков. Система управления становится универсальной, с простым интерфейсом, так что обычный ИТ-инженер (IT-generalist), без углублённой квалификации по каждому из трёх направлений, может легко с ней справиться. И, что немаловажно, такие универсальные модули хорошо приспособлены для запуска виртуальных машин.
Насколько HCI выгоднее
Компания ESG (Enterprise Strategy Group) провела исследование среди 372 организаций на тему выгодности HCI. Опрос показал, что большая часть респондентов делает выбор в пользу конвергентных и гиперконвергентных инфраструктур по сравнению с другими решениями инфраструктуры дата-центров.
Рис. 2. Результаты опроса ESG о популярности HCI.
Граничные вычисления (Edge computing)
Преимущества гиперконвергенции проявляются в различных сценариях развёртывания дата-центров. Одним из наиболее популярных мест использования таких решений – граничные дата-центры. Концепция граничных вычислений (Edge computing) набирает всё большую популярность, поскольку она позволяет перенести мощности по обработке данных ближе к местам их сбора и конечным пользователям. А поскольку цифровая трансформация требует сбора и обработки всё большего количества данных, то и делать это лучше на периферии, а не пересылая данные по магистральной сети их обработкой в больших дата-центрах уровня ядра (Core). При этом снижаются задержки сети и повышается надёжность за счёт распределённой инфраструктуры.
Развёртывать HCI на границе распределённых дата-центров с программным конфигурированием SDDC (Software-defined Distributed Data Center) выгодно ещё и потому, что при этом улучшаются возможности масштабирования, легче решаются задачи резервирования, позволяя отказаться от такого затратного решения, как катастрофоустойчивость DR (Disaster Recovery), которое требовало наличии реплики большого дата-центра в удалённой локации.
Возможность предварительной конфигурации оборудования и ПО в HCI значительно снижает затраты на развёртывание оборудования граничных дата-центров, в виде модульных или контейнерных конструкций (микро-ЦОД).
Рис. 3. Виды граничных дата-центров с HCI.
Главная причина того, почему HCI наиболее эффективна на границе сети – это возможность централизованного администрирования из центрального пункта, где вся структура SDDC из многих граничных дата-центров видна на единой панели управления.
Экономический анализ стоимости владения HCI
Для анализа стоимости владения HCI компанией ESG был выбрано HCI-решение HPE SimpliVity 325 компании Hewlett Packard Enterprise: модульный сервер, интегрирующий три вида ресурсов: сервер, хранение, сеть.
Этот HCI-модуль построен на основе сервера HPE ProLiant DL325 Gen10 и предназначен для дата-центров в конфигурации SDDC с виртуализованными ресурсами и приложениями. Решение можно развёртывать на многих сайтах разного размера и мощности, которые представляют собой единый логический дата-центр. Это означает, что резервирование присуще этому решению изначально («нативно»), причём непосредственно на границе сети. Поэтому при выходе из строя какого-то граничного микро-ЦОДа, его функции берут на себя другие граничные дата-центры.
Особенностью решения является то, что функции хранения, такие как сжатие и дедупликация, реализованные на уровне модулей, могут повышать эффективность системы в целом. Это даёт возможность снижать начальные капитальные затраты (upfront cost), повышать скорость резервирования данных и достигать высокой эффективности работы дата-центра в целом.
Основное внимание в количественном экономическом анализе HPE SimpliVity 325 было уделено выгодам, которые даёт использование гиперковергентного решения по сравнению с традиционным трёхкомпонентным решением.
ESG провела много подробных интервью с пользователями SimpliVity 325, чтобы выяснить, как эта платформа повлияла на бизнес их распределённой организации, в частности, по сравнению с предыдущими традиционными решениями, которыми пользовались эти предприятия и организации.
Качественные и количественные оценки, полученные в процессе исследования, были взяты в качестве основы простой экономической модели по прогнозированию затрат при использовании гиперконвергентной инфраструктуры для типовой организации с пятьюдесятью распределёнными граничными дата-центрами в филиалах.
Исследование ESG показало, что использование решения HPE SimpliVity на SSD-памяти может дать существенную экономию в трёхлетней перспективе по сравнению с традиционным подходом к строительству дата-центров с трехкомпонентной архитектурой. Кроме того, результаты исследования показали, что SimpliVity также значительно выгоднее услуг публичного облака для корпоративных ИТ-систем, а также выгоднее других решений HCI.
Модель анализа
Для анализа ESG была выбрана модель распределённого развёртывания на границе сети, требующая наличия 32 виртуальных машин с четырьмя процессорными потоками, 16 гигабайт оперативной памяти и 700 гигабайт постоянной памяти на твердотельных дисках. Каждый сайт распределённого граничного дата-центра имел по два узла HPE SimpliVity 325 с 16-ядерными процессорами AMD EPYC, 256 гигабайт памяти и четыре накопителя SSD на 1.6 терабайт (используемый объём 4.6 терабайт). Коэффициент дедупликации был консервативно оценён как 2.5 к 1.
В такой конфигурации ESG провела анализ следующих стоимости показателей.
- Стоимость приобретения (Cost of Acquisition);
- Защита данных (Data Protection);
- Стоимость администрирования (Administration Cost);
- Стоимость ресурсов дата-центра (Data Center);
- Поддержка (Support).
Стоимость приобретения (Cost of Acquisition)
В традиционной архитектуре ресурсы серверов, хранения, сети, а также лицензии для них приобретались раздельно. Довольно часто, ресурсы приобретались «с запасом» в расчёте на последующий рост объёма данных, поскольку масштабирование обходилось бы дороже, чем закупка оборудования «на вырост».
Архитектура HCI в виде «строительных блоков» упрощает масштабирование. Более того, встроенные функции компрессии и дедупликации дают возможность гиперконвергентной архитектуре более оптимально использовать наличные ресурсы.
Вендоры устройств HCI обычно закладывают требование не менее трёх узлов при развёртывании системы. Однако, в HPE SimpliVity 325 достаточно всего двух узлов. А встроенные функции программно-оптимизированной дедупликации непосредственно в потоке (inline), компрессии и оптимизации дают возможность снизить требуемое число операций ввода-вывода, а также сетевой трафик. Это позволяет снизить стоимость приобретения на 28% по сравнению с другими решениями HCI и на 43% по сравнению с традиционным трехкомпонентным подходом. А по сравнению с использованием публичного облака затраты снижаются на 66%.
Защита данных Data Protection
При традиционном подходе требуются отдельные затраты на защиту данных, обычно за счёт специальных устройств резервирования и восстановления. Большинство HCI-решений также не предоставляют никаких программ для резервирования, то есть, такое ПО нужно закупать на стороне. Обычно такие решения поставляются сторонними поставщиками с лицензиями на ПО и планом годового техобслуживания, что приводит к дополнительным затратам.
Однако в HPE SimpliVity все функции защиты данных уже встроены в решение. Они включают резервирование виртуальных машин, многосайтовую репликацию, восстановление и клонирование, а также функции катастрофоустойчивости. Кроме того, с помощью партнёров, HPE предоставляет дополнительные, не столь очевидные стоимостные преимущества. Для заказчиков, которым нужны специальные функции защиты, HPE в партнёрстве с другими технологическими вендорами, облегчает эту задачу.
Администрирование (Administration)
Администрирование традиционных трёхкомпонентных инфраструктур дата-центров, подразумевает использование трёх разных интерфейсов управления для каждого из компонентов: сервера, сети и хранения. При этом часто приходится назначать трёх администраторов для каждого ресурса, и, возможно, ещё других специалистов для виртуализации и защиты данных. Либо нужно искать высококвалифицированного универсала «всё в одном», но такие профессионалы как правило требуют очень высокую зарплату. Кроме того, есть риск, что один сотрудник не справится со всем просто физически, а также его увольнение может поставить организацию в тяжелое положение.
HCI позволяет администрировать «всё и сразу» через единый интерфейс. И хотя системы администрирования HCI могут требовать лицензионных выплат, они, как правило, не очень высоки. Однако, обычные решения HCI требуют внешних приложений для резервирования, и это порождает дополнительные административные расходы. При отсутствии встроенных функций защиты данных, ИТ-администраторы должны будут создавать отдельный интерфейс, чтобы обеспечить резервирование и восстановление данных.
Однако, HPE SimpliVity и здесь является прекрасным исключением. Все виды администрирования, включая основную инфраструктуру и защиту данных, здесь делаются через единый, знакомый всем интерфейс VMware vSphere, не требующий какого-либо отдельного обучения. С администрированием HCI HPE SimpliVity вполне может справиться обычный ИТ-специалист общей квалификации.
Даже при распределённом развёртывании HPE SimpliVity, вся система будет централизованно управляться через единый административный интерфейс и общие прикладные интерфейсы API. Такое эффективное администрирование получило название HPE SimpliVity Federation, в котором каждый новый подключенный сайт (дата-центр) сразу же вносит свою лепту в общую экономию затрат на обслуживание.
Дата-центр
Традиционное трёхкомпонентное решение содержит больше единиц оборудования, которое занимает в дата-центре большое пространство, поэтому требуется больше площади, больше энергии и охлаждения.
HCI – гораздо боле компактное решение, и поэтому оно занимает в дата-центре гораздо меньше места, более экономично в энергопотреблении и требует меньших затрат на охлаждение.
Если говорить именно об HPE SimpliVity, то, если другие решения HCI требуют, как минимум, трёх узлов для достижения высокой доступности HA (high availability), то HPE SimpliVity может обеспечить данную функцию даже на двух узлах. Поэтому HPE SimpliVity может обеспечить ещё бóльшую экономию пространства в дата-центре. По сравнению с другими решениями HCI экономия на окружающей среде дата-центра в HPE SimpliVity составляет 16%, а по сравнению с традиционными решениями – до 65%. Примерно такую же экономию (66%) можно получить по сравнению за 3 года использования публичного облака.
Поддержка
Традиционные решения в техподдержке обходятся дороже, поскольку приходится иметь дело с тремя или более центрами техподдержки разных поставщиков. Решения HCI могут поддерживаться центром поддержки одного вендора. В HPE SimpliVity, меньшее количество единиц оборудования и встроенная защита данных позволяют ещё больше сократить затраты на техподдержку по сравнению с другими решениями HCI.
Анализ экономии ТСО для HPE SimpliVity за три года эксплуатации
В модель анализа ESG входит учёт всех перечисленных выше факторов: стоимость приобретения, защита данных, стоимость администрирования, затраты на среду дата-центра (площадь и потребляемая мощность), стоимость поддержки.
Анализ проводился для трёх сценариев: публичного облака, традиционных трёхкомпонентных систем, других решений HCI и решения HPE SimpliVity 325. Все величины стоимостей приведены в соответствии с публично доступными данными цен (с учётом возможных скидок) и средних отраслевых затрат.
Рис. 4. Результаты анализа ТСО за 3 года эксплуатации для различных вариантов развёртывания в конфигурации All-flash (источник: ESG).
HPE SimpliVity 325 даёт общую экономию в 43% по сравнению с традиционным трехкомпонентным развёртыванием, 28% по сравнению с другими решениями HCI, и 65% по сравнению с использованием услуг провайдера публичного облака для тех же целей. Несмотря на то, что начальные затраты (стоимость приобретения) для HCI всё ещё остаются выше традиционного трехкомпонентного решения, экономия на других затратах за три года эксплуатации окупает эту разницу. Наибольшую экономию удаётся получить в HPE SimpliVity 325 при двухузловом кластере в граничном дата-центре Edge со встроенной защитой данных, за которую не нужно отдельно платить.
Масштабирование числа распределённых граничных дата-центров
По результатам анализа стоимостной модели для одного дата-центра, ESG расширила сценарий развёртывания для различного количества распределённых граничных дата-центров.
Для 50 сайтов дата-центров за три года накопленная экономия с HPE SimpliVity 325 составила бы 1 млн. 538 тыс. 36 долларов США по сравнению с другими решениями HCI, 4 014 271 долл. США по сравнению с традиционным трёхкомпонентным решением, и 7 620 942 долл. США по сравнению с использованием услуг публичного облака.
По мере увеличения числа граничных дата-центров, использование HPE SimpliVity 325 приносит всё большую экономию. Федерация HPE SimpliVity облегчает администрирование распределённого логического дата-центра из единого центра управления.
Рис. 5. Общая стоимость владения ТСО (Total Cost of Ownership) для развёртывания в 50 граничных дата-центрах за 3 года эксплуатации (источник: ESG).
Другие соображения
Можно также рассмотреть другие факторы, которые не учитывались при анализе, однако, также способны ещё больше повысить экономию при использовании HPE SimpliVity.
Лицензирование прикладных программ и гипервизора
Обладая 64-ядерным процессором AMD EPYC в одном сокете CPU, HPE SimpliVity 325 Gen10 способна снизить лицензионные посокетные платежи на гипервизор и другие программные пакеты, по сравнению с традиционным решением и другими решениями HCI, у которых только 32 ядра на сокет.
Эта экономия может быть довольно значительной для больших дата-центров уровня ядра сети, и для граничных развёртываний с высоким требованиями к процессорам и СХД (например, для приложений IoT и аналитики в реальном времени). Однако, в анализ ESG эта экономия на включалась, поскольку в данной модели исследовался более типичный случай с 32 виртуальными машинами, работающими на двух 16-ядерных узлах HPE SimpliVity 325.
Непрерывность бизнеса и катастрофоустойчивость
Функция быстрой катастрофоустойчивости Rapid DR в HPE SimpliVity приближает точку восстановления во времени RPO (recovery point objective) от нескольких дней до нескольких часов или даже минут после выхода из строя всего сайта дата-центра.
Эта встроенная технология использует дедупликацию, снижающую требования к ёмкости и полосе пропускания, а также репликацию снапшотов.
В экономическом анализе ESG представлены преимущества HPE SimpliVity только для локального резервирования и восстановления, стоимость, связанная с катастрофоустойчивостью не включена в анализ. Однако, данный фактор может значительно усилить экономический эффект от возможностей архитектуры SimpliVity 325 в части обеспечения непрерывности бизнеса и катастрофоустойчивости при распределённом применении на границе сети.
Выводы
Гиперконвергентные инфраструктуры приобретают всё большую популярность вследствие возможностей получать больше результатов при меньших затратах. Двухузловое решение HPE SimpliVity 325 даёт возможность значительно сэкономить по сравнению с другими решениями HCI, не говоря уже о традиционной трёхкомпонентной архитектуре дата-центра и публичном облаке.
Компания ESG провела анализ ТСО по пяти стоимостным категориям для сценария распределённого развёртывания небольших дата-центров на границе сети. Результаты анализа выгодности использования HPE SimpliVity 325 следующие:
- Решение HPE SimpliVity 325 All-flash с 16 ядрами на сокет может дать экономию ТСО в 28% по сравнению с другими решениями HCI;
- Данное решение может дать экономию ТСО в 43% по сравнению с традиционной трёхкомпонентной архитектурой дата-центра «сервер-сеть-хранение»;
- По сравнению с использованием услуг публичного облака HPE SimpliVity 325 может дать экономию в 66%;
- Архитектура HPE SimpliVity с двумя узлами (а не минимум трёхузловая, как у других решений HCI), встроенные функции защиты данных и дедупликации, а также единое управление всех компонентов из единого центра администрирования через единый интерфейс – это основные факторы достижения экономии ТСО для данного решения;
- При увеличении числа граничных дата-центров, в которых используется HPE SimpliVity 325, указанные факторы экономии синергетически усиливаются;
- В сценарии на 50 распределённых граничных дата-центров с HPE SimpliVity 325 накопленная экономия за три года эксплуатации может составить 7.62 млн долл. по сравнению с традиционной трёхкомпонентной архитектурой дата-центров, а если учесть дополнительные затраты на катастрофоустойчивость для традиционной архитектуры, то экономия ТСО будет ещё больше;
- Дополнительную экономию можно получить за счёт уменьшения лицензионных выплат на число сокетов за счёт использования 64-ядерных процессоров AMD EPYC в одном сокете HPE SimpliVity 325 (в других решениях HCI – не более 32 ядер на сокет на момент исследования).
