1.1 Концептуальное руководство

Гиперконвергентная платформа vStack (далее – vStack) – инструмент для создания программно-определяемой виртуальной инфраструктуры. Такая виртуальная инфраструктура строится по принципу гиперконвергенции, согласно которому ее аппаратные составляющие (физические сервера) являются универсальными единицами, реализующими программно-определяемые слои (SDS, SDN, SDC).

Hyper-converged infrastructure (HCI), или гиперконвергентная инфраструктура – инфраструктура, в которой программно-определяемые слои объединены в единую платформу, элементы которой (Серверы) равнозначны и не имеют выделенных ролей. HCI строится только на базе серверов и не требует отдельных компонентов (например, СХД), реализующих только часть функциональности.

HCI управляется как единая система из одной панели управления, обеспечивает гибкость и быструю масштабируемость ИТ-инфраструктуры.

На схеме ниже представлено отличие гиперконвергенции от конвергенции.

Справа на схеме показана классическая схема организации корпоративной инфраструктуры:

Изображение Рисунок 1. Отличие гиперконвергенции от конврергенции

  • роутер;
  • HA-пара коммутаторов ядра;
  • пара коммутаторов сетей общего назначения;
  • серверы (в том числе резервные хосты);
  • пара коммутаторов SAN;
  • комплекс СХД с зарезервированными контроллерами (возможно, с дополнительными дисковыми полками);
  • NAS, которая не уместилась в указанную ширину картинки

В такой ситуации скорее всего будет использоваться оборудование разных поставщиков (например, сетевое — от Cisco, СХД — от NetApp и т.д.). При этом для управления и поддержки каждого сегмента (вычислительного/сетевого/хранения) требуется отдельный специалист, знакомый с особенностями эксплуатации, взаимодействия с поставщиком и спецификой оборудования в целом.

Слева представлено гиперконвергентное решение, в котором все функции выполняются кластером унифицированных x86-серверов. Такой подход к созданию инфраструктуры позволяет значительно ее упростить, а также снизить затраты на оборудование, поддержку и ресурсы ЦОД.

Для гарантии согласованной работы и резервирования физические сервера объединяются в Кластер, в контексте которого платформа vStack имеет возможность совместного использования ресурсов каждого из физических серверов. Физический сервер, не находящийся в Кластере, не может получить доступ к ресурсам других физических серверов.

Физический сервер, работающий в составе Кластера, называется Узлом. При выходе Узла из строя его ресурсы резервируются Кластером с использованием ресурсов других Узлов, сам Узел при этом изолируется: безусловно выводится из кластера.

Из дисков Узлов формируются Пулы — сущности Слоя Хранения, предоставляющие единицы потребления (файловые системы, блочные устройства). В конкретный момент времени Пул работает и доступен на конкретном Узле. При количестве Пулов равных количеству Узлов на каждом из Узлов работает по одному Пулу. На каждом из Узлов Кластера выполняются все три основные роли:

  • SDS (Software-Defined Storage) — Программно-определяемый Слой Хранения;
  • SDN (Software-Defined Networking) — Программно-определяемый Слой Сети;
  • SDC (Software-Defined Computing) — Программно-определяемый Слой Вычислений.

Ключевым атрибутом кластера является Избыточность — использование большего количества ресурсов, чем необходимо. В контексте Кластера избыточность определяется количеством Узлов, вышедших из Кластера, при котором сохраняется функционирование кластера. Избыточность может быть двух типов:

  • 2N – существует всего 2 компонента и один компонент может полностью заменить другой;
  • N+1, N+2 или N+3 – горизонтальное масштабирование N компонентов, при этом +1, +2 или +3 показывает, сколько узлов может быть подвергнуто резервированию без остановки функционирования решения.

Например, Кластер из 5 Узлов с избыточностью 2 может продолжать работу при оставшихся функционировать в нем 3 Узлов, и не сможет продолжать работу, если в нём осталось 2 Узла. Кластер из 4 Узлов с избыточностью 1 может продолжать работу при наличии в Кластере не менее 3 Узлов.

За счет Избыточности появляется возможность заменить вышедший из строя Узел. Процедура, реализующая резервирование при аварийных ситуациях, называется резервированием элементов инфраструктуры (Failover). Failover выполняется кластерным фреймворком, поэтому не требует вмешательства человека.

Резервирование элементов инфраструктуры становится возможным благодаря одному из важнейших принципов гиперконвергенции – универсальности Узлов. То есть все Узлы Кластера одинаковы и не отличаются друг от друга.

Резервирование в слое хранения обеспечивается с помощью механизма избыточности RAID-Z и выполняется в контексте Пула хранения, который оперирует пространством из дисков всех Узлов. Избыточность дисков в Пуле полностью идентична избыточности Кластера, например, при Кластере из 7 Узлов с избыточностью 2 Пул будет оставаться в работоспособном состоянии при наличии в нём не менее 5 дисков.

Минимальное количество Пулов в Кластере равно количеству Узлов в Кластере.

Виртуальная машина (далее – ВМ) является агрегированной сущностью, в которой объединены три ключевых ресурса Кластера: SDS, SDN, SDC. ВМ обладает следующими свойствами:

  • CPU/RAM ВМ обеспечены ресурсами CPU/RAM конкретного Узла;
  • диски ВМ обеспечены одним конкретным Пулом.

Так как ВМ является совокупной сущностью, то её резервирование выполняется автоматически вследствие резервирования любого из Слоев на конкретном Узле