Гиперконвергенция: просто, продуктивно, бережливо

Чего хочет малый и средний бизнес?

Того же, что и крупные компании: прибыльности, стабильности, непотопляемости. Жизнь за свой счет приучает к умеренности, поэтому меньшие компании создают производительную, устойчивую серверную инфраструктуру без лишних затрат, сообразно размаху деятельности.

Уже много лет StarWind, один из пионеров виртуализации, продвигает кластеры высокой доступности (HA) под девизом «Лучшая SAN – отсутствие SAN». Компактная отказоустойчивая гиперконвергентная инфраструктура на базе стандартных серверов обходится без использования отдельных аппаратных систем хранения (SAN). Выходит просто, экономно и эффективно, без ущерба надежности.

Мотивы и обстоятельства

Пройдемся по тезисам одного из решений :

• Ценовая и продуктовая политика Broadcom/VMware заставляет компании сегмента SMB мигрировать на альтернативные платформы виртуализации (в приведенном примере – Proxmox VE);
• Высокую доступность данных и приложений обеспечивает кластер из двух серверов. Исходя из потребностей в вычислительных ресурсах, возможностей современных процессоров и накопителей, малому и среднему бизнесу этого достаточно;
• При скромном масштабе кластеров тускнеет блеск выдающихся функций распределенного хранения данных решений типа VMware VSAN, Microsoft Storage Spaces Direct или Ceph как эластичность, параллелизация рабочей нагрузки, самовосстановление.
• У малых компаний нет отдельных команд опытных администраторов для эффективной настройки, оптимизации и обслуживания масштабных развертываний. Да и не нужно.

Кластеры и свидетели

Высокая доступность предполагает избыточные узлы в кластере серверов, чтобы иметь механизм арбитража при разделении кластера – например, из-за проблем с подключением к сети одного из узлов. Наличие постороннего свидетеля (witness) является требованием основных технологий кластеризации серверов, таких как VMWare vSphere или Hyper-V. Это означает, что кластер на основе кворума должен иметь по меньшей мере три голосующих узла. Кворум устанавливается для того, чтобы гарантировать, что одновременно есть только один владелец определенного ресурса.

Не все голосующие узлы должны работать с полной нагрузкой: третий узел может присутствовать только для голосования при возникновении проблем.

Варианты свидетелей:

• File Share Witness – самый простой вариант, где используется сетевой ресурс (SMB-слой) на отдельном сервере.
• Cloud Witness – размещается в Azure и используется для кворума без необходимости выделенного сервера.
• Третий узел (от Raspberry Pi до небольшого сервера) используется только для кворума.

Общее хранилище

Общее хранилище (shared storage) – это тип хранилища данных, к которому имеют одновременный доступ несколько клиентов (в нашем случае серверов). Оно позволяет централизованно хранить и обрабатывать данные, обеспечивает отказоустойчивость, упрощает миграцию рабочих нагрузок и является ключевым компонентом высококлассных и виртуализированных сред.

Кластер без общего хранилища имеет несколько очень существенных ограничений:

Отсутствие автоматического обновления – без общего массива данных невозможно настроить полноценную стойкость к отказу. Если один узел выходит из строя, данные на нем становятся недоступными.

Ограниченные возможности миграции – без общего хранилища виртуальные машины или контейнеры не могут автоматически перемещаться между узлами, что особенно важно в случае проблем на одном из узлов кластера.

Сложность управления ресурсами – балансировка перегрузки меж узлами затруднена, так как каждый узел сохраняет свои данные локально и может динамически перераспределять их.

StarWind предлагает минималистические двухнодовые решения с распределенным хранилищем Virtual SAN, обеспечивающими все ключевые функции высокой доступности.

Гиперконвергенция против классической архитектуры​

Как устроена виртуальная SAN

StarWind Virtual SAN — программное решение для хранения данных, независимое от гипервизора, способное обеспечить высокую производительность и высокую доступность данных, начиная с двух узлов (без необходимости использования свидетелей).

Два сервера формируют отказоустойчивый кластер (например, Microsoft Hyper-V Failover Cluster). Сеть внутри кластера настраивается в соответствии с рекомендациями поставщика гипервизора. Локальные диски обоих серверов объединяются в общие тома средствами StarWind Virtual SAN. Выбор дисков, RAID-контроллеров (или их программных заменителей), политик устойчивости к отказам – по усмотрению пользователя.

StarWind использует избыточные сетевые соединения (несколько сетевых адаптеров) между хостами для поддержания устойчивости хранилища, мониторинга и контроля сбоев. Если любой из узлов выходит из строя или перестает правильно обрабатывать запросы, со стороны клиентской ОС/гипервизора мгновенно инициируется переход на резервный режим. Внутренний механизм «сердечного ритма» (“heartbeat”) обеспечивает надлежащую изоляцию путей хранилища в случае сбоев сети синхронизации и предотвращает так называемое «расщепление мозга» (“split-brain”) хранилища – когда узлы кластера не могут синхронизироваться, но продолжают принимать команды записи от записи. Пока есть хотя бы одно из нескольких соединений heartbeat, службы StarWind общаются по этому каналу, а кластер будет продолжать работать только с одним доступным узлом.

Механизм синхронной репликации StarWind обеспечивает, что любая операция записи подтверждается только после её удачного выполнения на обоих узлах кластера. Это гарантирует целостность данных и позволяет мгновенно переключаться между узлами без потери данных в случае отказа одного из них.

Под «независимостью от гипервизора» подразумевается поддержка стандартных решений виртуализации с несколькими сценариями развертывания.

Сценарий и Hyper - V (StarWind Virtual SAN как приложение Windows)

Сценарий Hyper - V ( StarWind Virtual SAN в отдельной виртуальной машине Linux )

Сценарий VMware

Сценарий KVM

Переходим на NVMe

Кластеры StarWind работают со всеми типами накопителей, включая гибридные конфигурации на смесях дисков. NVMe SSD постепенно вытесняют с серверов все другие типы носителей и даже малый бизнес может позволить себе решение all-NVMe, с их ценой менее $100 за терабайт (дешевле чем SATA SSD).

StarWind предлагает свой высокодоступный стек хранилищ NVMe-oF (TCP и RDMA). Например, StarWind NVMe-oF Initiator для Windows делает доступной сетевую производительность NVMe для рабочих нагрузок SQL и M&E в Windows. Программный инициатор NVMe-oF устанавливается на любой хост Windows без необходимости развертывать инфраструктуру FC и ожидать развития функциональных возможностей самой ОС.

Ничего лишнего

StarWind объединяет вычисления, хранилище, сеть, программное обеспечение для виртуализации и управления в единую платформу, заменяющую запутанную и дорогостоящую устаревшую инфраструктуру центра обработки данных с серверов, отдельных сетей, а также сетевого хранилища. Уместный минимализм позволяет избежать высоких капитальных и операционных расходов, упростить управление и улучшить энергоэффективность.

Гиперконвергенция на основе StarWind Virtual SAN дает малому и среднему бизнесу желаемый баланс между производительностью, надежностью и стоимостью. Благодаря синхронной репликации данных между узлами и отсутствию потребности в дополнительных свидетелях даже двунодовый кластер обеспечивает полноценную высокую доступность. Использование современных NVMe накопителей и оптимизированных сетевых протоколов позволяет получить максимальную производительность при минимальных затратах на оборудование и обслуживание.

Неоценимое преимущество при ограниченных командных и финансовых ресурсах.