На стыке технологий: конвергентные и гиперконвергентные системы

Мир становится более динамичным, быстро меняется. Меняются и информационные технологии – сегодня все чаще говорят об ИТ-трансформации. Хорошо функционирующая, гибкая ИТ-инфраструктура становится основой деятельности все большего числа компаний и организаций. Однако самостоятельно заниматься ее созданием, интеграцией, управлением и обслуживанием – достаточно трудоемкая задача, отвлекающая немало ресурсов. Более того, для большинства бизнесов это непрофильная деятельность, мешающая ИТ-подразделениям сосредоточиться на предоставлении ИТ-услуг.

В качестве решения проблемы упрощения развертывания ИТ-инфраструктуры, сокращения издержек на ее обслуживание и ускорения внедрения приложений давно рассматривают интегрированные системы. Что же отличает их от набора оборудования, даже поддерживаемого одним вендором? Прежде всего, простота и сжатые сроки запуска в эксплуатацию, оптимизация на аппаратном и программном уровне, единая система управления и мониторинга, эффективная техническая поддержка «из одного окна». Как следствие – высокая производительность и надежность. Правда, и цена подчас далеко не низкая.

По сути, появление таких систем – это переход от создания решения к его покупке. Они не требуют продолжительной разработки программно-аппаратного комплекса, предоставляют заказчику одну «точку входа» для технической поддержки и обслуживания. Но для начала – немного истории.

Третья волна: интеграция -> конвергенция - > гиперконвергенция

Эволюция интегрированных систем привела к созданию конвергентных решений. Они также позволяет получить интегрированную, оптимизированную для рабочих нагрузок систему, протестированную в заводских условиях, однако конвергентные решения возникают на стыке технологий. Это не просто модель продаж, а сплав технологий, что помогает добиться от ИТ-инфраструктуры максимальной отдачи. 

Их развитием стали гиперконвергентные системы - изначально спроектированные как интегрированные модульные решения, легко масштабируемые путем добавления модулей (узлов). Чем больше узлов добавляется, тем выше производительность вычислений и больше емкость хранения данных. Упрощается не только архитектура, но и администрирование. 

Гиперконвергентные системы переводят концепцию конвергенции на следующий уровень. Очень важная роль отводится программному обеспечению, «программой кофигурируемости» (software defined). Единый интерфейс и высокая степень виртуализации помогают снизить затраты на управление ИТ-средой и стоимость вычислений в целом. ПО отвечает также за широкий спектр функций.

В целом идея создания таких систем состоит в том, чтобы упростить работу ИТ-подразделений, ускорить процессы предоставления ИТ-ресурсов для бизнеса, снизить вероятность ошибок и стоимость владения инфраструктурой за счет максимальной автоматизации и самообслуживания. 

Таким образом, гиперконвергентные инфраструктурные решения (HCI) отличают простота архитектуры, глубина интеграции и наличие единого ПО управления интегрированным стеком, сокращение непроизводительных издержек и упрощенное взаимодействием с вендорами. Гиперконвергентные решения (Hyperconverged Integrated Systems, HCIS) называют «третьей волной» интегрированных систем. 

Этапы развития интегрированных решений по версии Gartner

Идея создания таких систем состоит в том, чтобы упростить работу ИТ-подразделений, ускорить процессы предоставления ИТ-ресурсов для бизнеса, снизить вероятность ошибок и стоимость владения инфраструктурой за счет максимальной автоматизации и самообслуживания. Есть все основания полагать, что такие системы позволят упростить проектирование и развертывание частных облаков, а также управление ими. Однако стоит уточнить понятие, для чего вернемся к определениям.

Гиперконвергенция: что это такое?

Аналитики Gartner определяют гиперконвергентные решения как платформу с общими программно-конфигурируемыми (software-defined) вычислительными ресурсами и ресурсами хранения, использующую стандартное оборудование и унифицированный интерфейс управления. Самое ценное в них – программные инструменты.

Аналитики Actual Tech Media дают гиперконвергентной инфраструктуре следующее определение. Это виртуализированное инфраструктурное решение, объединяющее в компактном форм-факторе специализированного устройства несколько сервисов ЦОД, что позволяет ускорить развертывание, упростить операции и повысить их эффективность, сократить издержки. Решение HCI они наделяют такими характеристиками:

• Программно-конфигурируемая архитектура.
• Стандартное оборудование х86 – вычислительные узлы, узлы хранения, сетевые компоненты и гипервизор, а также различные ИТ-сервисы, например, защиты данных.
• Каждая такая система представляет компоновочный модуль.Такие модули можно объединять, наращивая пул ресурсов, масштабируя емкость и производительность.
• Высокий уровень автоматизации.
• Возможности управления агрегированными ресурсами как одной системой («федерацией»). 
• Разработка, поставка и поддержка от одного вендора.

Гиперконвергенция глазами аналитиков: рынок HCI

Чтобы лучше разобраться в сути такого явления как гиперконвергенция, полезно узнать, как его оценивают мировые аналитические агентства. Например, по прогнозу IDC, в мире затраты на гиперконвергентную инфраструктуру в ближайшие годы будут расти чрезвычайно высокими темпами – на 70% ежегодно, значительно опережая другие ключевые точки роста ИТ-рынка. Правда, это рост «с низкого старта» - рынок относительно новый. По оценке аналитиков IDC, в 2015 году объем мирового рынка гиперконвергентной инфраструктуры составил 981,91 млн. долларов. Эксперты полагают, что к 2019 году он превысит 4,7 млрд. долларов.

Ключевые точки роста в сегменте решений корпоративного класса по данным IDC.

Согласно исследованию ассоциации Storage Networking Industry Association (SNIA), вышедшему в июне 2016 года, 47% опрошенных предприятий с числом сотрудников более 1000 используют или оценивают гиперконвергентные предложения для консолидации своей инфраструктуры. «В мире 79% ИТ-организаций планируют в 2016 году увеличить расходы на конвергентную инфраструктуру», — отмечают аналитики 451 Research. Уже в этом году доля конвергентных систем хранения на рынке СХД может достичь 20%.

В Gartner уверены, что в ближайшие пять лет гиперконвергентные системы получат широкое распространение – станут мейнстримом. По прогнозам, в текущем году мировой рынок HCIS вырастет на 79% - до 2 млрд. долларов, а к 2019 году увеличится до 5 млрд. долларов. Они будут представлять 24% рынка интегрированных систем. Сейчас этот рынок только входит в стадию зрелости. 

По мнению аналитиков Gartner, третья волна интегрированных систем знаменует появление динамичных, легко формируемых ИТ-инфраструктур на основе сетевых фабрик, состоящих из дизагрегированных аппаратных модулей. Такие системы должны быть оптимизированными по экономическим показателям и обеспечивать непрерывную доставку приложений. 

Драйверы роста

Несмотря на быстрые темпы роста, использование HCIS пока что носит ограниченный характер. «Их развитие будет зависеть от усовершенствований в программном и аппаратном обеспечении, прогрессе в сетевых технологиях и программно-конфигурируемом предприятии», — считают в Gartner. В конечном счете такие платформы будут воплощать концепцию «ИТ как услуга» (IT as a service, ITaaS), предоставляя соответствующие сервисы бизнесу, разработчикам и корпоративным пользователям. 

По мнению аналитиков Actual Tech Media, гиперконвергентная инфраструктура находится пока что в самом начале развития. Количество внедрений невелико, в основном это в планах на ближайшие 1-2 года. Основной сценарий использование HCI – инфраструктура VDI. Многие ИТ-специалисты и вовсе не воспринимают эту концепцию.В частности, недоумение вызывает использование в гиперконвергентных решениях хранилищ DAS.  

К драйверам рынка HCI аналитики относят следующие факторы: 

1. Унаследованная ИТ-инфраструктура обходится слишком дорого. Внедрение гиперконвергентной инфраструктуры обещает сокращение затрат.
2. Стремление повысить эффективность ИТ-операций. 
3. Одна из острых проблем – защита данных в условиях ЦОД, где инфраструктура становится все более сложной и динамичной. HCI обещает упростить ее решение.
4. Все более широкое использование виртуализации, доказавшей свою эффективность. Организации стремятся распространить ее на системы хранения и ЦОД в целом. 

Критерии покупки гиперконвергентных решений заказчиками, уже их использующими (синий) и планирующими развертывание (красный). Основные факторы – высокая доступность, простота масштабирования, стоимость/окупаемость, единый интерфейс управления, поддержка гипервизоров и возможности восстановления (по данным ActualTech Media).

Примеры гиперконвергентных решений

Лучше один раз увидеть, поэтому стоит привести несколько примеров гиперконвергентных систем, занимающих в этом году первые места в рейтингах. Они объединяют в одном решении вычислительные ресурсы, ресурсы хранения данных и средства виртуализации.

Система Lenovo Converged HX Series с программным обеспечением Nutanix разработана для быстрого масштабирования при развертывании в компаниях разного размера. В январе Lenovo представила три модели HX Series. Модель HX7500 с мощными процессорами рассчитана на «тяжелые» нагрузки типа Microsoft Exchange, Microsoft SharePoint и Microsoft SQL Server. На борту у нее – четыре накопителя SSD и два десятка 2,5-дюймовых HDD. Модель HX5500 ориентирована на задачи, активно работающие с ресурсами хранения, а HX3500 – на вычислительные задачи. 

Cisco Systems HyperFlex объединяет серверы Cisco UCS, сетевое оборудование Cisco и программно-конфигурируемую СХД от SpringPath. HyperFlex поставляется в виде кластера с независимо масштабируемыми ресурсами и запускается за час (по данным вендора). Cisco HX Data Platform Controller объединяет SSD и HDD в единое объектное хранилище с функциями дедупликации и сжатия данных «на лету». 

В апреле Dell обновила свои гиперконвергентные устройства XC Series. Теперь в них используются процессоры Intel Xeon E5-2600 v4. Данные системы сертифицированы под SAP NetWeaver и используют ПО Nutanix Acropolis. Для разных нагрузок вендор предлагает выбор конфигураций в корпусе 1U или 2U – до четырех процессоров, SSD, GPU. 

EMC в феврале выпустила VxRail – инфраструктурное решение для сред VMware, которое объединяет средства виртуализации, вычислительные ресурсы, хранилище, систему защиты данных. VxRail – компактное шасси 2U, включающее четыре сервера и 24 накопителя HDD или SSD, то есть четыре узла. В ее состав также входит программно-определяемое хранилище данных Virtual SAN. Каждый сервер имеет сдвоенный 10-гигабитный порт для подключения к стоечному коммутатору (ToR), который в комплектацию не входит. 

Масштабировать систему можно от 3 до 64 узлов, причем характеристики будут почти расти линейно. 64 узла в 16 блоках способны поддерживать порядка 3200 виртуальных машин. Никаких внешних массивов и сетей хранения не требуется. Высокопроизводительные версии для поддержки интенсивной нагрузки комплектуются более 76 Тбайт флэш-памяти, 2 Тбайт памяти DRAM и 112 вычислительными ядрами. 

Система VxRail на платформе VMware EVO Rail нацелена на предприятия малого/среднего бизнеса, департаменты и региональные офисы компаний. Ее задача – упростить процессы и снизить риски при реализации проектов виртуализации ресурсов, внедрить на уровне подразделения стандарты работы, характерные для ЦОД.

Компания Nutanix в феврале обновила свою горизонтально масштабируемую систему Acropolis, вчетверо увеличив ее производительность. Она может поддерживать, например, 30 тыс. почтовых ящиков Microsoft Exchange в решении, занимающем 8U стоечного пространства. При использовании с флэш-массивом NX-9060-G4 (до шести накопителей SSD по 1,6 Тбайт и до 512 Гбайт оперативной памяти) производительность Nutanix. Acropolis превышает 1 млн. IOPS на 4U. 

Oracle SuperCluster M7 – интегрированный программно-аппаратный комплекс, объединяющий вычислительные ресурсы, ресурсы хранения, средства виртуализации и управления в высокопроизводительной облачной платформе. Система рассчитана на требовательные к ресурсам приложения – от традиционных ERP, CRM и хранилищ данных до систем электронной коммерции и аналитики. SuperCluster M7 построен на процессоре Oracle Sparc M7, включает ОС Solaris, ПО Oracle VM Server for Sparc и SuperCluster Management Toolset.

В июне IBS представила специализированные варианты своей гиперконвергентной платформы «СКАЛА-Р»: «СКАЛА-СР/СУБД» для поддержки баз данных и «СКАЛА-СР/АНАЛИТИКА» для систем аналитики. Модели серии 300, 500 и 700 объединяют вычислительные мощности и единую распределенную систему хранения. Как заявляют в IBS, «СКАЛА-Р» на 40% доступнее по цене, чем зарубежные аналоги, при сопоставимой или лучшей производительности.

Выводы 

Итак, рынок HCI уже вышел из стадии стартапов Nutanix и SimpliVity – теперь такие решения предлагают многие вендоры, - но окончательно пока не сформировался. Поставщики гиперконвергентных систем позиционируют свои продукты как ответ на самые насущные проблемы ИТ: быстрое развертывание оборудования для поддержки новых услуг, сокращение капитальных и операционных затрат, упрощение управления ИТ-инфраструктурой, повышение защищенности и доступности данных. Но главное то, что многие компании заинтересованы в реализации хотя бы некоторых преимуществ облачных технологий в собственной инфраструктуре и гиперконвергентные решения помогают им это сделать. С этим выводом трудно не согласиться. Однако цена вопроса пока остается открытой.