Гіперконвергенція: просто, продуктивно, ощадливо

Чого прагне малий та середній бізнес? Того ж, що і великі компанії: прибутковості, стабільності, непотоплюваності. Життя своїм коштом привчає до помірності, тож менші компанії створюють продуктивну, стійку до негараздів серверну інфраструктуру без зайвих витрат, відповідно до розмаху діяльності.

Вже багато років StarWind, один із піонерів віртуалізації, просуває кластери високої доступності (HA) під гаслом «Найкраща SAN – відсутність SAN». Компактна відмовостійка гіперконвергентна інфраструктура на базі стандартних серверів обходиться без використання окремих апаратних систем зберігання (SAN). Виходить  просто, економно і ефективно, без шкоди надійності.

Мотиви та обставини

Пройдімося по тезах одного з рішень:

• Цінова та продуктова політика Broadcom/VMware змушує компанії сегменту SMB мігрувати на альтернативні платформи віртуалізації (у наведеному прикладі - Proxmox VE);
• Високу доступність даних та додатків забезпечує кластер із двох серверів. Виходячи з потреб у обчислювальних ресурсах, можливостей сучасних процесорів та накопичувачів, малому та середньому бізнесу цього достатньо;
• При скромному масштабі кластерів тьмяніє блиск видатних функцій розподіленого зберігання даних рішень штибу VMware VSAN, Microsoft Storage Spaces Direct чи Ceph як еластичність, паралелізація робочого навантаження, самовідновлення.
• У малих компаній немає окремих команд досвідчених адміністраторів для ефективного налаштування, оптимізації та обслуговування масштабних розгортань. Та й не потрібно.

Кластери та свідки

Висока доступність передбачає надлишкові вузли в кластері серверів, щоб мати механізм арбітражу у разі розділення кластера – наприклад, через проблеми з підключенням до мережі одного з вузлів. Наявність стороннього свідка (witness) є вимогою основних технологій кластеризації серверів – як VMWare vSphere чи Hyper-V. Це означає, що кластер на основі кворуму повинен мати щонайменше три голосуючі вузли. Кворум встановлюється для того, щоб гарантувати, що одночасно є лише один власник певного ресурсу.

Не всі голосуючі вузли повинні працювати з повним навантаженням: третій вузол може бути присутнім лише для голосування у разі виникнення проблем.

Варіанти свідків:

• File Share Witness – найпростіший варіант, де використовується мережевий ресурс (SMB-шара) на окремому сервері.
• Cloud Witness – розміщується в Azure та використовується для кворуму без необхідності виділеного сервера.
• Третій вузол (від Raspberry Pi до невеликого сервера) використовується лише для кворуму.

Загальне сховище

Загальне сховище (shared storage) — це тип сховища даних, до якого мають одночасний доступ кілька клієнтів (в нашому випадку серверів). Воно дозволяє централізовано зберігати та обробляти дані, забезпечує відмовостійкість, спрощує міграцію робочих навантажень і є ключовим компонентом для високодоступних кластерів та віртуалізованих середовищ.

Кластер без загального сховища має кілька дуже суттєвих обмежень:

Відсутність автоматичного відновлення – без загального масиву даних неможливо налаштувати повноцінну стійкість до відмови. Якщо один вузол виходить із ладу, дані на ньому стають недоступними.

Обмежені можливості міграції – без загального сховища віртуальні машини чи контейнери не спроможні автоматично переміщатися між вузлами, що особливо важливо у випадку проблем на одному з вузлів кластера.

Складність управління ресурсами – балансування навантаження між вузлами утруднена, оскільки кожен вузол зберігає свої дані локально і може динамічно перерозподіляти їх.

StarWind пропонує мінімалістичні двонодові рішення з розподіленим сховищем Virtual SAN, які забезпечують всі ключові функції високої доступності.

Гіперконвергенція проти класичної архітектури

Як влаштована віртуальна SAN

StarWind Virtual SAN — програмно-визначене рішення для зберігання даних, незалежне від гіпервізора, здатне забезпечити високу продуктивність та високу доступність даних, починаючи з двох вузлів (без необхідності використання свідків).

Два сервери формують відмовостійкий кластер (наприклад, Microsoft Hyper-V Failover Cluster). Мережа всередині кластера налаштовується відповідно до рекомендацій постачальника гіпервізора. Локальні диски обох серверів об'єднуються у спільні томи засобами StarWind Virtual SAN. Вибір дисків, RAID-контролерів (або їх програмних замінників), політик стійкості до відмов – на розсуд користувача.

StarWind використовує надлишкові мережеві з'єднання (кілька мережевих адаптерів) між хостами для підтримки стійкості сховища, моніторингу та контролю збоїв. Якщо будь-який з вузлів виходить з ладу або перестає належним чином обробляти запити, з боку клієнтської ОС/гіпервізора миттєво ініціюється перехід на резервний режим. Внутрішній механізм «серцевого ритму» (“heartbeat”) забезпечує належну ізоляцію шляхів сховища у разі збоїв мережі синхронізації та запобігає так званому «розщепленню мозку» (“split-brain”) сховища – коли вузли кластера не можуть синхронізуватися, але продовжують приймати команди запису від ініціаторів незалежно. Поки є хоча б одне з кількох з'єднань heartbeat, служби StarWind спілкуються через цей канал, а кластер продовжуватиме працювати лише з одним доступним вузлом.

Механізм синхронної реплікації StarWind забезпечує, що кожна операція запису підтверджується лише після її успішного виконання на обох вузлах кластера. Це гарантує цілісність даних і дозволяє миттєво перемикатись між вузлами без втрати даних у разі відмови одного з них.

Під «незалежністю від гіпервізора» розуміється підтримка стандартних рішень віртуалізації з кількома сценаріями розгортання.

Сценарій Hyper-V (StarWind Virtual SAN як додаток Windows)

Сценарій Hyper-V (StarWind Virtual SAN в окремій віртуальній машині Linux)

Сценарій VMware

Сценарій KVM

Переходимо на NVMe

Кластери StarWind працюють з усіма типами накопичувачів, включно з гібридними конфігураціями на сумішах дисків. NVMe SSD поступово витісняють з серверів всі інші типи носіїв і навіть малий бізнес може дозволити собі рішення all-NVMe, з їхньою ціною менше $100 за терабайт (дешевше ніж SATA SSD).

StarWind пропонує власний високодоступний стек сховищ NVMe-oF (TCP та RDMA). Наприклад, StarWind NVMe-oF Initiator для Windows робить доступною мережеву продуктивність NVMe для робочих навантажень SQL та M&E у Windows. Програмний ініціатор NVMe-oF встановлюється на будь-який хост Windows без необхідності розгортати інфраструктуру FC та чекати на розвиток функціональних можливостей самої ОС.

Нічого зайвого

StarWind об'єднує обчислення, сховище, мережу, програмне забезпечення для віртуалізації та управління в єдину платформу, що замінює заплутану та дорогу застарілу інфраструктуру центру обробки даних з серверів, окремих мереж, а також мережевого сховища. Доречний мінімалізм дозволяє уникнути високих капітальних та операційних витрат, спростити управління та поліпшити енергоефективність.

Гіперконвергенція на основі StarWind Virtual SAN дає малому та середньому бізнесу бажаний баланс між продуктивністю, надійністю та вартістю. Завдяки синхронній реплікації даних між вузлами та відсутності потреби в додаткових свідках, навіть двонодовий кластер забезпечує повноцінну високу доступність. Використання сучасних NVMe накопичувачів та оптимізованих мережевих протоколів дозволяє отримати максимальну продуктивність при мінімальних витратах на обладнання та обслуговування.

Неоціненна перевага, при обмежених командних та фінансових ресурсах.

Kingston повертається у «вищу лігу» серверних NVMe SSD