Консолидация вычислительных систем и систем хранения данных


Цикл статей посвященный Концепции управления IT инфраструктурой современного предприятия . В этом цикле будут рассмотрены вопросы консолидации, расчёта TCO и многое, многое другое. Первая статья посвящена консолидации вычислительных систем и систем хранения данных.

Консолидация вычислительных систем и систем хранения данных

Необходимость консолидации

Улучшение качества сервиса

Последние несколько лет количество инновационных технологий, применяемых в IT отрасли растет в геометрической прогрессии. Если попытаться проанализировать эти технологии, то окажется, что многие из этих инноваций  разработаны для повышения доступности сервисов предоставляемых пользователям, повышению управляемости и производительности вычислительных систем.
Многие производители вычислительных систем предлагают различные решения для улучшения надежности, доступности и удобства обслуживания своих систем. Для удобства, три эти компоненты – Reliability, Availability, Serviceability иногда называют RAS. Вот лишь небольшой пример:

·    FirstFailure Data Capture (FFDC) – технология позволяющая анализировать поведение системы в реальном времени, собирать статистику по возникающим ошибкам, и, возможно, предсказывать их появление в дальнейшем.
·    Chipkillrecovery – возможность восстановления данных в оперативной памяти, при выходе из строя одного из чипов карты памяти.
·    DynamicCPU deallocation и OnDemand CPU Sparring – в случае выхода из строя одного из центральных процессоров, он автоматически подменяется запасным (запасные процессоры находятся в специальном пуле называемом CPU OnDemand, и, как правило, производитель не требует дополнительной оплаты такого пула или стоимость такого пула незначительна)

При замене старых технологий или серверов различных производителей на новые, становиться возможным поднять сервис на абсолютно новый уровень качества. Речь идет не только о новых возможностях аппаратного обеспечения, но и о современных, отвечающих самым высоким требованиям, операционных системах, приложениях, и обо всём том, что улучшит работу вычислительного комплекса с любой точки зрения.

Упрощение процедуры эксплуатации вычислительного комплекса

Обычно,  IT инфраструктура гетерогенного окружения состоит из большого числа серверных архитектур различных производителей, несовместимых между собой операционных систем и приложений.

Даже в случае преобладания аппаратного и программного обеспечения от одного производителя, в инфраструктуре предприятия возможно появление большого количества проблем. Будь то разница в версиях операционной системы, или невозможность работы приложений с той версией ОС, которая установлена на конкретном сервере. А как быть с огромным количеством серверов, вычислительные возможности которых исчерпаны? Элементарнейшая нехватка производительности сервера заставляет вкладывать деньги во всё новые и новые вычислительные мощности (которые могут быть исчерпаны уже через пару лет).
Ситуация становится более неприглядной если внимательно рассмотреть системы хранения данных и сетевые технологии. Сегодня, обычной является ситуация, когда на различных серверах и рабочих станциях используются абсолютно разные и несовместимые между собой технологии. Так на одном сервере можно видеть устаревшие SCSI-2 диски объёмом в 4.5 GB, на другом SSA дисковый массив на 36 GB, а третий сервер оперирует огромным дисковым массивом, для подключения к которому используется FibreChannel. Мало того, что эти массивы не совместимы между собой, так они ещё требуют от администратора знания всех нюансов их работы, методов подключения и управления.

Сложность управления IT инфраструктурой является одним из ключевых факторов влияющих на эффективность и стоимость управления.

Процедура консолидации вычислительных ресурсов (server consolidation) позволяет упростить IT инфраструктуру предприятия путем уменьшения количества серверов, разновидностей операционных систем, унификации систем хранения данных. Что, в конечном итоге, значительно снижает затраты на администрирование и стоимость владения системой в целом.

Улучшение управляемости вычислительным комплексом

В случае, если уменьшение количества серверов является частью плана консолидации, большинство задач связанных с управлением системой можно выполнить зачастую быстрее и проще. Так например, если системному администратору необходимо обслуживать малое количество серверов, то и выполнение таких задач, как создание резервных копий данных, восстановление данных требует меньших временных затрат. Управление системой хранения данных становиться более ясным и предопределенным.
Как показано на рис. 1, консолидация, базирующаяся на физическом объединении серверов, позволяет упростить имеющуюся инфраструктуру, тем самым улучшить управляемость вычислительного комплекса. Использование одного мощного сервера имеющего возможность разделения ресурсов между задачами и копиями операционных систем, позволяет значительно повысить управляемость за счет  простоты настройки сетевых соединений, перераспределения вычислительных ресурсов и простоты управления системой хранения данных.
consolidation1.jpg

рис.1

Повышение безопасности

В случае использования распределенного окружения, каждый сервер обязан иметь свою собственную политику обеспечения безопасности. Администратор обязан управлять системой безопасности каждого сервера по отдельности. Конечно,  для всех серверов могут быть описаны некие общие правила, но на каждом из них необходимо выполнить ряд мер по настройке правил безопасности этого конкретного узла.

Основными проблемами системы безопасности распределенного окружения являются:

·    Синхронизация паролей пользователей
·    Описание единых требований к правилам задания новых паролей
·    Неавторизованные модемные подключения
·    Устаревшие учетные записи
·    Учетные записи пользователей с неустановленными паролями
·    Неавторизованный доступ к серверу на физическом уровне

Виды консолидации

Географическая консолидация

В качестве первого шага консолидации следует рассмотреть возможность концентрации распределенных серверов в пределах единого центра данных или сравнительно небольшого числа региональных центров (рис. 2). Преимущество этого решения в том, что упрощается выделение персонала поддержки и его работа по развертыванию и управлению системами, снижается степень дублирования опытных кадров. Консолидация облегчает использование стандартизованных конфигураций и процессов управления, создание рентабельных систем резервного копирования для восстановления данных в случае сбоя и поддержания связности бизнеса. Упрощается и решение вопросов обеспечения высококачественного контроля за состоянием среды в которой работает оборудование, а также обеспечение обеспечения физической защиты. Может быть улучшена и сетевая безопасность, поскольку серверы оказываются под защитой единого, централизованно управляемого межсетевого экрана.
Как и при любых процессах объединения, консолидация может быть весьма сложной задачей, затраты на которую, риски и преимущества должны быть тщательно взвешены. Для реализации поставленной цели, как правило, необходимо расширять существующие центры данных или строить новые. Речь также идет о перераспределении ИТ-персонала и возможных затратах на переобучение и привлечение новых сотрудников.
Стоит заметить, что консолидация не является универсальным решением для любого приложения. Дело в том, что требования к сети и время отклика приложения могут значительно возрасти, если серверы будут значительно удалены от местоположения пользователей. В этом случае следует тщательно оценить стоимость сетей WAN и степень удовлетворенности пользователей. Служба каталогов и служба регистрации пользователей также должны быть интегрированы, однако рабочие нагрузки на системы обеспечения безопасности и аутентификации могут при этом значительно возрасти.
Перемещенные серверы и связанная с ними инфраструктура должны быть соответственно модернизированы, чтобы удовлетворять новым требованиям, и эти затраты следует тщательно взвесить при оценке отдачи от капиталовложений в проект консолидации.
consolidation2.jpg

рис. 2

 

 

 

 

 

 

Физическая консолидация

Один из этапов консолидации на предприятии состоит в уменьшении общего числа серверов путем объединения компьютеров, работающих под управлением разных ОС и решающих различные задачи, в более производительные системы. Такая консолидация может улучшить использование ресурсов и снизить стоимость затрат на управление. Она также способна повысить эффективность использования иных ресурсов центра данных, таких, как занимаемая площадь и количество потребляемой электроэнергии.
Однако все эти преимущества следует сопоставить с выгодами упрощенной архитектуры, обеспечивающей выравнивание рабочих нагрузок между несколькими серверами. Разукрупнение обеспечивает высокую готовность при низких затратах за счет избыточности серверов, а также пошаговое масштабирование путем простого добавления серверов.
Инструменты для управления такими кластерными решениями значительно усовершенствовались за прошедшие годы, поэтому высокие операционные затраты не обязательно должны быть их важнейшим отличительным признаком.
В общем случае при физической консолидации необходим подход, основанный на выборе адекватного размера системы. Это означает укрупнение или разукрупнение системы по мере необходимости для оптимизации инфраструктуры каждого конкретного набора приложений. В любом случае необходим тщательный анализ архитектуры приложения.

Потребности бизнеса также должны быть внимательно проанализированы. В частности, представляет интерес число пользователей, которых обслуживает данное приложение, и место их физического нахождения. Кроме того, возникают вопросы требований к производительности, масштабируемости и готовности (доступности). Важно определить то место, которое конкретное приложение занимает в бизнес-процессах, и выяснить, каким изменениям во времени оно может подвергнуться.

Консолидация приложений

Логическая консолидация приложений приводит к централизации управления критическими для бизнеса системами и приложениями.

Преимущества логической консолидации:
·    высвобождение аппаратных ресурсов, которые можно использовать на других участках информационной системы.
·    простая и логичная структура управления ИТ-инфраструктурой

Сценарий консолидации приложений предусматривает перенос одного масштабного приложения, ранее выполнявшегося на нескольких серверах, на один, более мощный (рис. 3).
consolidation3.jpg

В качестве примера такой операции можно привести базы данных, которые обычно наращивают экстенсивным путем по мере роста объема обрабатываемой информации.     Объединение данных и приложений на одном сервере (или кластере) может заметно ускорить процессы обработки и поиска, а также повысить уровень целостности системы.

В качестве примера можно привести и другой вариант консолидации приложений. Например, несколько экземпляров почтовых серверов и серверов баз данных, ранее запускавшиеся на отдельных компьютерах, могут быть выполнены на одной машине. Преимущества такой консолидации — возрастающая масштабируемость сервисов и более полное использование системных ресурсов.

Консолидация данных

Рост объемов данных, расширение спектра задач, связанных с их обработкой, критичность доступа к данным для бизнеса приводят к необходимости консолидации систем хранения данных. Система хранения — это не просто набор дисков, подключенный к серверу; сегодня это целый комплекс средств, предоставляющий высокоуровневый доступ к данным, обеспечивающий их постоянную доступность, защиту от сбоев и катастроф, оценка и управление использованием дискового пространства, автоматическое резервирование и прозрачное восстановление.
Системы хранения можно рассматривать как ресурс, стоящий в одном ряду с другими корпоративными ресурсами, такими, как коммуникационная инфраструктура, аппаратные серверы масштаба предприятия и бизнес-приложения. Для эффективного использования любых ресурсов желательна их консолидация.
Консолидация обеспечивает целый ряд экономических преимуществ, важнейшими из которых являются: экономия на администрировании, перераспределение вычислительных ресурсов, сокращение непроизводительных ИТ-затрат (например, на множество решений резервного копирования и последующую их эксплуатацию).

В обычной компании чаще всего есть несколько «островов» хранения данных, реализованных на отдельных серверах, и они, как правило, подвержены неудержимому росту, свойственному современным системам хранения данных. Чтобы идти в ногу с требованиями заказчиков и достижениями конкурентов, бизнесу конкретной компании требуются много-платформенные, масштабируемые базы данных, способные справиться с интенсивными
выборками, их репликацией, ведением журнала и восстановлением данных, которые обычно не получается эффективно реализовать на основе изолированных систем хранения.
Путем объединения данных нескольких серверов в единую, централизованную и масштабируемую систему хранения данных исключительно высокой готовности можно снизить сложность среды хранения при одновременном повышении скорости обработки данных и их доступности для пользователей. Также может вырасти и уровень сервиса при снижении затрат на среду и экономии занимаемой площади.
Понятие консолидации систем хранения данных появилось как исключительно эффективный способ не только организации эффективного хранения данных, но и улучшения работы многих приложений, зависящих от подсистем хранения (обеспечивающий к тому же для этих ресурсов снижение совокупной стоимости владения TCO).
Сегодня организация информационных хранилищ стала основным методом, повышающим конкурентоспособность в обработке аналитических и маркетинговых данных. Самый важный целевой параметр таких хранилищ — обеспечение мгновенного доступа к данным, поскольку сводные таблицы баз данных и индексы занимают намного больше места, чем сами детализированные данные, а более 90% запросов являются многомерными и включают тот или иной уровень агрегирования данных.
В связи с тем, что современные центры данных выполняют весьма ответственные приложения, сегодня допустимое время простоя измеряется секундами, а издержки от простоев включают потерю дохода, упущенные возможности сбыта, снижение производительности труда сотрудников, утрату удовлетворенности и доверия клиентов. Наиболее часто причиной простоя информационного хранилища становятся системы хранения данных: отказ компонентов, длительное время загрузки и сильно растянутые во времени процедуры резервного копирования.

Среда современного бизнеса требует круглосуточной работы информационного центра, но эти центры исторически были рассчитаны на низкую загрузку днем и обновление систем по ночам. Однако потребность в доступе к данным в реальном времени диктует применение динамических баз данных, информацию из которых можно быстро извлечь в любое время.
Размеры баз данных растут быстро, и их резервирование для обеспечения защиты данных и поддержания их целостности стало важной задачей, с которой сталкиваются системные администраторы.

Кластерные базы данных

Почти все крупные поставщики баз данных, включая IBM и Microsoft поддерживают кластеризацию больших баз данных в пределах нескольких серверов. Имеются новые средства автоматизации управления данными. Они, например, позволяют выполнять динамическое перераспределение баз данных на основе шаблонов доступа к данным в операционной среде. Кластер баз данных можно установить и настроить как единое целое. Это относится и к управлению им — все функции управления могут быть выполнены всего один раз и автоматически распределены в пределах кластера.

Типы консолидации систем хранения

Существует несколько различных методов консолидации, применимых при различных обстоятельствах и удовлетворяющих различным требованиям.

·    Объединение систем хранения, размещенных на нескольких серверах, в пределах единого сервера. Эта модель снижает остроту проблем администрирования и экономит занимаемое оборудованием пространство за счет централизации системы хранения на одном мощном сервере.
·    Непосредственное подключение нескольких гетерогенных серверов к единой системе хранения данных. Этот подход стал возможен благодаря наличию гетерогенных систем хранения высокого класса, специально разработанных для информационных центров. Они значительно снижают стоимость хранения данных за счет создания единой высокопроизводительной системы хранения для нескольких серверов, устраняя необходимость приобретать отдельные устройства для каждого типа серверов. Этот подход также упрощает администрирование и экономит занимаемую оборудованием площадь.
·    Объединение системы хранения на основе архитектуры сетей хранения данных SAN (рис. 4). При таком подходе создается общий пул совместно используемых ресурсов хранения, включая коммутаторы, массивы, библиотеки на магнитных лентах и другие типы накопителей. Эта модель улучшает эффективность и снижает сложность управления, повышая масштабируемость, доступность и надёжность хранения данных. При подобной консолидации SAN выступает как средство позволяющее большому числу серверов иметь доступ к единому ресурсу хранения данных.
consolidation4.jpg

Роль NAS-устройств с этой точки зрения менее универсальна: что они выполняют консолидирующую функцию только для одного класса ресурсов — файловых серверов.

 

 

 

Преимущества консолидации

До недавнего времени компаниям обычно приходилось искать компромисс между быстродействием и готовностью данных. Сегодняшние, основанные на сетях технологии хранения данных делают, наконец, консолидацию систем хранения практичной.

Выгоды стратегии консолидации становятся более очевидны, если компания в своем бизнесе использует Интернет. Традиционные методы распределенной системы хранения просто не работают при развертывании электронных инициатив. Стратегия консолидированной системы хранения, основанная на современных технологиях, приводит к значительному снижению затрат, улучшению уровня контроля и управления, повышению эффективности и производительности, повышению «динамичности» бизнеса, способности находиться впереди конкурентов и к повышению уровней доступности, надежности и производительности. Еще несколько лет назад эти выгоды были недостижимы, но с появлением новейших технологий хранения данных многие компании, уже использующие консолидацию, могут в полной мере воспользоваться её плодами.

При перепечатке этого материала, просьба ссылаться на источник.

Автор: Кирилл Терешенко

Оставьте комментарий