Дата-центр будущего – от гибридных облаков к архитектуре Rack-Scale

Статья подготовлена Computerworld Россия совместно с Intel IT Center

Ответом на эти запросы является программно определяемая инфраструктура, полностью меняющая архитектуру дата-центров и открывающая возможности использования в корпоративном секторе технологий гибридных облаков, разработанных крупнейшими облачными провайдерами.

Гибридное облако хорошо подойдет предприятиям, которые из-за рисков безопасности не хотят хранить все свои данные у внешнего провайдера или уже инвестировали большие средства в строительство собственных дата-центров. Подобно публичным и частным облакам, гибридное облако уменьшает расходы на построение и обслуживание ИТ-инфраструктуры предприятия и улучшает ее гибкость, однако на этом его преимущества не заканчиваются. Гибридное облако обеспечивает высокую безопасность корпоративных приложений и данных, более эффективную балансировку нагрузки на процессорные ресурсы, системы хранения и сетевую инфраструктуру и в то же время устраняет риски, связанные с использованием частного и публичного облака.

Дезагрегированная серверная система Ericsson HDS 8000

Традиционные дата-центры строились в расчете на постоянные нагрузки и выделение для каждого приложения отдельного сервера или группы серверов. Гибридное облако позволяет компаниям самим определять, какое приложение будет работать в корпоративном дата-центре или в облаке внешнего провайдера, и предоставляет ИТ-подразделению инструменты для перемещения приложений и данных между публичным и частным облаком.

При использовании гибридной модели в случае резкого увеличения нагрузки, создаваемого развернутым в частном облаке приложением, и нехватки ресурсов для его обслуживания, это приложение можно временно перевести в публичное облако. Последнее предлагается использовать и для тестирования новых приложений, которые затем будут развернуты в частном облаке, либо для защиты приложений, ставшими жертвой DDoS-атаки.

Для успешного создания гибридного облака необходимо перестроить дата-центр так, чтобы избавиться от проблем, неизбежно возникающих при частичной виртуализации серверной инфраструктуры или постепенном формировании облака. Например, требуется обеспечить оркестровку, что позволит оптимально размещать рабочую нагрузку на самой подходящей виртуальной машине, которая может находиться в любом дата-центре — в корпоративном или у внешнего провайдера. Кроме того, нужна интеграция инфраструктуры ЦОД и среды, в которой работают приложения. При гибридной модели понадобится механизм быстрого запуска новых виртуальных машин в частном и публичном облаке для реализации инфраструктуры как сервиса (IaaS) или комбинации IaaS с платформой как сервис (Platform as a Service, PaaS).

Кроме того, надо обеспечить переносимость приложений, чтобы они одинаково работали в публичном и частном облаке, а также средства мониторинга и управления приложениями для обоих типов облаков.

Дата-центры, готовые к построению гибридных облаков

Intel вместе с ведущими производителями серверов и систем хранения развивают ряд технологических инициатив, нацеленных на решение этих проблем.

Прежде всего, разрабатывается архитектура интегрированных систем, которую можно использовать для обслуживания как частных, так и публичных облаков. Создатели технологий для дата-центров совместно продвигают открытые стандарты, которые за счет совместимости позволяют поддерживать хостинг и перемещение рабочих нагрузок в гибридной среде. Другое направление — обеспечение переносимости приложений, а также безопасности и соблюдения требований законодательства в гибридном облаке.

Поддержка облачных технологий реализована Intel в процессорной платформе Xeon E5, включая функцию Intel Turbo Boost, ускоряющую производительность процессора при обслуживании пиковых нагрузок. Благодаря этой функции при резких скачках нагрузки тактовая частота процессорных ядер увеличивается выше номинального значения (при условии, что они работают ниже максимально допустимых значений питания, силы тока и температуры). Еще одна технология, которая улучшает обслуживание тяжелых нагрузок, создаваемых облаками, — Intel AVX (Intel Advanced Vector Extensions), она повышает параллелизм и пропускную способность при выполнении вычислений с плавающей точкой. Для безопасной работы с данными можно использовать технологию аппаратного шифрования и дешифрования Intel AES-NI (Intel Advanced Encryption Standard New Instructions). Наконец, технология Intel TXT (Intel Platform Protection Technology with Trusted Execution Technology) позволяет на процессорном уровне создавать в облаке защищенные пулы вычислительных ресурсов.

Rack-Scale Architecture

Другим важным направлением развития технологий облачных дата-центров является архитектура Rack-Scale Architecture, обеспечивающая существенное расширение возможностей подключения, поддержку обработки данных в реальном времени, улучшение эффективности использования сетей и предоставление сервисов по требованию. Корпорации Intel и Ericsson совместно разрабатывают гипермасштабируемую облачную инфраструктуру для телекоммуникационной индустрии Ericsson Cloud System, основанную на Intel Rack-Scale Architecture.

В этой системе используется сервер Ericsson HDS 8000, построенный по модульной архитектуре с оптическими интерконнектами и дезагрегированными компонентами — вычислительными, устройств хранения данных и сетевыми. Такое дезагрегирование позволяет эффективнее использовать аппаратные ресурсы сервера, а по мере развития технологий отдельные его компоненты можно заменять на новые без замены всего сервера. Поскольку эта архитектура является программно определяемой, она позволяет объединять в пулы вычислительные и сетевые ресурсы, а также ресурсы хранения. В результате можно легко составлять график выполнения рабочих нагрузок, что позволяет увеличить плотность размещения процессоров, коэффициент их загруженности и более эффективно использовать пропускную способность сети. Такая архитектура с дезагрегированием ресурсов позволяет существенно уменьшить число кабелей и снизить энергопотребление.

Наконец, комбинируя дезагрегированное оборудование и усовершенствованное программное обеспечение для управления инфраструктурой, можно выделять ресурсы дата-центра в соответствии с потребностями конкретной рабочей нагрузки и таким образом добиться серьезной экономии затрат на приобретение техники и ее эксплуатацию.

Предприятие получит значительные преимущества в случае применения архитектуры Rack-Scale architecture в своем частном/гибридном облаке либо при использовании услуг сервис-провайдера, у которого облако построено на базе этой архитектуры. С учетом лавинообразного роста объемов мобильных данных, приложений бизнес-аналитики и web-приложений можно ожидать, что в будущем архитектура Rack-Scale станет стандартом для корпоративных дата-центров. Все предприятия будут стремиться к экономии расходов за счет применения гипермасштабируемых web-сервисов, и в этом им поможет программно определяемая архитектура Rack-Scale, которая и станет основой будущих дата-центров.