№ 5 (54) 2010

все из одних рук

Концепция создания центров обработки данных была освоена на практике компанией IBM еще в 1964 году с появлением первого серийного мейнфрейма System/360 (в СССР системы, скопированные с компьютеров этой серии, назывались ЕС ЭВМ). С тех пор создание больших вычислительных машин на долгие годы стало приоритетной задачей для многих разработчиков и производителей компьютерного мира.

Но в период популяризации распределенных вычислений, который начался в 80-х годах, большие централизованные вычислительные машины стали казаться анахронизмом — «динозаврами» компьютерной эры, которым предрекали скорое вымирание. Действительно, мейнфреймы в своем классическом виде практически «вымерли» (единственным крупным производителем осталась компания IBM), но на очередном витке эволюции ИТ-сообщество вновь пришло к пониманию необходимости централизации вычислений. Результатом такого изменившегося мышления стало активное развитие центров обработки данных. Однако вместо того, чтобы строить ЦОД исключительно из фирменных компонентов и технологий (как в случае с мейнфреймами), дата-центры начали собирать на базе общедоступного оборудования.

На очередном витке истории

Вычислительная инфраструктура современных ЦОД представляет собой сложную комбинацию серверов, систем хранения данных, сетевого оборудования, объединенных физически и логически в рамках очень небольшого пространства. Такая инфраструктура требует приложения значительных усилий — интеллектуальных, организационных, временных — для интеграции оборудования различных производителей. Но результат не всегда соответствует ожиданиям и первоначальным расчетам. Поскольку в глобальном смысле большинство современных ЦОД строятся по схожим принципам, решение проблемы как будто бы лежит на поверхности и заключается в создании неких комплексных систем, содержащих все основные компоненты.

Такая идея пришлась по душе крупнейшим мировым ИТ-компаниям. В результате в этом году на рынке появилось несколько типовых комплексных продуктов для построения вычислительной инфраструктуры — это в некотором смысле «коробочные» решения для ЦОД. Особенно актуальным такой подход становится в контексте «облачных» вычислений.

Отметим, что в статье речь пойдет не о контейнерных (или мобильных) ЦОД, которые включают в себя, в том числе, инженерную инфраструктуру, а именно о вычислительных подсистемах.

_________________________________________________

Комплексные системы для построения

вычислительной инфраструктуры ЦОД предлагают все

крупнейшие производители — Cisco, Dell, IBM, Fujitsu,

Hewlett-Packard, Oracle.

_________________________________________________

В общих чертах рассматриваемые решение включают в себя серверы (х86), дисковые системы хранения данных (SAS, SATA), коммутаторы ЛВС (10 GbE, Infiniband), а также набор специального ПО для виртуализации и управления. Все это, как правило, уже установлено в шкаф, подключено, протестировано и готово к работе. Системы такого типа уже представили все крупнейшие производители — Cisco, Dell, Fujitsu, Hewlett-Packard, IBM, Oracle.

Сразу сделаем оговорку, что данная публикация не ставит перед собой цель описать все характеристики и возможности вышеупомянутых систем, но только лишь познакомить читателя с актуальными и свежими предложениями на рынке.

IBM — апологет централизованных вычислений

Компания никогда не оставляла идею централизованных вычислений. На сегодняшний день основными серийными системами в этом направлении для IBM были и остаются мейнфреймы, самыми передовыми моделями которых на данный момент являются System z10 и zEnterprise (рис. 1).

Последняя модель, выпущенная на рынок 22 июля 2010 года, является весьма своеобразной, поскольку здесь применен комбинированный подход к использованию вычислительных платформ. В качестве «ядра» используется мейнфрейм IBM z196, оснащенный новыми CISC-процессорами и поддерживающий операционные системы z/OS, z/VM и Linux on System z. Но к нему может быть подсоединен модуль расширения zBX (zEnterprise BladeCenter Extension), технологически представляющий собой обычный серверный шкаф, в котором установлены до четырех блейд-асси BladeCenter, коммутаторы 10 GbE и блоки распределения питания. В zBX могут использоваться серверы-лезвия на базе процессоров POWER7 или Intel Xeon. Связь между z196 и zBX осуществляется посредством двух каналов 10GbE.

Обе системы объединяются в общую виртуализованную среду и управляются с помощью новой программной системы IBM Unified Resource Manager. При этом серверы внутри zEnterprise BladeCenter Extension управляются аналогично ресурсам мейнфрейма. В системе z196 может быть установлено до 24 специальных 4-ядерных процессоров, работающих на частоте 5,2 ГГц (для сравнения, скорость работы POWER7 для серверов IBM System i достигает 4,25 ГГц, а частота самых быстрых серийных процессоров х86 не превышает 3,33 ГГц). Эти процессоры устанавливаются в специальные картриджи — по шесть штук в каждом (и еще два чипа с дополнительной кэш-памятью четвертого уровня). В один мейнфрейм помещается до четырех таких картриджей, что в сумме дает 96 вычислительных ядер (80 из которых доступны для приложений). Кроме основных, есть также специализированные процессоры IFL (для Linux-приложений), zAAP (для приложений Java или XML) и zIIP (для обработки данных и транзакций, которые используются для ERP-систем и шифрования данных). Также в системе может быть установлено до 3 ТБ оперативной памяти, организованной в отказоустойчивый массив RAIM.

Если на сегодняшний день zEnterprise — это Hi-End в серии мейнфреймов IBM, то System z10 — это «верхне-средний» сегмент. Система содержит до 64 вычислительных ядер и специальные процессоры IFL, zAAP, zIIP. Отметим, что на всех мейнфреймах IBM существует программная преемственность, то есть, например, на z10 можно запускать ПО, написанное еще для System/360.

Одной из важных функций z10 является возможность оперативного перераспределения дискового пространства и процессорных ресурсов без остановки работы приложений. В рамках одного мейнфрейма может быть развернуто до шестнадцати виртуальных ЛВС. Если производительности одной системы будет недостаточно, с помощью функции Parallel Sysplex можно обеспечить объединение 32-х мейнфреймов в общую вычислительную систему. В качестве СХД к своим мейнфреймам IBM предлагает широкий диапазон моделей старшего уровня собственной разработки — System Storage DS8800, XIV Storage System.

Cisco — сила в коалиции

Рынок комплексных решений для дата-центров оказался настолько заманчивым, что за его освоение взялись даже те компании, которые никогда не считались здесь сильными игроками. В частности, компания Cisco, которая не только разработала собственный блейд-сервер, но и вместе с EMC и VMware образовала технологическую коалицию Virtual Computing Environment (VCE, виртуальная среда вычислений). Результатом альянса стал выпуск в марте 2010 года комплексной системы Vblock (рис. 2).

Решение представляет собой серверный шкаф, в котором установлены модульные серверы Cisco UCS, коммутаторы Cisco Nexus, СХД EMC, набор ПО для виртуализации VMware и специализированные фирменные приложения всех трех компаний. Кроме того, выполнены все необходимые кабельные подключения оборудования. Для дифференциации рыночных сегментов Vblock разделен на три уровня — 0, 1 и 2.

Конфигурация начального уровня Vblock 0 помещается в одном шкафу высотой 42U и рассчитана для поддержки до 800 виртуальных машин. Инфраструктурный пакет содержит серверы UCS, виртуальный коммутатор Nexus 1000v, систему хранения данных EMC Unified Storage (с поддержкой средств безопасности RSA) и программную платформу виртуализации VMware vSphere.

Решение среднего уровня Vblock 1, размещаемое в двух стандартных шкафах, поддерживает до 3 тыс. виртуальных машин и, в отличие от серии «0», может использовать еще и коммутаторы для сетей хранения данных Cisco MDS и СХД EMC CLARiiON.

Наиболее развитой системой серии является Vblock 2, предназначенный для работы с 6 тыс. виртуальных машин. Отличие от предыдущих моделей главным образом заключается в использовании СХД старшего уровня EMC Symmetrix V-Max. Если даже этой системы будет недостаточно, мощность комплекса можно нарастить путем добавления необходимого количества дополнительных модулей Vblock. Для централизованного управления системами серии Vblock используется специальное решение компании EMC — Ionix Unified Infrastructure Manager.

Также Cisco предлагает строить вычислительную инфраструктуру ЦОД на базе собственного универсального коммутатора Nexus 5000. Устройства этой серии позволяют подключать к одной коммутационной фабрике оборудование с интерфейсами 10GbE и FC. В результате к одному такому коммутатору могут подключаться как серверы, так и СХД сети хранения данных (SAN). Отметим, что решение основных задач, связанных с продвижением системы Vblock на рынок, берет на себя компания Cisco.

Oracle — плоды объединения

Еще одним новым игроком на рынке ЦОД неожиданно стала компания Oracle. Главным образом это явилось результатом приобретения ею Sun Microsystems. Теперь в распоряжении Oracle находится большой арсенал аппаратных решений, огромный опыт разработчиков и множество передовых технологий в сфере серверов и СХД.

Результатом симбиоза программных разработок Oracle и аппаратно-программных решений Sun стало появление в сентябре 2010 года комплексной системы Oracle Exalogic Elastic Cloud (OEEC) (рис. 3). Решение включает в себя х86-серверы, сетевое оборудование, подсистему хранения данных, операционную систему, ПО виртуализации и связующее программное обеспечение.

Полная конфигурация OEEC, занимающая один серверный шкаф, содержит тридцать серверов на базе шестиядерных процессоров Intel Xeon, 2,8 ТБ оперативной памяти, коммутаторы Infiniband или 10GbE, а также СХД с дисками SAS общим объемом до 40 ТБ. Особенно стоит отметить наличие твердотельных накопителей SSD, суммарная емкость которых достигает 960 ГБ. По желанию заказчика можно приобрести половину или даже четверть конфигурации (16 или 8 серверов соответственно), но в то же время в случае необходимости до восьми OEEC могут объединиться в общую систему.

В качестве операционных систем предлагается использовать Enterpise Linux или Solaris. Oracle также поставляет широкий набор прикладных программных решений для бизнеса, таких как Oracle Database, Fusion Middleware, E-business Suite, PeopleSoft и т.д.

Напомним, что в 2008 году компания также представляла комплексное решение для ЦОД под названием Exadata, первоначально созданное в союзе с Hewlett-Packard, но оно было ориентировано на работу с СУБД. После приобретения Sun совместная работа с HP в этом направлении сошла на нет, и новая версия Exadata 2 — это уже полностью продукт Oracle.

Dell — акцент на ПО

Компания Dell имеет в своем продуктовом наборе большое количество разнообразных серверов, СХД и даже активного оборудования для ЛВС. Для полного набора не хватало только специализированного ПО. Поэтому последние инициативы Dell в области комплексных решений для ЦОД носят программный и сервисный характер. ПО Dell позволяет не привязываться к аппаратным решениям конкретного производителя, а использовать оборудование, которое предпочитает (или уже имеет) заказчик.

Инициатива Dell в этом направлении была представлена в октябре 2010 года и получила название Virtual Integrated System (VIS). Архитектура VIS включает в себя три модульных компонента, которые интегрируются с существующей ИТ-средой заказчика.

Первый из них — Dell Advanced Infrastructure Manager — позволяет одному администратору распределять аппаратные ресурсы — серверные, сетевые, систем хранения в зависимости от рабочей нагрузки. Данное решение может объединить не только разнородное оборудование, но и гипервизоры виртуализации сторонних производителей.

Dell VIS Self-Service Creator предусматривает создание веб-портала, с помощью которого пользователи смогут получать доступ к вычисли- тельным ресурсам по требованию.

Третий компонент Dell VIS Director включает в себя различные аналитические приложения, средства получения отчетов о загрузке оборудования, а также инструменты для расчета затрат на использование аппаратных ресурсов.

Кроме того, компания предлагает консалтинг (Consulting Services), профессиональную экспертизу, поддержку комплексных решений для дата-центров (ProSupport Services) и ряд других услуг, что, впрочем, присуще и другим игрокам этого рынка.

Fujitsu — гибкий подход к «облачным» решениям

Комбинированный подход к вопросу построения вычислительной инфраструктуры ЦОД предлагает компания Fujitsu, представляя на рынке два основных решения в этом направлении — комплексную систему для «облачных» вычислений PRIMERGY CX1000 (рис. 4) и программный набор ServerView Resource Orchestrator (ROR).

Система PRIMERGY CX1000 была продемонстрирована широкой публике 17 марта 2010 года (этой премьере посвящена отдельная статья «Fujitsu стремится в «облака», опубликованная в «СиБ» №2, 2010).

Комплекс представляет собой стандартный серверный шкаф высотой 42U, в котором может быть установлено до 38 однотипных двухпроцессорных серверов PRIMERGY CX120 (на базе Intel Xeon). Благодаря специальному ПО сервисы, работающие на PRIMERGY CX1000, не привязываются к аппаратной платформе, что позволяет безболезненно для системы в целом удалить или установить любой из ее серверов (например, в случае выхода из строя или для модернизации). Переконфигурирование происходит автоматически без остановки в работе. Сервер превращается в подобие легко заменимого «кирпичика». Стоит отметить, что подобный подход не является чем-то новым для Fujitsu, похожая схема реализована в блейд-серверах серии BladeFrame, предназначенных для корпоративных приложений уровня mission critical.

Приобретая PRIMERGY CX1000 в полной конфигурации, заказчик получает в одном шкафу, который занимает в ЦОД чуть более 2 кв. м (с учетом технологического пространства), вычислительную систему, содержащую 456 вычислительных ядер, почти 2,5 ТБ оперативной памяти, СХД общей емкостью 38 ТБ, коммутаторы GbE и комплексную систему охлаждения. Отметим, что благодаря специальной архитектуре охлаждения Cool-Central нагретый воздух забирается сверху, следовательно, системы PRIMERGY CX1000 не требуют соблюдения «горячих» коридоров при установке в дата- центре — шкаф можно поставить тыльной стороной к другому шкафу или к стене, что существенно экономит место в ЦОД.

В продолжение темы «облачных» вычислений и комплексных вычислительных инфраструктур в июле 2010 года Fujitsu вывела на рынок ServerView Resource Orchestrator. Основным элементом концепции ROR является набор фирменного ПО, которое используется для управления виртуализированными аппаратными ресурсами. При этом в качестве физической платформы используются серверы Fujitsu PRIMERGY серий RX (стоечные), BX («лезвия») и TX (пьедестальные), СХД Fujitsu Eternus и NetApp, активное сетевое оборудование Cisco и Brocade, а также набор ПО VMware и Microsoft.

HP — универсальная «матрица»

Собственную систему «все в одном» для ЦОД также предлагает компания Hewlett-Packard. Речь идет, в первую очередь, о комплексной системе BladeSystem Matrix, выпущенной на рынок в апреле 2009 года (рис. 5). Все ключевые подсистемы решения разработаны и производятся HP. В частности, здесь используются блейд-серверы BladeSystem, СХД StorageWorks EVA, фирменные коммутаторы, специализированное ПО и набор сервисных услуг.

В рамках одного шкафа может быть установлено до четырех блейд-шасси с7000, что в общей сложности дает почти 1,5 тис. вычислительных ядер (при использовании процессоров AMD Opteron) и до 16 ТБ оперативной памяти, а суммарная емкость внутренней системы хранения данных потенциально может достигать сотен ТБ. Правда, одновременно столько серверов и дисков в один шкаф не поместятся — надо выбирать оптимальную конфигурацию. Либо увеличивать количество шкафов. Отметим, что система позволяет управлять в рамках единого адресного поля виртуализированных ресурсов тысячей физических серверов. В качестве вычислительных узлов применяются серверы-«лезвия» серии ProLiant (использующие процессоры Xeon и Opteron) или Integrity (на базе Itanium). Каждое двухпроцессорное «лезвие» может иметь до сорока физических портов Ethernet и до десяти каналов FC, четырехпроцессорное — обладает вдвое большими показателями. При этом в системе используются специальные коммутаторы HP Virtual Connect FlexFabric, которые пред ставляют собой универсальные устройства для подключения серверов к любой сети: Fibre Channel, GbE, 10GbE или iSCSI. Благодаря специальному программному решению HP InsightSoftware две системы BladeSystem Matrix могут работать как территориально распределенный отказоустойчивый кластер. Программный помлекс Matrix Orchestration Environment, построенный на базе HP Insight Dynamics, предназначен для планирования, построения и оптимизации информационной системы предприятия на основе шаблонов приложений и сервисов.

Кроме того, компания предлагает целый набор услуг консалтинга, обслуживания, интеграции (Operations Orchestration) и технической поддержки (Proactive Select) для BladeSystem Matrix, а также помощь HP Financial Services.

Характерной особенностью всех комплексных систем, представленных в данном обзоре, является их ориентация на «облачные» вычисления, использование технологий высокой плотности для размещения оборудования (например, серверов-«лезвий»), а также применение набора специализированного ПО для виртуализации и удаленного управления. Отметим, что большинство упомянутых систем предварительно сконфигурированы изготовителем (как физически, так и программно), и для их запуска в коммерческую эксплуатацию надо произвести минимум действий.

Кроме того, нельзя не заметить, что почти все рассмотренные системы были выведены производителями на рынок в этом году с небольшим разрывом. Похоже, все мировые производители в поисках новых рынков сбыта решили всерьез заняться финансово привлекательным и перспективным сегментом дата-центров, который благодаря общемировой тенденции к централизации вычислений находится нынче на подъеме.

 Игорь КИРИЛЛОВ,

igor@sib.com.ua

СиБ

№ 5 (ноябрь) 2010