В целях расширения функционала своей IT-инфраструктуры и минимизации расходов на ее эксплуатацию операторы корпоративных центров обработки данных все чаще перенимают опыт у крупных интернет-компаний, владеющих гипермасштабными серверными фермами. Они реорганизуют свои дата-центры, формируя на их основе множество небольших кластеров, ресурсы которых выделяются для обслуживания различных типов рабочих нагрузок. Эта инфраструктура называется Core & Pod (ядро и кластер), и ее популярность постоянно растет.

В случае использования архитектуры подобного типа операторы дата-центров стараются определить наилучшие конфигурации стоечного «железа» (серверов, систем хранения данных, сетевого оборудования и т.д.) в соответствии с потребностями каждого из обслуживаемых ЦОД приложений. Эти нестандартные конфигурации называются Pod (некоторые специалисты также именуют их кластерами) и они подключены к ядру сети (или Core), которое распределяет данные и сетевой трафик для удовлетворения потребностей конечных пользователей.

Разбиение IT-инфраструктуры дата-центра на группы Pod-узлов позволяет не только операторам серверных ферм, но и далеким от индустрии ЦОД топ-менеджерам получать более глубокое представление о состоянии, энергоэффективности и производительности «железа». При этом в случае возникновения необходимости в дополнительных мощностях IT-специалисты могут свести капитальные расходы к минимуму, быстро развернув новые Pod-узлы, уже оптимизированные для решения конкретных задач.

Как конфигурации Core & Pod повышают производительность?

Google, Facebook и eBay являются примерами крупных высокотехнологичных компаний, которые использовали концепцию Core & Pod в своих дата-центрах. Их серверные фермы должны обслуживать миллионы пользователей ежедневно. Именно поэтому для руководства этих компаний крайне важна возможность легко масштабировать свои серверные фермы с учетом пользовательского спроса.

Благодаря специальному программному обеспечению, работающему в связке с Pod-узлами, компании теперь могут программировать свое «железо» для выполнения конкретных задач (к примеру, для аналитической обработки больших данных с использованием Hadoop), под которые подобное оборудование изначально не было оптимизировано. Это гарантирует гибкость и оптимальное использование ресурсов, а не растрату их впустую.

Пример Fastly

Рассмотрим в качестве примера набирающий обороты CDN-стартап (Content Delivery Network или Сеть доставки контента) под названием Fastly. Для этой компании крайне важна высокая скорость передачи данных, а также наличие возможности быстро добавлять новые серверы и оперативно заменять отказавшие машины. Чтобы решить эту задачу инженерам компании пришлось разработать свою собственную архитектуру, которая охватывает 17 точек присутствия (Point-of-Presence; PoP) по всему миру. В этих точках присутствия расположено оборудование провайдера, к которому возможно подключение клиентов.

Используемые стартапом конфигурации POD-узлов включают по две монтажные стойки, наполненные серверами и коммутаторами, точное число которых определяется в соответствии с местоположением контентной PoP, а также с учетом того, сколько трафика через эту точку доступа проходит. По словам вице-президента Fastly по развитию IT-инфраструктуры Тома Дэйли, если компании необходимо выделить больше ресурсов для конкретной точки доступа или ЦОД крупного якорного клиента, который обслуживает огромный объем трафика, инженеры могут быстро и без лишних сложностей установить в нужном месте дополнительный двухстоечный POD-узел и подключить его к остальной системе.

Точки присутствия стартапа Fastly

Благодаря плодам технологического прогресса последнего десятилетия компании Fastly не нужно лишнее аппаратное обеспечение (например, дополнительные системы балансировки нагрузки или маршрутизаторы) для быстрого и надежного распространения информации по всей сети. По словам вице-президента компании по технологическому развитию Хумана Бехешти, с появлением программно-определенных сетей (Software-Defined Network; SDN) инженеры стартапа получили возможность настраивать программное обеспечение своих коммутаторов Arista, нагружая эти устройства дополнительными задачам. Теперь, коммутаторы и серверы способны быстрее осуществлять балансировку нагрузки и могут интеллектуально распределять трафик по сети.

«Мы купили эти машины, упростили все, и написал код с прицелом на наши потребности,» сказал Бехешти.

Проектировщики корпоративных дата-центров нуждаются в помощи

Компания Redapt, специалисты которой помогают различным организациям конфигурировать существующие ЦОД и возводить «с нуля» новые серверные фермы, также оценила преимущества концепции Core & Pod, стремясь решить технические проблемы, с которыми сталкивались ее корпоративные клиенты из телекоммуникационной отрасли, когда расширяли свои дата-центры.

Стойки Redapt будут размещены в дата-центрах корпоративных клиентов компании и сформируют Pod-узлы

По словам старшего вице-президента Redapt по облачным решениям Джеффа Дики, если удастся определиться с основными компонентами POD-узла с учетом потребностей конкретной организации, подключение дополнительных Pod-узлов в случае необходимости расширения вычислительной инфраструктуры становится всего лишь вопросом времени, позволяя забыть про избыточное оборудование, в котором нет необходимости. Дики заявил, что его компания обычно использует Pod-конфигурацию с восьмью стойками.

Пример Egnyte: как разбить серверы внутри дата-центра на Pod-узлы

Компания Egnyte, специализирующаяся на предоставлении файлообменных сервисов с использованием сторонних облачных платформ, владеет тремя дата-центрами. В каждом ЦОД находится по четыре Pod-узла, каждый из которых включает по четыре монтажные стойки, наполненные вычислительным оборудованием, системами хранения данных и сетевыми устройствами.

По словам вице-президента Egnyte по операционной деятельности Криса Лахири, в распоряжении операторов каждой серверной фермы стартапа также имеются по два дополнительных Pod-узла, с помощью которых специалисты могут осуществлять отладку новых приложений, проводить контроль качества и тестирование.

Egnyte использует специальный алгоритм распределения данных своих клиентов в разрезе множества Pod-узлов. При этом в распоряжении операторов ЦОД компании имеется информационная панель, которая позволяет оценивать производительность каждого Pod-узла и уровень нагрузки на него. Это важно для стартапа, потому что его клиенты могут загружать терабайты данных в систему Egnyte без уведомления. Благодаря централизованному мониторингу всех Pod-узлов специалисты Egnyte могут реагировать на внезапные изменения в поведении пользователей. По словам Лахири, использование отдельных кластеров для мониторинга нагрузки на IT-инфраструктуру гораздо эффективнее мониторинга всего ЦОД, так как подобных подход дает большую гибкость.

Схема Pod-узла Egnyte

Специалисты Egnyte оптимизировали вычислительные системы внутри каждого из Pod-узлов компании с прицелом на обслуживание «тяжелых» рабочих нагрузок вроде шифрования, индексации и настройки прав доступа пользователей.

Создание собственного облака Amazon

По словам Лахири, помимо повышения эффективности дата-центров Egnyte новая концепция развертывания IT-инфраструктуры позволяет избежать привязки к одному вендору. В настоящее время операторы ЦОД стартапа используют различные комбинации серверов и систем хранения данных производства Dell и Supermicro, но если в один прекрасный день они решат использовать другое аппаратное обеспечение, внедрить новое «железо» будет намного легче, чем в прошлом. Все потому что специалисты Egnyte могут просто перепрограммировать аппаратное обеспечение и подключить новое «железо» к своему софту для управления IT-инфраструктурой вроде Puppet, с помощью которого новые серверы и СХД обретут тот же функционал, которым обладали старые.

Специалисты компании Fastly разделяют это мнение. По их словам, возможность купить специализированное оборудование, изменить его с помощью программного обеспечения, а затем поместить это оборудование в Pod-узлы обеспечивает гораздо более эффективную эксплуатацию дата-центра, потому что не нужно использовать «железо» точно так же, как операторы соседнего ЦОД, принадлежащего компании с совершенно иным профилем деятельности.

Конечно, создание собственной конфигурации Core & Pod – удовольствие не из дешевых. По словам Дики, Redapt может стребовать со своего клиента от $ 200 000 до $ 600 000 за полностью оборудованную монтажную стойку. Умножьте это на восемь (стандартная конфигурация Pod-узла) и вы поймете, что стоимость всего ЦОД будет исчисляться миллионами, и не рублей.

Но для компаний, которые хотят полностью контролировать то, как функционирует их IT-инфраструктура, использование конфигурации Core & Pod и специального софта для точной настройки функционала аппаратного обеспечения выглядит вполне оправданным.

«По сути, это похоже на создание собственного облака Amazon Cloud. Масштаб работы Amazon, конечно, гораздо больше, но технически вы делаете то же самое», сказал Лахири.