Microsoft Hyper-Converged Solutions #1: รู้จักกับ Hyper-Converged Infrastructure

Hyper-Converged Infrastructure (HCI) คือการรวม compute (virtualization host) และ storage ไว้บนเครื่องเดียวกัน local disks ของแต่ละเครื่องใน cluster จะถูก pool ให้กลายเป็น shared storage สำหรับทุกเครื่อง โดย storage traffic จะวิ่งบน Ethernet network ระหว่าง node ใน cluster

1. รู้จักกับ traditional storage

Tradition storage ในที่นี้คือ storage array ที่ถูกนำมาใช้เป็น shared storage เชื่อมต่อผ่าน Fibre Channel, iSCSI, FCoE, หรือ shared SAS เพื่อให้ทุก node (virtualization host) ใน compute cluster มองเห็นและเข้าถึงข้อมูลชุดเดียวกัน (เช่น VHD files) ได้

slide10

ภายใน storage array ประกอบไปด้วย disks จำนวนมากต่อเข้ากับ backplane มี storage controller เชื่อม backplane เข้ากับ storage network เราบริหารจัดการ disks ถายใน storage array (เช่น การสร้าง RAID, การทำ zoning) ด้วย software จาก storage vendor

slide11

2. Windows Server 2012/2012 R2 Storage Spaces คือ Software-Defined Storage เวอร์ชั่นแรกของ Microsoft แต่ยังต้องใช้ external shared storage เมื่อทำ cluster

Storage Spaces สามารถทดแทนการทำงานของ software จาก storage vendor ได้ นอกจากนี้ SMB 2.0 protocol ที่ใช้สำหรับ share file บน Windows platform ก็ถูกพัฒนาเป็น SMB 3.0 มีประสิทธิภาพเข้าถึง file share ได้รวดเร็วเกือบเทียบเท่า local storage เมื่อทำงานร่วมกับ RDMA network adapter

slide12

ดังนั้น storage array, storage vendor software, และ storage connectivity แบบเดิม จึงถูกแทนที่ด้วย JBOD enclosure แบบ SAS ที่มีราคาถูก ย้ายการบริหารจัดการ disks ไปยัง Storage Spaces และใช้ SMB 3.0 บน Ethernet network เป็น storage protocol หลัก

หลายปีที่ผ่านมานี้ Windows Server 2012/2012 R2 Scale-Out File Server cluster (SOFS) และ Storage Spaces คือโครงสร้างหลักของ Microsfot Azure storage โดย Hyper-V hosts ใน Azure จะเข้าถึง VHD files ผ่าน SMB share บน SOFS ด้วย \\SOFS_name\shared_name\ นั่นเองครับ

slide13

3. Storage Spaces Direct (S2D) ใน Windows Server 2016 Datacenter edition ไม่ต้องการ external shared storage อีกต่อไป

S2D ช่วยให้เราสามารถรวม local disks ของแต่ละ node ใน cluster ให้กลายมาเป็น shared storage สำหรับทุกเครื่องได้ การใช้งานมี 2 แบบคือ Disaggregated และ Hyper-Converged โดย Disaggregated ให้บริการ SMB shared storage เพียงอย่างเดียวแก่ Hyper-V hosts หรือ SQL servers

slide14

4. Windows Server 2016 Hyper-V + Failover Cluster + S2D = Microsoft HCI

Disaggregated เหมาะกับ data center ขนาดใหญ่ที่ต้องรองรับการเพิ่มขยาย (scale) compute และ storage อย่างเป็นอิสระต่อกัน แต่สำหรับองค์กรขนาดเล็กถึงกลาง หรือสาขาขององค์กรขนาดใหญ่ ราคาของ hardware & software อาจมีความหมายมากกว่า

slide17

Hyper-Converged จึงเป็นทางเลือกเพื่อรวม compute และ storage เข้าด้วยกัน ส่งผลให้ราคาของ solution โดยรวมลดลงครับ

slide15

5. HCI เติบโตมากกว่า 150% ในทุกๆ ปี

บริษัทไอทีที่มีชื่อเสียงหลายราย เช่น VMware, Nutanix, Simplivity, Microsoft ต่างออกแบบ คิดค้น solutions ของตนมานำเสนอ

slide16

6. จำนวน nodes ใน HCI cluster ส่งผลถึงระดับ high availability ของ cluster และข้อมูล, ความคุ้มค่าของ storage, และ จำนวน & ราคาของ hardware/software

4+ nodes HCI : หยุดทำงานได้ 2 nodes และรองรับ Multi-Resilient virtual disk ทำให้เราสามารถใช้งาน disk ได้อย่างคุ้มค่าที่สุด แต่ราคาก็แพงที่สุด

slide20

3-node HCI : หยุดทำงานได้ 1 node (บางกรณีหยุดได้ 2 nodes) และทำ 3-way mirror ได้เหมือน Azure storage แต่ปริมาณ raw storage ของ disk จะสิ้นเปลืองที่สุด เนื่องจากเราต้องใช้ raw storage 3 TB เพื่อเก็บ 3 copies ของข้อมูลจริง 1 TB

slide21

2-nodes HCI : หยุดทำงานได้ 1 node, จำเป็นต้องมี witness บน server เครื่องที่ 3, เป็น 2-way mirror ทำให้เราใช้ disk ได้ 50% ของ raw storage, และไม่ต้องใช้ 10+ GbE network switch สำหรับ storage traffic (ซึ่งมีราคาสูง) ก็ได้ โดยใช้การต่อตรงแบบ back-to-back ระหว่าง node แทน

slide22

8. แต่ละ node ประกอบด้วย disks 3 หน้าที่ คือ OS, caching, และ capacity devices

เราใช้ SSD หรือ NVMe เป็น caching devices เพื่อเพิ่มความเร็วให้กับ capacity devices (SSD หรือ HDD ความจุสูง) ที่ใช้เก็บข้อมูลจริง NVMe คือ SSD รูปแบบใหม่ ต่อผ่าน PCIe ทำงานได้เร็วกว่า ราคาสูงกว่า แต่ให้ throughput คุ้มค่ากว่า SSD ครับ

slide45

9. Network adapter (NIC) สำหรับ storage traffic ควรเป็น 10+ GbE ขึ้นไป และควรมีอย่างน้อย 2 ports เพื่อ redundancy

Microsoft แนะนำให้ใช้ RDMA NIC จากเหตุผล 3 ข้อคือ เพิ่ม throughput, latency ต่ำ, และ ลด CPU utilization ในปัจจุบันมี RDMA Ethernet adapter 2 แบบ คือ RoCE และ iWARP แต่ RoCE (จาก Mellanox) เป็นที่นิยมมากกว่าจากเหตุผลด้าน performance และ scalability

Hyper-V Switch Embedded Teaming (SET) ใน Widows Server 2016 ทำให้ RDMA NIC ถูก bind เข้ากับ Hyper-V virtual switch พร้อมทำ NIC team ได้ ทำให้ RDMA NIC เพียง 1 ใบเพียงพอสำหรับ network traffic ทุกชนิด เป็นการเอาชนะข้อจำกัดที่มีใน Windows Server 2012

slide39

10. การ deploy HCI ด้วย Windows Server 2016

ลำดับการ deploy โดยทั่วไปคือ ติดตั้ง Hyper-V และ Failover cluster, configure networks, join domain, สร้าง cluster, enable S2D, สร้าง volumes, และสร้าง VM ขึ้นมาใช้งาน อย่างไรก็ตามวิธีการอาจแตกต่างไปบ้างขึ้นอยู่กับจำนวน node และรายละเอียดทางด้าน network ที่เลือกใช้

แต่ละ node ใน HCI ใช้ NIC ใบเดียวได้ RoCE NIC ต้องใช้งานร่วมกับ network switch ที่ support Data Center Bridging หรือ DCB (ไม่จำเป็นสำหรับ iWARP NIC) กรณี 2-node ที่ไม่มี 10+ GbE network switch เราต้องใช้ NIC อย่างน้อย 2 ใบครับ

……….

HCI รวม compute และ storage ไว้บนเครื่องเดียวกัน โดย local disks จากทุกเครื่องใน cluster จะถูก pool ให้กลายเป็น shared storage สำหรับทุกเครื่อง… storage traffic วิ่งบน 10+ GbE… HCI เหมาะกับระบบขนาดเล็กถึงกลาง ที่ไม่กังวลกับการเพิ่มขยาย compute และ storage ที่เป็นอิสระต่อกันครับ

ที่มา

By INC

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s