Как построить облако?

Облачные вычисления и облачная модель являются сегодня центральными темами многочисленных конференций и форумов. Не стал исключением и форум «Мир ЦОД – 2012», что вполне закономерно — эволюция ЦОД связана с переходом от архитектуры клиент-сервер к виртуализированным и облачным центрам обработки данных.

Экспоненциальный рост хранимых и обрабатываемых данных в современных ЦОД приводит к росту затрат на приобретение системных компонентов и вычислительных комплексов, а также на поддержку имеющегося ИТ-оборудования, при этом на закупку нового — средств выделяется все меньше, констатировал на одном из заседаний форума «Мир ЦОД – 2012» Алексей Трофимов, консультант по корпоративным решениям Dell. Из-за этого на развитие ИТ-инфраструктуры идет менее 5% общего бюджета. Консолидация и виртуализация позволили во многом решить проблему, но аналитики ожидают, что из-за усложнения технологий расходы на поддержку оборудования увеличатся на 20%.

Как подчеркивает Николай Местер, директор Intel в России по развитию корпоративных проектов, чтобы избежать этого, архитектура ЦОД для облачных вычислений должна обеспечивать автоматизацию (динамичное распределение нагрузки, политики и управление ресурсами), эффективную производительность (лучшее распределение производительности на ватт, усовершенствованные инструментарий и управление), надежные пулы ресурсов и миграцию ВМ, общие унифицированные «фабрики», эффективное масштабирование сети.

«ЦОД — это сервисы, которыми сегодня являются прежде всего облачные вычисления», — замечает Василий Маланин, менеджер по решениям для ЦОД Microsoft. Облако — это принципы построения ИТ-инфраструктуры, понятные как бизнесу, так и подразделениям ИТ. Облачная инфраструктура должна быть надежной, легко расширяемой, наращиваемой и поддерживающей максимально эффективное использование имеющегося оборудования. Накапливаемый Microsoft опыт поддержки таких облаков, как Windows Azure, постепенно воплощается в продуктах и в новых подходах к построению инфраструктуры предприятия.

Облака — неизбежное будущее. Без них управление все более сложными ЦОД окажется невозможным.

СТУПЕНЬКИ В ОБЛАКО

Облако позволяет объединять ресурсы в гибкие пулы, но для этого требуются автоматизация и применение сервисного подхода. Решать эти задачи помогает виртуализация.

Корпоративный облачный ЦОД должен реализовать уровень самообслуживания для потребителя, уровень автоматизации и доставки услуг и уровень ресурсов. «Не все компании сразу внедряют всю облачную концепцию, — рассказывает Василий Маланин. — Зачастую они начинают с инфраструктурной части, потом добавляют автоматизацию и предоставление сервисов. Но иногда облачная платформа внедряется целиком — это характерно для предприятий, предоставляющих разнообразные услуги, и крупных холдингов».

Прежде чем строить облако, надо навести порядок в ИТ-инфраструктуре, чтобы объединить серверные, сетевые ресурсы и СХД в масштабируемые виртуальные пулы. Логика такого объединения может быть различной (производительность, географическое местоположение и др.). При этом важна роль абстрагирования ресурсов: оно позволяет делегировать пользователям отдельные ресурсные элементы (память, процессорные мощности или приложения). Для заказа услуг необходим портал самообслуживания.

Обеспечивая формализацию услуг, сервисная модель предусматривает каталог сервисов, средства автоматизации и доставки ресурсов/сервисов потребителю, пул ресурсов, причем в концепции Microsoft это может быть традиционная инфраструктура, частное или публичное облако. Функции ИТ-департамента заключаются в формировании сервисов и выборе места их размещения (собственная площадка, гибридное или публичное облако). Эти идеи поддерживаются в новых продуктах Microsoft, в частности, в недавно выпущенной интегрированной системе управления System Center 2012, отвечающей за предоставление ИТ как сервиса (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Предоставление ИТ как сервиса с помощью Microsoft System Center.

Теперь облачный стек Microsoft включает в себя Hyper-V (платформу виртуализации гипервизорного типа на базе Windows Server 2008 R2) и ПО System Center 2012, которое абстрагирует виртуальные ресурсы и представляет их как облачные сервисы. Последний продукт содержит следующие компоненты: Virtual Machine Manager (обеспечивает централизованное управление виртуальной инфраструктурой), Configuration Manager (предоставляет средства для автоматизированного развертывания ОС и приложений, служит для управления обновлениями и для настройки физической/виртуальной инфраструктуры), Operations Manager (обеспечивает мониторинг виртуальной и физической инфраструктуры) и Orchestrator (программный комплекс для автоматизации процессов управления, развертывания и поддержки виртуальной и физической инфраструктуры).

Создание ИТ-инфраструктуры облачного ЦОД требует выбора подходящей серверной платформы. Как пояснил Дмитрий Бутмалай, начальник отдела сетевых решений IBS, стоечные, модульные серверы и унифицированные системы имеют свои достоинства и недостатки в зависимости от решаемой задачи. Так, например, для стоечных серверов характерна низкая стоимость приобретения при относительно высоких эксплуатационных затратах и большом количестве сетевых подключений. Обычно они используются для задач с низкой стоимостью транзакций и всего несколькими сервисами, такими как CDN или интернет-поиск. Модульные серверы (blade) более удобны в эксплуатации, но предъявляют высокие требования к охлаждению и питанию. В числе преимуществ модульных серверов с унифицированной фабрикой — меньшие размеры, низкое удельное энергопотребление, немногочисленные сетевые подключения, удобство управления, однако по цене они сравнимы с альтернативными системами или дешевле их только при большом количестве серверов.

Microsoft предлагает два способа построения облака. Первый — использование имеющихся компонентов ИТ-инфраструктуры и их интеграция, для чего компания разработала рекомендации (Deployment Guide) и привлекает системных интеграторов, способных собрать готовое решение под конкретную задачу. Второй путь — применение готового интегрированного решения. Опираясь на спецификации Microsoft Private Cloud Fast Track (см. Рисунок 2), некоторые производители оборудования и ПО уже представили собственные продукты. В их числе — HP VirtualSystem Fast Track (три разных варианта системы, объединяющей серверы, коммутаторы и СХД, в расчете на разное количество ВМ), FlexPod for Microsoft Private Cloud от NetApp и Cisco. Сертификацию проходят и несколько других подобных продуктов.

Рисунок 2. Концептуальная модель облака в рамках Microsoft Private Cloud Fast Track.

Microsoft Private Cloud Fast Track включает в себя объемную документацию, где описывается, как должно выглядеть частное облако — его аппаратные и программные компоненты (виртуализация, автоматизация, управление услугами, самообслуживание). По словам Василия Маланина, сертифицированные партнеры Microsoft уже накопили опыт внедрения этих программных и аппаратных решений. Статус Microsoft Private Cloud System Integrator имеют девять крупных российских интеграторов. Некоторые из них разработали на базе System Center 2012 собственные продукты и порталы самообслуживания.

Василий Маланин поделился опытом реализации программной инфраструктуры облачного центра обработки данных в своей организации и у заказчиков. Например, компания «Связной» в несколько раз сократила время разработки и добавления новых сервисов, а «Уралхим», внедрив облачные продукты Microsoft для оптимизации своей инфраструктуры, теперь добавляет сервисные составляющие. System Center 2012 применяют «КредитЕвропаБанк», где автоматизация и мощная система мониторинга помогли уменьшить стоимость транзакций, «Газпром», сеть гипермаркетов «Леруа Мерлен».

Компания Parking.ru, давно использующая Hyper-V, тоже переходит на System Center 2012.

Центры обработки данных Microsoft предоставляют внешним пользователям облачные сервисы Azure, Office 365 и Hotmail. «ЦОД — это огромный комплекс, где системы, процессы и люди обеспечивают поддержку сервисов, их работоспособность и доступность», — поясняет Василий Маланин. В арсенале Microsoft более 100 крупных ЦОД в разных регионах мира. Новейшие центры обработки данных (в Чикаго и Дублине) строятся по контейнерному и модульному принципу, в них применяются фрикулинг, адиабатическое охлаждение, а также используются заранее собираемые в заводских условиях компоненты ИТ-инфраструктуры IT PAC, что позволяет снизить TCO. Это уже четвертое поколение ЦОД, отличающееся простотой масштабирования.

В облачных ЦОД немалая роль отводится инструментам управления, средствам мониторинга и контроля (см. врезку «Маркировка инфраструктуры в ЦОД»). Операционные центры Microsoft в Индии и США отслеживают происходящие в них инциденты и контролируют устранение проблем.

Маркировка инфраструктуры в ЦОД

Прежде чем думать об облаках, компаниям следует навести порядок в своем ЦОД, чтобы создать условия для эффективного управления и реагирования на ситуации. Самая простая и надежная «система управления ЦОД» — это маркировка инфраструктуры.

«Маркировка элементов создает основу для внедрения систем управления и является частью большого сегмента систем оперативного управления ЦОД, где информация представляется в виде различных схем, диаграмм, инструкций и т. д., — рассказывает Игорь Дорофеев, генеральный директор компании «АйКорд». — Это важная тема, не проработанная, однако, ни в отечественной литературе, ни в международных правовых документах. А ведь полноценная и правильно организованная система маркировки важна для успешного управления инфраструктурой и эффективного реагирования на ситуации в ЦОД. С ее помощью можно навести порядок в операционных процессах, повысить безопасность, надежность и эффективность, снизить влияние человеческого фактора, сократить время отклика на события».

Обычно та маркировка, которая указана в нормативных документах, в ЦОД присутствует — в СКС или в системах электроснабжения и пожаротушения. Что же касается «необязательной» маркировки, то зачастую она формируется хаотично.

В области маркировки действуют два больших класса стандартов — технологические стандарты (TIA-606-A, TIA-606-A Add1, TIA-606-B, ISO/IEC TR 14763-2-1, BICSI 002-2011) и стандарты собственно на маркировку (ISO 3864-X, ISO 7001, ISO 7010, ISO 9186-X, ANSI Z535.X). Если стандарт TIA-606-A (20007) определял маркировку СКС, то дополнение TIA-606-A Add1 (2008) касалось уже маркировки элементов ЦОД. Новый стандарт TIA-606-B (Administration of Equipment Rooms and Data Center Computer Rooms) наследует TIA-606-A и TIA-942 (в частности, он вобрал в себя раздел по администрированию и маркировке, ранее представленный в TIA-942), гармонизирован с международным стандартом ISO/IEC TR 14763-2-1 и предусматривает расширение объемов маркировки в ЦОД, изменение форматов идентификаторов и т. д.

В прошлом году вышел международный стандарт ISO 1463. Стандарты ISO определяют технические особенности выполнения маркировки. Многие из них входят в качестве подразделов в стандарты МЭК и ГОСТ.

Игорь Дорофеев подчеркивает, что маркировка должна быть полезной, однозначной, интуитивно понятной, стойкой к воздействию внешних факторов, изготовленной машинным способом и на соответствующем материале, отвечать общей логике, иметь иерархическую структуру и т. д. Система маркировки не должна быть ни эпизодической, ни тотальной. Дополнительные сведения дает расширенная маркировка. Обязательна система акцентов — жирный шрифт, курсив, восклицательные знаки, дублирование информации. Располагать такие надписи надо в доступном для прочтения месте, в том числе, по возможности, и на внешних коммуникациях (например, указать, для чего предназначен автомат и почему его нельзя отключать). Маркировка не должна препятствовать функционированию элементов ЦОД.

Маркировка разделяется на идентификационную (обычно это идентификатор и краткий код элемента), предупреждающую (предписывающую) и информационную (указательную). Она может быть обязательной или рекомендованной, постоянной или временной.

Маркируют обычно здания, помещения, функциональные зоны, оборудование в помещении, ряды и/или шкафы, ИТ-оборудование (см. Рисунок 5), элементы СКС, кабельные каналы и проходы, элементы системы электроснабжения и заземления, механическое оборудование, устройства безопасности, важные сервисные аппараты и инструменты, а также инфраструктуру (например, для трубопроводов иногда используется цветовое кодирование по типу жидкости), структурные точки отказа (точки подключения к внешним сетям, экстренного отключения питания и т. д.).

Рисунок 5. ИТ-оборудование имеет простую или расширенную маркировку (бар-код).

 

В помещении оборудование часто «привязывается» к координатной сетке фальшпола или к рядам и шкафам (последний способ более логичен и предпочтителен), что облегчает его поиск. Шкафы маркируются спереди и сзади, сверху и снизу.

Полный комплекс решений для создания системы маркировки в ЦОД предлагает, в частности, компания Panduit. Это переносные и стационарные термопринтеры (LS8E, LS9, TDP43ME), шаблоны и специальные материалы, а также ПО Easy-Mark, Asset Management 1D/2D Bar-Code, работающее с оборудованием Panduit. Однако внедрение системы маркировки требует консалтинга и разработки концепции. В этом году Panduit планирует организовать учебный курс Datacenter Solution, где будут рассматриваться, в числе прочего, и решения для маркировки в ЦОД.

Облачная модель заставила переосмыслить жизненный цикл приложений и добавить множество составляющих автоматизации. Важные элементы подхода — отделение приложений от ОС, абстрагирование различных уровней внутри приложения, согласованность разных уровней многозвенных приложений, мониторинг сервисов, а не отдельных компонентов ВМ, контроль доступа.

Технология серверной виртуализации Server App-V (Server Application Virtualization) в составе Microsoft System Center Virtual Machine Manager 2012 абстрагирует приложение, отделяя его от ОС, упаковывает в виртуализационный пакет и динамически настраивает на этапе развертывания. Перед развертыванием приложение конфигурируется с помощью профиля и сервисного шаблона. Обновление выполняется путем изменения сервисного шаблона и через портал самообслуживания. Благодаря абстрагированию приложения ОС можно обновлять без прерывания работы сервиса. Отделение приложений от ОС и их независимая поддержка упрощают установку, обновление и обеспечение доступности.

Сервис отображается как распределенное приложение в Operations Manager и как бизнес-сервис в Service Manager. При этом осуществляется мониторинг всего сервиса, а также отдельных уровней, виртуальных машин и компонентов.

ЧТО ДАЕТ ОБЛАЧНАЯ МОДЕЛЬ?

«Понятная всем облачная модель предоставляет преимущества и бизнесу, и подразделениям ИТ, — считает Василий Маланин. — Бизнесу не требуется вникать в детали концепции, достаточно получать сервисы с заданным SLA по определенной цене. Для ИТ-специалистов облако становится рецептом создания надежной и эффективной инфраструктуры».

По мнению Руслана Заединова, руководителя направления ЦОД и облачных вычислений компании «Крок», облака обеспечивают быстрый старт для новых проектов и сервисов ИТ, незамедлительное сворачивание неудачных проектов (что еще важнее в условиях роста цены ошибки), возможность управления ИТ из одной точки, автоматическое отнесение себестоимости на подразделение/филиал/проект (хозрасчет) и глобальную оптимизацию расходов. «Облако — это прежде всего эффективное управление затратами, минимизация эксплуатационных рисков, быстрота внедрения, создания и развертывания катастрофоустойчивого решения», — подчеркивает он.

Как заметил Николай Протопопов («Вятка-Банк»), опираясь на свой опыт использования облачного сервиса, хотя по совокупности затрат облако сопоставимо с покупкой собственного оборудования, оно позволяет использовать лишь требуемый объем ресурсов и дает возможность оперативно добавлять их.

Предоставляемые компанией «Крок» услуги эволюционировали вместе с моделью ИТ — от простого размещения стоек как «лекарства от инфраструктурной болезни» (когда не хватает ресурсов электропитания и охлаждения), сдачи оборудования в аренду как финансовой услуги (при реализации проектов заказчиков) до виртуального ЦОД и облачных вычислений как нового подхода к потреблению ИТ (превращение продуктов в сервисы).

«К настоящему времени почти 200 компаний «прошли через облако» «Крок», воспользовавшись возможностью демодоступа к виртуальному ЦОД. Многие из них уже стали коммерческими заказчиками — они поняли, зачем им инфраструктурное облако, как его применять, в чем можно рассчитывать на провайдера, а что нужно делать самим, — рассказал Руслан Заединов. — Эта тестовая программа продолжается, и интерес к ней велик. Один из основных выводов: вопрос переноса в облако той или иной задачи каждый раз решается индивидуально, но новые системы практически всегда стоит развертывать в облаке. Это быстрее и удобнее, меньше финансовых рисков, понятнее план развития. Сегодня это крайне важно».

Три московских ЦОД «Крок» («Волочаевская-1», «Волочаевская-2» и «Компрессор») объединяют, по его словам, «лучшее из двух миров»: облачные и традиционные системы работают вместе. ЦОД «Компрессор» (вторая облачная платформа) полностью запущен в июле и имеет уровень надежности Tier III. Сеть ЦОД «Крок» объединена общим оптическим кольцом с выходом на нескольких операторов связи.

Виртуальный ЦОД «Крок» — это виртуальные ресурсы ИТ (серверы, дисковые массивы с трехуровневым хранением данных и сети, безопасно связывающие на втором уровне площадку клиента и облако «Крок»), автоматизация (портал самообслуживания, полный контроль заказчика над своей инфраструктурой), биллинг (учет ресурсов и прозрачный контроль расходов) и оптимизация (механизмы повышения эффективности использования облачных ресурсов).

Кроме того, предусмотрена возможность создания изолированного сегмента публичного облака с управляемой внутренней адресацией внутри него — полученное в итоге виртуальное частное облако может быть подключено к локальной инфраструктуре заказчика по VPN IPSec, а также по Интернету или выделенным каналам связи. Еще один вид услуг — обеспечение информационной безопасности (см. Рисунок 3). Эти услуги (облачные и дополнительные) включают в себя межсетевой экран с фильтрацией и мониторингом трафика, VPN (IPSec и SSL), защиту от (D)DOS, IDS и IPS, антивирус и антиспам.

Рисунок 3. Услуги «Крок» по обеспечению информационной безопасности.

Одна из услуг ЦОД «Крок» — резервное копирование данных (Backup-asaService, BaaS) и, при необходимости, ВМ на базе технологии EMC Avamar. Удаленное хранение резервных копий обеспечивает защиту в случае чрезвычайных ситуаций, восстановление, контроль над ростом или снижением расходов на резервное копирование. При этом клиент освобождается от необходимости размещать у себя физическое оборудование, а следовательно, и от капитальных затрат. Avamar использует дедупликацию на источнике, поэтому по каналам связи передается очень мало данных, время восстановления уменьшается, передаваемые данные шифруются.

Информация на СХД хранится в соответствии с требованиями к производительности дисковой подсистемы: I уровень — высоконагруженные БД, II уровень — стандартные задачи и III уровень — резервные копии и архивы. Миграция данных между уровнями хранения происходит в фоновом режиме и не влияет на доступность информации. Опция репликации позволяет записывать данные сразу на два физических дисковых массива. Возможна миграция виртуальных машин и дисков между ЦОД «Крок» и создание катастрофоустойчивых решений.

«Предлагаемые EMC решения помогают решить вопросы построения облака и перемещения данных между облаками разных типов, — рассказывает Дмитрий Литовчин, технический руководитель по работе с нефтегазовыми заказчиками «EMC Россия». — Хранение больших объемов данных требует выбора баланса между стоимостью хранения и скоростью доступа, а также использования разных уровней хранения. При этом основной задачей остается доставка необходимых данных в нужное место и в нужное время».

Результаты опросов показывают, что многие заказчики готовы использовать облака обоих типов, поэтому EMC ориентирует свои продукты на частные и публичные облака, а также на гибридную модель. Например, технология автоматического многоуровневого хранения данных FAST VP, ключевая для линейки СХД старшего класса EMC VMAX, позволяет оптимизировать хранение по скорости ввода/вывода и стоимости за мегабайт. Администратору достаточно один раз настроить политики. Система VMAX SP, предназначенная для провайдеров, выводит автоматизацию на еще более высокий уровень и собирает статистику по арендаторам.

При использовании облачных сервисов очень важны доверие к провайдеру и безопасность. Так, Intel обеспечивает защиту серверов на уровне платформы с помощью технологий Intel TXT (для предотвращения запуска вредоносного кода при загрузке ОС или ВМ — за счет контроля статуса ПО по цифровой подписи), изоляции ВМ посредством Intel VT и ускорения шифрования Intel AES-NI. На решение этой же задачи нацелены аналитика реального времени и средства аутентификации (см. также статью Валерия Коржова «Безопасная аренда» в этом номере).

Олег Наскидаев, руководитель департамента маркетинга и развития европейского оператора центров обработки данных DEAC, считает, что российские компании могут получить целый ряд преимуществ при создании ИТ-инфраструктуры, воспользовавшись услугами европейского ЦОД. Прежде всего, благодаря размещению данных на территории Евросоюза, обеспечивается защита бизнеса. Кроме того, выбор этого варианта означает переход от CAPEX к низкому и прогнозируемому OPEX, возможность создания катастрофоустойчивой ИТ-инфраструктуры, гибкую масштабируемость ИТ-инфраструктуры, быстрое внедрение ИТ-решений.

Однако в перечне услуг коммерческих ЦОД еще долго будут доминировать не облачные, а традиционные сервисы, востребованные большинством российских заказчиков (см. врезку «Резервный ЦОД для гипермаркетов»).

ПОЧЕМУ НЕ СПЕШАТ В ОБЛАКА?

Несмотря на широкое обсуждение облачной темы, в облака пока перешли лишь очень немногие российские компании. Для остальных более актуальны задачи консолидации, конвергенции и виртуализации ЦОД, считает Олег Коверзнев, руководитель направления Cisco. Между тем зачастую они испытывают большие сложности с эксплуатацией ЦОД, что в первую очередь связано с разнородностью инфраструктуры — слабой интегрированностью оборудования и приложений, многочисленностью средств управления. При виртуализации нередко создается «зоопарк» средств управления, из-за чего первый же сбой приводит к серьезным проблемам и, как следствие, к попытке поменять концепцию или системного интегратора.

Облака требуют автоматизации ЦОД, причем это касается разных уровней и задач: сети, серверов, систем хранения, безопасности, гипервизоров, настройки конфигурации, работы с активами, службы ИТ и каталога сервисов (см. Рисунок 4). «Автоматизированный подход позволяет избежать до 60% ручных работ при выполнении сервисов», — подчеркивает Василий Маланин. Интеграция в System Center Orchestrator дает возможность объединить отдельные компоненты автоматизации. Однако и это не панацея. «Не все задачи переносятся в виртуальную инфраструктуру, а если и переносятся, то частично (например, двухзвенные приложения), — признает Руслан Заединов. — Очень важно уметь объединять два мира — виртуальный и физический». «Не бывает универсального инструмента — есть решение, оптимальное для той или иной задачи», — отмечает Дмитрий Литовчин.

Рисунок 4. Автоматизированный ЦОД (по данным Microsoft).

Еще одна частая проблема отечественных ЦОД — несогласованная работа ИТ-подразделения. «Из трех основных составляющих современных ЦОД на первом месте — люди и процессы, поэтому необходимы изменения в компетенции, структуре компании и ее бизнес-процессах, — подчеркивает Олег Коверзнев. — Тем не менее многие компании продолжают применять традиционные методы и, даже внедряя новые технологии, испытывают определенные сложности».

Между тем изменения неизбежны. «Миграция к облакам не случайна. В ИТ новые технологии нередко кардинально меняли состояние отрасли, создавая новые ценности. Так было с переходом от мейнфреймов к клиент-серверным вычислениям, с началом эпохи ПК, — размышляет Дмитрий Литовчин. — Сейчас закрытые архитектуры встречаются все реже, а виртуализация (пришедшая из мира мейнфреймов) решает проблему доступности. Появляются новые типы приложений, меняются клиентские платформы. Сегодня мы хотим и должны получать ИТ как услугу в любой точке мира и в любое время. Именно это является определяющим фактором, в том числе для облачных технологий. Меняется технологическая база, появляются средства автоматизации, ускоряется бизнес. Наступление облачной эпохи вполне ожидаемо». В ЕМС считают, что в недалеком будущем в мире будут функционировать сотни тысяч частных облаков и тысячи публичных. Как показывают зарубежные опросы, подавляющее большинство ИТ-директоров (80%) в том или ином виде уже пользуются услугами публичных облаков и планируют строить частные облака.

По оптимистичным оценкам аналитиков, уже через несколько лет значительная часть отечественных ИТ-компаний будет покупать ИТ как сервис, однако сегодня облачные сервисы составляют очень малую долю российского рынка. Хотя выбор соответствующих продуктов и решений уже есть, заказчики пока присматриваются к новой модели или тестируют пилотные проекты. С увеличением числа успешных реализаций она будет становиться все более популярной.

Сергей Орлов — ведущий редактор «Журнала сетевых решений/LAN». С ним можно связаться по адресу: sorlov@lanmag.ru.