Utility computing сквозь призму управления данными

Аналитики Gartner относят концепцию utility computing к числу тенденций в мире ИТ, заслуживающих самого пристального внимания. По их оценке, «коммунальная» модель предоставления информационных ресурсов пока еще больше идея, чем конкретное воплощение, но активные действия поставщиков быстро приближают теорию к реальности. Поэтому неудивительно, что кроме ключевых производителей компьютерных систем на данном поле появляются и новые, на первый взгляд, неожиданные игроки.

Utility сomputing — всеобъемлющая концепция, охватывающая самые разные аспекты ИТ, от оборудования до программного обеспечения, от систем хранения до средств управления ИТ-инфраструктурой. Вполне естественно, что ее основными адептами являются такие «универсалы» компьютерного мира, как IBM, Sun Microsystems и Hewlett-Packard. Однако сегодня на этом поле появляются новые игроки.

Стратегия

Созданная в 1989 году, компания Veritas Software начинала с программных продуктов для управления файлами и логическими томами в среде Unix. Со временем в ее портфеле появились решения по резервному копированию и восстановлению данных, с которыми, в основном, и ассоциируется сегодня марка Veritas. Затем внимание разработчиков переключилось на программные системы кластеризации для обеспечения высокой доступности данных и модули управления сетями хранения. Спектр поддерживаемых операционных систем пополнили Windows и Linux, и к концу 90-х компания подошла с солидным багажом программного обеспечения управления хранением данных, отличительной особенностью которого является независимость от аппаратных платформ. Решения по управлению хранением, включающие в себя средства защиты данных, инструменты контроля эффективности использования емкости хранения, средства представления разнородных систем в виде единого ресурса хранения и составили основу для utility computing в версии Veritas.

ИТ-инфраструктура, построенная по принципу «коммунальной службы», призвана обеспечивать конечным пользователям быстрый и надежный сервис, поддерживая средства автоматической адаптации к изменению бизнес-задач на основе единого пула разделяемых аппаратных ресурсов, позволяющего оптимизировать их использование и снижать накладные расходы. В этом нет ничего принципиально нового по сравнению с трактовками utility computing, предлагаемыми другими компаниями. Но Veritas дает свою расшифровку общих положений, выделяя три ключевые «вертикали», которые должны обеспечиваться на трех уровнях ИТ-инфраструктуры предприятия: представление вычислительной среды как ресурса (или как услуги с заданными параметрами) становится возможным при условии обеспечения высокой доступности, производительности и автоматизации управления для систем хранения, серверов и приложений. Реализация этих характеристик гарантирует автоматическую адаптацию ИТ-инфраструктуры при изменении потребностей бизнеса и виртуализацию всех компонентов ИТ для создания единого, разделяемого приложениями вычислительного ресурса.

У Veritas есть решения для всех блоков этого стратегического «квадрата», но не на всех направлениях компания имеет одинаковый опыт и репутацию. Компания готова предложить полноценную поддержку уровня хранения. Остальные строительные блоки стратегии «вычисления как ресурс» включают в себя новые разработки самой Veritas или недавно приобретенные продукты третьих фирм, поэтому для выработки цельного решения utility computing компании предстоит еще пройти стадии полноценного освоения и интеграции этих систем.

Доступность

На уровне хранения

Резервирование и восстановление остается одной из ключевых программных технологий для обеспечения высокого уровня доступности данных. От систем резервирования ждут более высокой производительности для гарантированного обеспечения сохранности возрастающих объемов корпоративных данных, более гибких возможностей по удовлетворению разных требований к времени восстановления у разных приложений, поддержки различных типов носителей для управления иерархической структурой хранения и т.д. [1]. Среди ключевых требований к системам этого класса — уменьшение влияния процессов резервирования на производительность основных приложений, минимальный сетевой трафик, использование специальных методов резервирования для определенных задач, максимальная производительность восстановления.

В семействе решений по резервному копированию в неоднородной среде Veritas NetBackup в конце прошлого года появилась новая версия сервера резервирования корпоративного уровня NetBackup Enterprise Server 5.0. Сервер разработан таким образом, чтобы предоставить администратору систем хранения максимум возможностей при минимуме усилий с его стороны. NetBackup Enterprise Server закладывает основы реализации сервисного подхода к защите корпоративных данных.

Новое клиентское программное обеспечение NetBackup 5.0 Advanced Client предоставляет единый интерфейс для выбора различных методов создания «моментальных снимков» данных. Как правило, определить заранее, какой способ резервирования и восстановления данных лучше всего подходит для данной ИТ-инфраструктуры, затруднительно; более того, требования могут меняться в зависимости от уровня критичности данных. Однако для реализации концепции «коммунальных вычислений» автоматизация выбора метода резервирования в зависимости от уровня предоставляемой услуги хранения становится настоятельной необходимостью. В новой версии системы резервного копирования Veritas сделан серьезный шаг в этом направлении. Advanced Client позволяет получить не только разнообразные возможности резервирования, но и доступный способ выбора нужной технологии. Специальный компонент Advanced Client Advisor задает пользователю серию вопросов, анализ ответов на которые позволяет предложить оптимальный для данной ИТ-инфраструктуры вариант конфигурирования системы резервного копирования. Пользователь может рассмотреть несколько сценариев, проанализировав их с точки зрения сохранности корпоративных данных. Конфигурирование различных параметров резервного копирования поддерживается благодаря интеграции NetBackup с файловой системой Veritas File System, системой управления логическими томами Veritas Volume Manager и системой управления сетями хранения Veritas SANPoint Control; каждая из них обеспечивает специфические возможности подготовки данных для резервирования. Кроме того, клиент NetBackup позволяет выбрать частное решение для дисковых массивов ряда поставщиков, включая EMC TimeFinder и Hitachi Data Systems ShadowImage.

В условиях сильной зависимости бизнеса от ИТ критическое значение приобретает показатель Recovery Time Objective, определяющий временные ограничения процессов восстановления данных. В NetBackup 5.0 вводится новый режим Synthetic Backup, который объединяет преимущества двух основных типов резервирования, полного и инкрементного. Полное резервное копирование создает полную копию данных приложения и обеспечивает их максимально быстрое восстановление, однако существенно замедляет работу приложения и потому не может выполняться часто. При инкрементном резервном копировании сохраняются только файлы, которые изменялись с момента последнего резервирования. Этот тип резервного копирования меньше влияет на производительность приложения, но связан с более длительным процессом восстановления, поскольку в случае сбоя приложения потребуется восстановить последнюю полную копию данных и все последующие инкрементальные копии.

Synthetic Backup периодически объединяет на сервере носителя системы NetBackup последнюю полную копию данных и инкрементные копии, которые могут записываться на диски для повышения скорости резервирования. Полученная в результате синтезированная полная копия сохраняется на ленте, и именно она, а не результат фактического резервного копирования всех данных приложения, становится базой для следующего процесса синтетического резервирования. Благодаря такому алгоритму появляется возможность частого создания полных копий без нарушения ритма работы приложения и быстрого восстановления данных по принципам полного резервирования. В зависимости от требований к защите данных определенного приложения в синтетическом резервировании можно комбинировать различную частоту операций инкрементного и полного резервирования.

На повышение производительности процессов резервирования работает и функция каскадирования дисков, которая использует в качестве промежуточного этапа резервирования быстродействующие дисковые устройства. Дальнейший перенос данных на нужный носитель проводится системой NetBackup автоматически. Каскадирование дисков способствует оптимизации использования магнитных лент и ускорению восстановления данных, поскольку образ данных на диске сохраняется до того момента, когда данное дисковое пространство будет затребовано для очередной операции резервирования, и может использоваться при восстановлении.

Еще одна особенность новой версии NetBackup — интеграция средств резервирования настольных и портативных систем. Функция Desktop and Laptop Option (DLO) позволяет включить объемы данных, хранящиеся на пользовательских системах, в единую корпоративную политику резервирования, что важно при предоставлении ИТ-ресурсов как услуг. DLO обеспечивает синхронизацию данных на ПК пользователей в реальном времени и позволяет им самостоятельно запускать процесс восстановления данных, сокращая тем самым затраты на поддержку. DLO не требует дополнительных серверов резервирования, полностью интегрируясь в корпоративную инфраструктуру защиты данных на базе NetBackup.

На уровне серверов и приложений

Для того чтобы гарантировать высокий уровень доступности данных, необходима согласованная политика обеспечения постоянной доступности серверных мощностей и собственно приложений. Ядро программного семейства кластеризации Veritas — система Veritas Cluster Server (VCS). Система поддерживает до 32 серверов в кластере, каждый из которых взаимодействует со всеми остальными, что гарантирует постоянный доступ к приложениям и данным. Непрерывный мониторинг узлами кластера друг друга исключает возможность возникновения единой точки сбоя. VCS реализует балансировку нагрузки для достижения заданных параметров производительности приложений и переключает выполнение приложений, доступ к данным и сетевой трафик в случае сбоя одного из узлов. Система допускает различные конфигурации восстановления после сбоев, в том числе «один-к-одному», «любой-к-одному» или «любой-к-любому», когда произвольный узел в кластере может взять на себя рабочую нагрузку любого вышедшего из строя узла. Такое разнообразие конфигураций восстановления позволяет отказаться от дублирования серверов приложений в целях обеспечения высокой доступности.

VCS интегрирована с Veritas Volume Manager, системой управления логическими томами и виртуализации данных, реализуемой на уровне хост-серверов. Опора на Vоlume Manager обеспечивает представление для кластера различных дисковых массивов в сети хранения как единого ресурса и быстрое переключение устройств хранения, обслуживающих вышедший из строя узел кластера, на новый узел.

Следующий уровень защиты данных и приложений — это территориально разнесенные кластеры, которые позволяют выстроить стратегию непрерывной доступности. Их реализация возможна благодаря интеграции VCS с системой удаленного тиражирования данных по IP-соединению Veritas Volume Replicator и системой Veritas Global Cluster Manager, которая обеспечивает переключение рабочей нагрузки на удаленные узлы кластера, позволяя за минимальное время восстановить работоспособность приложений в случае серьезных аварий на основной площадке.

Управление

На уровне хранения

«Вертикаль» управления реализует средства автоматизации основных задач администрирования систем хранения и все функции, необходимые для предоставления этого уровня ИТ-инфраструктуры как единого ресурса. Storage Resource Management (SRM) — активно развивающееся направление дисциплины управления хранением [2]. Системы этого класса должны обеспечивать постоянный мониторинг корпоративной среды хранения, увязывать логическое представление данных с физической инфраструктурой систем хранения, поддерживать анализ эффективности использования емкостей носителей данных, оптимизировать распределение ресурсов хранения между серверами и приложениями. Потребность в таких решениях увеличивается с ростом сложности инфраструктуры хранения; они становятся абсолютно необходимыми в сетях хранения. Однако SRM-решение Veritas SANPoint Control может использоваться и для управления отдельными системами хранения, непосредственно подсоединенными к серверам.

Система централизованного управления ресурсами хранения SANPoint Control реализует автоматическое распознавание устройств в гетерогенной сети хранения и построение ее полной топологической карты. Консоль системы предоставляет администратору единую точку доступа для выполнения задач мониторинга, инвентаризации физических и логических ресурсов сети, получения отчетов, проактивного управления событиями для предотвращения сбоев, контроля авторизации доступа к системам хранения, управления конфигурацией сети хранения, включая разбиение на зоны. Ключевое значение для реализации возможностей SRM имеет интеграция с системой Veritas Volume Manager, которая обеспечивает виртуализацию дискового пространства сети хранения — отображение логических томов, с которыми работают приложения, на физические дисковые устройства. Volume Manager — классический пример виртуализации хранения на уровне серверов, когда благодаря алгоритмам программного решения, выполняющегося на сервере, приложения получают в свое распоряжение необходимые емкости внешней памяти, не вдаваясь в детали физического расположения данных. Volume Manager поддерживает гетерогенные среды хранения, позволяя создавать единые логические тома, используя частично или полностью емкости дисковых накопителей и дисковых массивов разных производителей.

Опора на средства виртуализации упрощает контроль и оптимизацию использования емкостей хранения для удовлетворения потребностей различных приложений. Централизация основных функций управления в SANPoint Control позволяет следовать определенным политикам использования ресурсов хранения, на базе информации о топологии сети хранения, параметров устройств хранения, статистики использования емкостей хранения данных, анализа загрузки ресурсов сети хранения на протяжении некоторого периода времени и требований конкретных приложений реализуя нужный им уровень емкости, доступности и производительности хранения. А это уже реальный шаг к практическому воплощению идеи utility computing на уровне хранения.

Система Veritas CommandCentral Service обеспечивает возможность реализовать ИТ-услуги в области хранения, резервирования и восстановления данных. Услуги хранения характеризуются такими параметрами, как емкость хранения (Мбайт), производительность операций ввода/вывода (Мбайт/с), доступность системы хранения (доля времени безотказной работы), время на восстановление данных, стоимость единицы хранения. CommandCentral Service позволит задавать необходимые численные характеристики услуг хранения и защиты данных, предоставляя единый Web-портал для определения таких услуг для разных подразделений и бизнес-процессов в компании, а также для контроля заданного уровня обслуживания. CommandCentral Service автоматизирует всю последовательность процедур по определению, запросу, утверждению и предоставлению услуг. Предусмотрена развитая структура отчетности, которая позволяет как ИТ-специалистам, так и их бизнес-пользователям получать детальную информацию об уровне услуг, производительности и эффективности использования ресурсов инфраструктуры хранения в контексте бизнес-процессов. Сбор информации по устройствам хранения и ресурсам сохранности данных выполняется с помощью технологии агентов. На основе этой информации система позволяет строить произвольное число профилей, отображающих использование ресурсов хранения по определенному подразделению, бизнес-процессу, приложению. Пользовательский интерфейс портала настраивается на ролевой основе и позволяет отслеживать эффективность загрузки ресурсов хранения, выполнение заданий по резервированию, параметры различных носителей, ошибки и в целом соответствие инфраструктуры хранения заданному уровню услуги, а также стоимость этой услуги. До логического завершения сервисный подход в области хранения CommandCentral Service доводит, предлагая модели ценообразования и средства выставления счетов для бизнес-подразделений, которые потребляют ресурсы хранения и функции резервного копирования.

На уровне серверов и приложений

Для полной реализации стратегии «вычисления как ресурс» возможности CommandCentral Service необходимо распространить и на уровни серверов и приложений. Эта работа запланирована на перспективу; верхние строительные блоки «вертикали» управления заполняются системами, которые Veritas начинает развивать и интегрировать в результате приобретения ряда компаний.

Система OpForce от компании Jareva Technologies будет работать на уровне серверов, реализуя довольно экзотическую пока функцию автоматизации предоставления серверных мощностей (server provisioning). Речь идет о виртуализации серверов, т.е. консолидации серверных ресурсов в единый логический пул для их эффективного использования приложениями. Как и SANPoint Control в области систем хранения, OpForce идентифицирует и проводит полную инвентаризацию неоднородных серверных ресурсов, предоставляя механизмы для их автоматического перераспределения (переключение недогруженных серверов на выполнение задач, испытывающих недостаток в ресурсах, обеспечение вычислительных ресурсов для экстренного запуска приложений и т.д.).

Эту технологию дополнит программное обеспечение виртуализации приложений UpScale, появившееся в арсенале Veritas в результате покупки компании Ejasent. Система UpScale обеспечивает перемещение приложения с одного сервера на другой без снижения их производительности. У Ejasent унаследован также инструментарий MicroMeasure для расчетов и биллинга, который дополнит возможности CommandCentral Service средствами оценивания ИТ-услуг на серверном уровне.

Производительность

Еще одно крайне важное для Veritas приобретение — компания Precise Software с ее системой i3 для управления производительностью приложений. Это решение в совокупности с разработками самой Veritas позволит полностью реализовать «вертикаль» производительности.

Современное бизнес-приложение многозвенно, и скорость и надежность его работы зависит от производительности всех компонентов: сервера баз данных, сервера приложений, Web-cервера, клиентской части, аппаратной платформы хранения данных. Один Web-запрос может транслироваться в несколько SQL-запросов к СУБД; каждый из них, в свою очередь, может породить несколько операций ввода/вывода. Управление производительностью приложений будет эффективным в том случае, если обеспечит мониторинг, идентификацию и анализ узких мест на всех уровнях и сможет увязать симптомы с причинами даже в тех случаях, когда они будут относиться к разным этапам реализации приложения. При этом необходимы инструменты не только для оперативного сбора статистики, но и для анализа тенденций в производительности, который позволит предотвращать повторение проблемных ситуаций. Наконец, нужно уметь определять порог нормальной производительности — параметры работы системы, при которых она удовлетворяет потребностям тех или иных бизнес-задач.

i3 предоставляет тесно интегрированные друг с другом способы измерения производительности приложения, позволяющие получить точный диагноз и рекомендации по разрешению проблемной ситуации. Система i3 решает три основные задачи:

• определение и изоляция проблемной области путем измерения времени отклика для каждого звена в архитектуре приложения (модули Insight);
• автоматическая диагностика корневых причин проблемы и определение способов ее устранения (Indepth);
• информирование системного администратора о любых отклонениях в производительности для разрешения проблем до того, как они приобретут критическое значение (Inform).

Модуль Insight использует методы мониторинга TCP-трафика для измерения времени отклика, которое разбивается на компоненты, соответствующие различным сетевым и серверным звеньям общей архитектуры приложения. На базе полученных данных определяется компонент, который вносит наиболее весомый вклад в общее время отклика приложения и потому требует особого внимания. Модуль Indepth включает специальные методы диагностики производительности для Web-транзакций, серверов приложений на базе J2EE, СУБД (Oracle, IBM DB2, Microsoft SQL Server), разработанные таким образом, чтобы влияние средств измерения производительности на функционирование приложений было минимальным. Накладные расходы, связанные с эксплуатацией i3 и способные повлиять на производительность бизнес-приложений и оборудования, составляют не более 6-7%. Модули Indepth для баз данных позволяют выявлять и те ситуации, когда потери производительности являются следствием проблем с операциями физического ввода/вывода на дисковые носители. Для этого объекты базы сопоставляются с параметрами физической системы хранения. Таким образом проводится анализ производительности системы на всем пути обработки запроса пользователя — от обращения к Web-странице до ввода/вывода данных на физическом уровне. При этом оценивается производительность реально работающих, а не смоделированных систем.

Модули Insight и Indepth загружают информацию о производительности за некоторые периоды времени в Performance Warehouse — специальную базу данных, которая никак не связана с рабочими базами приложений и потому не искажает их показатели. Данные из Performance Warehouse анализируются модулями Inform, которые отвечают за выявление аномалий в производительности, идентификацию потенциальных проблем и оповещение администратора, включая информацию о возможных способах корректировки ситуации. Inform позволяет реализовать управление производительностью в проактивном, а не реактивном режиме.

На службе хранения

Аналитики Butler Group осенью прошлого года отмечали, что у Veritas есть три решения, которые реально приближают ее к реализации концепции utility computing [3]. Имеются в виду продукты, поддерживающие предоставление услуг по сохранности данных — последняя версия системы резервирования NetBackup и система CommandCentral Service, а также новое решение по управлению жизненным циклом данных Data LifeCycle Manager 5.0. Однако за последние месяцы компания расширила свои предложения; у нее появились средства управления производительностью и виртуализации серверов и приложений, а также инструментарий для реализации сервисного подхода в этих областях. Дополняющие эти решения традиционная кроссплатформность Veritas и четкое видение концепции «вычислений как ресурса» формирует образ вполне конкурентоспособного игрока на поле utility computing.

Литература

ILM по версии Veritas

Компания Veritas Software не осталась в стороне от современной тенденции перехода от управления системами хранения к управлению жизненным циклом данных (information lifecycle management, ILM). Управление жизненным циклом подразумевает управление размещением, сохранностью, защитой данных от момента их создания до полной ликвидации в соответствии с политикой, определенной в организации, а также с законодательными и нормативными требованиями. Соответствие внутрикорпоративным правилам, учитывающим особенности бизнес-процессов, и требованиям государственного уровня принципиально отличают концепцию ILM от давно известных технологий категории HSM (hierarchical storage management), реализующих разные уровни доступности данных в зависимости от степени их актуальности, ограничиваясь размещением на различных типах носителей. Судя по публикациям на тему ILM, необходимость регулировать доступность документов в соответствии с законодательными требованиями, а также оптимизировать их размещение с целью наиболее эффективного использования ресурсов хранения являются основными стимулами формирования и развития концепции ILM.

Анонсированная в конце 2003 года система Veritas Data Lifeсycle Manager 5.0 (DLM) является новой версией программного продукта NetBackup Storage Migrator for Windows и представляет логическое развитие возможностей, которые Veritas предлагает в своих решениях по сохранности и обеспечению доступности данных. Интегрированный пакет DLM разработан на основе систем Veritas для резервного копирования, восстановления и управления данными NetBackup и Backup Exec, которые дополнены специальными функциями для выполнения требований новых законодательных норм.

Современная глобальная нормативная среда требует от организаций сохранять значительные объемы данных в течение весьма длительных периодов времени. В США, например, компании должны выполнять тысячи местных законов, законов штатов и федеральных законов, требующих хранить архивы десятилетиями. DLМ автоматизирует процессы создания виртуальных архивов, помещения в них данных и управления архивами в соответствии с политиками пользователей. Сами архивы могут размещаться на оперативных, «почти оперативных» (nearline) и автономных носителях, включая носители с защитой от изменения записей, в том числе оптические. Система осуществляет миграцию менее актуальных данных с высокопроизводительных устройств хранения на более дешевые виды носителей. Актуальность определяется по таким параметрам, как время создания файла, его размер, требования к сохранности данных и значимость для организации. Кроме того, DLM реализует автоматизированную, высокоскоростную технологию поиска и индексации электронных записей в архивах и на лентах, используемых системами резервирования, а также возможность записи исторической информации в архивы с помощью автоматической индексации и архивирования существующих программных лент. Все изменения виртуального архива автоматически регистрируются. DLM поддерживает также архивирование электронной почты и файлов в форматах Microsoft Exchange и NTFS.

Интеграция в DLM средств резервного копирования и восстановления с функциями индексирования, поиска, извлечения, составления отчетов, миграции данных и архивирования обеспечит удовлетворение ряда ключевых нормативных требований к хранению информации.

• Хранение и извлечение записей. Обеспечение безопасного места хранения данных в течение заданного периода времени; снижение расходов за счет записи данных на соответствующие типы носителей в соответствии с требованиями по времени хранения и извлечения.
• Аудиторские проверки. Обеспечение аудита изменений в данных в архиве и журналах обращений к архивам.
• Оперативные отчеты. Реализация доступа к детальной информации, включая возможность выдачи отчетов по требованию с указанием источника и состояния данных.

Использование в DLM функций управления устройствами и носителями, общих с программными системами NetBackup и Backup Exec, позволит сохранить инвестиции в организацию сохранности данных, при этом реализуя новые возможности выполнения нормативных требований. Общий уровень управления носителями обеспечивает также снижение расходов за счет устранения излишнего копирования данных, более эффективного использования устройств и решения проблем поддержки оборудования разных производителей. Автоматизированная миграция редко используемых данных на более дешевые носители повышает эффективность загрузки корпоративных ресурсов хранения и устраняет необходимость приобретения дополнительного оборудования.