راهنمای جامع پیاده‌سازی زیرساخت Hyper-converged با سرورهای HP | XNET

مقدمه: انقلاب در دیتاسنترها؛ از زیرساخت سنتی تا Hyper-convergence

با افزایش حجم داده‌ها و نیاز به سرعت و انعطاف‌پذیری بیشتر، مدل‌های سنتی دیتاسنتر با چالش‌های متعددی روبرو هستند. در این مدل‌ها، سرورها، ذخیره‌سازها (Storage) و تجهیزات شبکه به صورت مجزا مدیریت می‌شوند که این امر منجر به پیچیدگی، هزینه‌های بالا و زمان‌بر بودن فرآیندهای استقرار می‌شود. در پاسخ به این چالش‌ها، مفهوم زیرساخت Hyper-converged (HCI) به وجود آمد. HCI یک رویکرد نوین است که منابع محاسباتی، ذخیره‌سازی و شبکه را در یک سیستم واحد و متمرکز ادغام می‌کند. این راهکار نه تنها مدیریت را ساده می‌کند، بلکه مقیاس‌پذیری (Scalability) و کارایی را نیز به طرز چشمگیری بهبود می‌بخشد.

در این مقاله، به صورت جامع به بررسی پیاده‌سازی HCI با استفاده ازسرور HPمی‌پردازیم و از مفاهیم تئوری تا گام‌های عملی آن را پوشش می‌دهیم.

مفاهیم بنیادین: Hyper-converged چیست و چرا به آن نیاز داریم؟

HCI با ادغام سه مؤلفه اصلی دیتاسنتر در یک پلتفرم واحد، پیچیدگی را کاهش می‌دهد

1. محاسبات (Compute)سرورهایی که وظیفه اجرای برنامه‌ها و سیستم‌عامل‌ها را بر عهده دارند.
2. ذخیره‌سازی (Storage)فضای ذخیره‌سازی داده‌ها که به صورت نرم‌افزاری مدیریت می‌شود (Software-Defined Storage).
3. شبکه‌سازی (Networking)اتصال بین سرورها و سایر اجزای شبکه.

تفاوت اصلی با زیرساخت سنتی

• زیرساخت سنتیهر جز به صورت جداگانه (Separate Compute, Storage, Networking) و از طریق کابل‌کشی‌های پیچیده به هم متصل می‌شوند.
• Hyper-convergedهمه اجزا در یکClusterاز سرورها ادغام شده‌اند و از طریق یک نرم‌افزار واحد مدیریت می‌شوند.

چرا بهHCI نیاز داریم؟

1. سادگی مدیریتبه جای مدیریت چندین سیستم جداگانه، یک پنل مدیریتی واحد برای همه چیز دارید.
2. کاهش هزینه‌هاحذف نیاز به تجهیزات SAN/NAS گران‌قیمت و کاهش هزینه‌های عملیاتی.
3. مقیاس‌پذیری آسانبا افزودن یک سرور (Node) جدید به Cluster، به سادگی می‌توانید ظرفیت محاسباتی و ذخیره‌سازی را همزمان افزایش دهید.
4. کارایی بالابا توجه به معماری بهینه، HCI عملکرد بهتری را برای بارهای کاری سنگین مانند VDI (Virtual Desktop Infrastructure) و دیتابیس‌ها فراهم می‌کند.

اجرای نرم‌افزاری HCI

برای درک عمیق‌تر HCI، باید به اجزای نرم‌افزاری آن بپردازیم. قلب یک راه‌حل Hyper-converged، هایپروایزر (Hypervisor) و لایه ذخیره‌سازی نرم‌افزاری (Software-Defined Storage – SDS) است که به صورت یکپارچه عمل می‌کنند.

• هایپروایزر(مانندVMware ESXiیاKVM)نرم‌افزاری که به شما امکان می‌دهد چندین ماشین مجازی (VM) را روی یک سرور فیزیکی اجرا کنید. این مجازی‌سازی، پایه و اساس HCI است.
• لایهSDSاین لایه مهم‌ترین بخش است. نرم‌افزار SDS روی هر سرور (Node) در Cluster نصب می‌شود. وظیفه اصلی آن جمع‌آوری فضای ذخیره‌سازی محلی (Local Storage) از تمام سرورهای Cluster و ایجاد یک استخر ذخیره‌سازی مشترک (Shared Storage Pool) مجازی است. این کار نیاز به SAN یا NAS گران‌قیمت را از بین می‌برد.
• سیستم فایل توزیع‌شده(Distributed File System)لایه SDS از یک سیستم فایل توزیع‌شده استفاده می‌کند. این سیستم فایل، داده‌ها را به بلوک‌های کوچک تقسیم و آن‌ها را روی دیسک‌های مختلف در سراسر Cluster ذخیره می‌کند. این فرآیند Replication نام دارد و برای تحمل خطا (Fault Tolerance) ضروری است. به عنوان مثال، اگر شما Replication Factor را روی 2 تنظیم کنید، هر بلوک داده روی دو سرور مختلف در Cluster ذخیره می‌شود. اگر یکی از سرورها از کار بیفتد، داده‌ها همچنان روی سرور دیگر در دسترس هستند.

مزایای فنی این معماری

• کاهشLatencyاز آنجا که داده‌ها روی سرورهای محلی ذخیره می‌شوند، دسترسی به آن‌ها بسیار سریع‌تر از زمانی است که از طریق شبکه به یک SAN راه دور دسترسی پیدا کنید. این امر برای بارهای کاری حساس به تأخیر مانند VDI یا دیتابیس‌های Transactional بسیار حیاتی است.
• Parallel I/Oدرخواست‌های ورودی/خروجی (I/O) می‌توانند به صورت موازی از طریق چندین سرور و دیسک پردازش شوند که این امر کارایی کلی را افزایش می‌دهد.

چرا سرورهای HPE برای HCI؟ بررسی مزایا و راه‌حل‌ها

HPE (Hewlett Packard Enterprise)، با سابقه‌ای درخشان در تولید سرورهای Enterprise، یکی از XNET در حوزه HCI است. HPE راه‌حل‌های متنوعی برای این منظور ارائه داده که معروف‌ترین آن‌هاHPE SimpliVityاست.

مزایای استفاده از سرورهایHPE ProLiant برایHCI

1. قابل اطمینان و پایدارسرورهای HPE ProLiant برای کارکرد مداوم و بدون وقفه طراحی شده‌اند.
2. انعطاف‌پذیریسرورهای ProLiant امکان تنظیمات سخت‌افزاری متنوع (مانند تعداد پردازنده، رم و نوع هارد) را فراهم می‌کنند تا با نیازهای خاص شما سازگار شوند.
3. مدیریت هوشمندiLOنرم‌افزار مدیریت iLO (Integrated Lights-Out) امکان نظارت و مدیریت از راه دور سرور را فراهم می‌کند، حتی زمانی که سیستم‌عامل خاموش است.
4. سازگاری کاملسرورهای HPE ProLiant به صورت کامل با راه‌حل‌های HCI مانند VMware vSAN، Nutanix و HPE SimpliVity سازگار هستند.

راه‌حل HPE SimpliVity در عمق

HPE SimpliVity یک راهکار HCI از پیش آماده (Turnkey Solution) است که شامل نرم‌افزار و سخت‌افزار یکپارچه است.
HPE SimpliVity تنها یک نرم‌افزار SDS نیست، بلکه یک پلتفرم کامل است. معماری آن بر اساس یک کارت سخت‌افزاری اختصاصی (Hardware Offload Card) بنا شده است که وظایف سنگین مربوط به Data Optimization را از CPU سرور برمی‌دارد.

• Data Virtualization Platformهسته SimpliVity، پلتفرم مجازی‌سازی داده آن است که شامل قابلیت‌های اصلی مانندGlobal DeduplicationوCompressionمی‌شود.
  • Global Deduplication in-lineاین ویژگی به صورت بلادرنگ و قبل از ذخیره‌سازی داده‌ها روی دیسک، بلوک‌های تکراری را حذف می‌کند. این فرآیند در تمام سرورهای Cluster و حتی سایت‌های مختلف به صورت سراسری عمل می‌کند و باعث صرفه‌جویی فوق‌العاده‌ای در فضای دیسک می‌شود.قابلیت اصلی SimpliVity، کاهش چشمگیر حجم داده‌ها در لحظه (Inline) است که فضای ذخیره‌سازی را به شدت بهینه می‌کند.
  • Compressionداده‌های باقی‌مانده فشرده می‌شوند تا فضای کمتری اشغال کنند.
• اثرات این بهینه‌سازی‌ها

• • کاهش مصرف فضای ذخیره‌سازینسبت صرفه‌جویی می‌تواند به 10:1 یا حتی بیشتر برسد.
  • کاهش پهنای باند شبکهبرای عملیات Replication بین سایت‌ها، تنها داده‌های جدید و منحصربه‌فرد ارسال می‌شوند، نه کل فایل‌ها.
  • پشتیبان‌گیری سریعبه دلیل بهینه‌سازی داده، پشتیبان‌گیری از یک VM در عرض چند ثانیه و نه چند دقیقه انجام می‌شود.

مدیریتHPE SimpliVityمدیریت آن کاملاً از طریقVMware vCenter Serverانجام می‌شود. یک پلاگین SimpliVity به vCenter اضافه می‌شود که به شما امکان می‌دهد تمام عملیات مدیریتی، از جمله ایجاد VM، مدیریت پشتیبان‌گیری و نظارت بر Cluster را از یک کنسول واحد انجام دهید.

پیاده‌سازی HCI با سرورهای HPE: از تئوری تا اجرا

پیاده‌سازی یک زیرساخت HCI نیازمند برنامه‌ریزی دقیق است. در ادامه، گام‌های اصلی این فرآیند را بررسی می‌کنیم.

گام ۱: برنامه‌ریزی و طراحی

• تحلیل نیازهاتعداد ماشین‌های مجازی (VMs) مورد نیاز، نوع workload (دیتابیس، VDI، وب‌سرور) و میزان منابع (CPU, RAM, Storage) را مشخص کنید.
• انتخاب نرم‌افزارHCIتصمیم بگیرید که از کدام پلتفرم استفاده می‌کنید. HPE SimpliVity برای سادگی و کارایی بالا توصیه می‌شود، اما VMware vSAN و Nutanix نیز گزینه‌های قدرتمندی هستند.
• انتخاب سخت‌افزار (سرورهایHPE ProLiant)بر اساس نیازها و نرم‌افزار انتخابی، مدل و تعداد سرورهای ProLiant را مشخص کنید. حداقل ۳ سرور برای یک Cluster توصیه می‌شود. مرحله‌‌ی بعدی کانفیگ سرور باقطعات سرورموردنیاز است.
  • CPUبسته به نوع workload، پردازنده‌های نسل جدید Intel Xeon یا AMD EPYC را انتخاب کنید.
  • RAMحداقل میزان رم مورد نیاز را محاسبه کنید و برای رشد آینده فضا در نظر بگیرید.
  • Storageترکیبی از هارد SSD و HDD برای کارایی بهتر. برای SimpliVity، هارد دیسک‌های خاصی مورد نیاز است که با نرم‌افزار آن هماهنگ هستند.

به طور کلی در مرحله انتخاب مدل سرور اچ پی به این نکات توجه داشته باشید

• برای راه‌حل‌های SimpliVity، مدل‌های خاصی ازHPE ProLiant Gen10 PlusوGen11بهینه شده‌اند. مدل‌هایی مانندDL380 Gen10 PlusیاDL325 Gen10 Plusبا پیکربندی‌های ذخیره‌سازی مناسب برای SimpliVity ارائه می‌شوند.
• برای راه‌حل‌های VMware vSAN، شما انعطاف‌پذیری بیشتری در انتخاب مدل سرور دارید، اما باید از لیست سازگاری (Compatibility List) VMware اطمینان حاصل کنید.

گام ۲: پیکربندی شبکه(Networking)

• VLANsبرای جداسازی ترافیک‌ها، استفاده از VLANها توصیه می‌شود.
  • VLAN برای ترافیکManagementبرای مدیریت سرورها و هایپروایزر.
  • VLAN برای ترافیکVM Dataبرای ترافیک داخلی و خارجی ماشین‌های مجازی.
  • VLAN برای ترافیکvMotionبرای انتقال VMها بین سرورها بدون قطعی.
• سرعت پورت‌هابرای عملکرد بهینه، از کارت‌های شبکه 10GbE برای ارتباطات داخلی Cluster استفاده کنید. اگر بودجه اجازه می‌دهد، 25GbE حتی بهتر است.
• سوئیچ‌هابرای پیاده‌سازی HCI، به دو سوئیچ شبکه (Redundant Switches) نیاز دارید تا در صورت خرابی یکی از آن‌ها، شبکه همچنان پایدار بماند.

گام ۳: پیکربندی فضای ذخیره‌سازی

• استفاده ازSSD وHDD (در مدل‌هایHybrid)
  • SSDبرای لایه Cache و ذخیره‌سازی داده‌های پرتکرار (Hot Data).
  • HDDبرای ذخیره‌سازی داده‌های سرد و حجم بالا (Cold Data).
• اندازهClusterحداقل تعداد سرورها در یک Cluster سه سرور است. این تعداد به دلیل نیاز به Majority Vote در معماری‌های توزیع‌شده است. اگر یکی از سرورها از کار بیفتد، دو سرور دیگر می‌توانند همچنان به کار خود ادامه دهند.
• RAIDسرورهای ProLiant از RAID کنترلرهای پیشرفته‌ای مانند HPE Smart Array استفاده می‌کنند تا از داده‌ها در سطح هارد دیسک محافظت کنند. با این حال، لایه نرم‌افزاری HCI (مانند vSAN) نیز خود از مکانیزم‌های محافظتی استفاده می‌کند که به آن RAID نرم‌افزاری گفته می‌شود.

مدیریت و نگهداری یک زیرساخت HCI با HPE

• مانیتورینگاز ابزارهایی مانند HPE InfoSight استفاده کنید. این سرویس مبتنی بر هوش مصنوعی، مشکلات احتمالی را قبل از وقوع پیش‌بینی می‌کند و راهکارهایی را برای حل آن‌ها ارائه می‌دهد.
• تغییر اندازهCluster (Scaling)فرآیند اضافه کردن یک سرور جدید (Node) به Cluster بسیار ساده است. شما فقط کافی است سرور جدید را به شبکه متصل و از طریق کنسول مدیریت، آن را به Cluster اضافه کنید. تمام پیکربندی‌ها به صورت خودکار انجام می‌شود.
• مدیریت پشتیبان‌گیریمی‌توانید policyهای پشتیبان‌گیری را برای هر VM تعریف کنید. برای مثال، هر روز یک پشتیبان‌گیری محلی و هر هفته یک پشتیبان‌گیری روی یک سایت دیگر انجام شود.

نتیجه‌گیری: آینده دیتاسنترها با HPE

پیاده‌سازی یک زیرساختHyper-convergedبا استفاده از سرورهایHPE ProLiantیک سرمایه‌گذاری هوشمندانه برای هر سازمانی است که به دنبال افزایش کارایی، کاهش پیچیدگی و صرفه‌جویی در هزینه‌هاست. با راه‌حل‌هایی مانندHPE SimpliVityفرآیند پیاده‌سازی بسیار ساده‌تر شده و شرکت‌ها می‌توانند از مزایای یک دیتاسنتر مدرن، مقیاس‌پذیر و پایدار بهره‌مند شوند.

مقاله پیشنهادی

امنیت شبکه در عصر حملات پیشرفته: راهنمای XNET برای حفاظت از کسب‌وکار شما

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.