Bicyclette triple, ou une archtiecture distribuée

Architecture vSAN en stockage distribué (SDS), cas d’usage et avantages

Le principe d’une architecture distribuée est d’utiliser un grand nombre de composants simples, performants et homogènes , et de les relier entre eux pour qu’ils puissent se relayer, se remplacer et assurer un fonctionnement continu de l’ensemble.

Apparues sur le marché il y a 3 ans, les architectures de virtualisation en stockage distribué, ou Software-Defined Storage , ou encore vSAN sont désormais matures et se développent rapidement.

Le SDS ou vSAN vient compléter une architecture de virtualisation de serveurs en permettant de virtualiser un stockage unifié à partir des disques d’un ensemble de serveurs physiques. Le plus souvent, le SDS est intégré à la virtualisation de serveurs elle-même afin d’optimiser les performances et le provisionning. Les solutions emblématiques sont Nutanix ou encore Virtual SAN de VMware.

Cet article présente les architectures  de stockage distribué, SDS ,en se basant sur l’exemple de la solution Virtual SAN de VMware.

La virtualisation de serveur sur baie de stockage centralisée

La virtualisation de serveur trouve tout son sens quand elle est déployée sur une ferme de serveurs physiques connectés via un réseau haut débit à une baie de stockage haute sécurité de type SAN. Les serveurs virtuels ou VMs, ou encore VPS, sont en fait stockés sur la baie de stockage, et exécutés sur les serveurs physiques (ESX en langage VMware).

Par rapport à un virtualisation simple sur un serveur physique, l’avantage de cette architecture est de rendre les VMs indépendantes des matériels, et en particulier de :

  • répartir la charge des VMs sur l’ensemble des ESX,
  • déplacer à chaud des VMs d’un ESX sur un autre,
  • assurer une haute disponibilité, en redémarrant sur les autres serveurs, les VMs impactées par la panne d’un ESX.

La baie SAN est ultra-sécurisée ( double alimentation, processeur, RAID matériel ,…) pour garantir la disponibilité de l’ensemble. Le choix des disques permettra d’assurer le niveau de performances en IOs requis, et le SAN est connecté aux serveurs ESX par un double chemin réseau.

Ce type d’architecture a connu un succès phénoménal dans les années 20xx et équipe la très grande majorité des grandes fermes de virtualisation. Elle a apporté avec la virtualisation un taux de  disponibilité et une scalabilité exceptionnels avec un excellent niveau de performance.

Mais, sauf à doubler le SAN, ce dernier reste un SPOF, même très sûr.  Par ailleurs,  ce type d’équipement reste assez couteux, impliquant un ticket d’entrée assez élevé, tout en nécessitant des compétences pointues en gestion de stockage.

 

Comment fonctionne une architecture VSAN (ou SDS) ?

Le Software-Defined Storage est couche logicielle d’abstraction qui vient gérer les ressources physiques ou disques de stockage des serveurs ESX pour créer des pools logiques de stockage au service des VMs ou VPS. Le SDS va permettre de voir l’ensemble des disques de stockage des serveurs physiques comme un espace de stockage global. Cet espace virtuel unifié de stockage peut prendre la place de la baie SAN dans notre exemple ci-dessus:
Virtual SAN de VMware
Haute disponibilité : migration auto des VMs sur ls autres serveurs ESX de la ferme en cas de panne de l’un d’entre eux
  • Le SDS gère l’ensemble des disques , même hétérogènes, des serveurs physiques comme un espace global, il répartira notamment les données entre les différents disques selon ses règles de gestion et les niveaux de sécurité définis.
  • le SDS construira lui-même des jeux de répliques des données et VMs répartis sur les disques afin de garantir la disponibilité des données, même en cas de perte d’un serveur, ou de un ou plusieurs disques
  • Le SDS automatise le provisioning et la gestion du stockage des VMs. Le provisioning du stockage se fait avec celui de la VMs, en appliquant à chaque VMs des règles de gestion et de sécurisation de son stockage.
La configuration minimum de Virtual SAN requiert 3 noeuds ou serveurs physiques, une combinaison de 1 disques SSD pour x (jusqu’à 7) Disques durs SAS par serveur, une connectivité Ethernet de 1 Gb minimum, de préférence 10Gb :
  • le disque SSD sert de cache en lecture et de tampon pour accélérer les flux en lecture/écriture,
  • Un fichier original dispose de minimum 1 réplique à un instant t,
  • un cluster de 3 noeud peut supporter la perte d’un serveur complet, ou de un ou plusieurs disques.

 

Les avantages de la solutions d’une configuration vSAN

  • Budget inférieur en investissement comme en TCO
Le Virtual SAN permet de réduire le ticket d’entrée pour bénéficier de la haute disponibilité avec stockage unifié. La virtualisation en haute disponibilité devient accessible aux PME et structures intermédiaires.  On peut démarrer avec un cluster à 3 serveurs  et une capacité de stockage utile de 1To pour un niveau de sécurité/performance exceptionnel et un budget très abordable. La courbe de TCO du  SDS sera inférieure pour des capacités faibles à intermédiaires, et ne rejoindra celle d’une  configuration en baie SAN que pour des volumétries importantes.
  • Perfomances I/Os

Le Virtual SAN s’appuie sur les disques durs SAS en attachement direct des serveurs, et sur la présence d’un SSD,  pour obtenir des performances très élevées en standard. De plus, VMware a intégré le Virtual SAN dans vSphère, optimisant ainsi les chemins d’accès pour les VMs et réduisant la consommation de CPU par la fonction SDS.

  • Simplicité de mise en oeuvre

Pas besoin de compétences pointues en stockage SAN et réseau, l’installation et le tuning de la configuration ne requièrent pas une spécialisation SAN;  l’installation et l’éventuel déménagement sont aussi plus rapides.

  • Des règles de protection de stockage applicables par VMs

Il est possible de configurer des profils de stockage combinant 5 règles de protection des données pour définir les niveaux de performance, capacité et disponibilité. Ces profils peuvent s’appliquer par VM ou groupe de VMs.

  • Scalabilité vertical et horizontale

La scalabilité peut se faire à la fois par ajout de capacité de stockage sur les serveur, ou par ajout de serveurs, VMware annonce pouvoir monter jusqu’à 32  noeuds sur un cluster.

  • Très haut niveau de disponibilité

Le risque est réparti sur davantage de composants, plus granullaires, que la baie SAN. Plus le nombre de noeud est élevé, plus le risque se dilue et plus la gestion de la réserve de capacité du stockage peut se répartir sur un grand nombre de serveurs.

 

Les cas d’usage d’un architecture vSAN

Voici quelques exemples de cas d’usage auxquels le SDS/Virtual SAN permettra de répondre de manière plus adaptée et moins couteuse.

Une architecture physique dédiée en virtualisation haute disponibilité

Pour les structures souhaitant impérativement rester sur une architecture dédiée physique, il leur est maintenant possible de disposer des avantages de la virtualisation en haute disponibilité pour un budget abordable dès 3 serveurs et sans devoir investir dans la complexité d’un SAN.

Un besoin de scalabilité très linéraire

Pour une application avec une montée en charge et des coûts très serrés, le SDS permet une scalabilité très linéaire sans palier complexe technique ou couteux en matériel.

Un environnement de développement et test

Cela permet de monter rapidement une architecture temporaire mais performante sans faire l’acquisition couteux d’une baie de stockage.

Big data ou modèle à fort Scale out

Pour des traitement intensifs et fortement croissants, avec des besoins de scalabilité rapide, le SDS apportera des performances très élevées en I/Os et sa souplesse pour rajouter des noeuds ou du stockage.

Conclusion, une alternative incontournable

Les configurations en SDS sont maintenant largement déployées, elles sont éprouvées et apportent une véritable alternative complémentaire à une configuration sur baie SAN. En particulier, elles permettent d’atteindre des niveaux de performances et disponibilité très élevés pour un budget d’entrée plus faible.

alfa-safety a commencé à déployer de telles configurations , notamment pour des acteurs publics qui tenaient à rester sur des architectures dédiées pour des contraintes de sécurité sans avoir les volumes pour investir dans une baie de stockage SAN.

Mais au-delà, le stockage distribué ou SDS apporte une scalabilité et une flexibilité très adaptées aux projets de développement ou aux nouvelles applications du web ou du big data avec une forte montée en charge.

N’hésitez pas à nous contacter ou consulter notre site web.

 

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