l`infrastructure hyperconvergée ou le stockage «tout compris

Transcription

STORAGE
L’INFRASTRUCTURE
HYPERCONVERGÉE OU LE
STOCKAGE «TOUT COMPRIS»
Dans une infrastructure hyperconvergée, les nœuds
fournissent à la fois les services de réseau,
de stockage et de calcul.
Un peu d’assemblage peut s’avérer toutefois nécessaire.
STORAGE • LEMAGIT • JUIN 2015
LE MAGAZINE DU STOCKAGE INFORMATIQUE PROFESSIONNEL
EDITO
COMPRENDRE
Convergence et
hyperconvergence redéfinissent les architectures de stockage
Convergé, Intégré,
Hyperconvergé :
quelles différences ?
DOSSIER
INFOGRAPHIE
Hyperconvergé,
une offre qui ne cesse
de s’étoffer
Chiffres clefs
sur le stockage flash
ANALYSE
TENDANCE ÉMERGENTE
PCA et PRA : l’arme des
entreprises contre les
sinistres informatiques
Stockage Flash côté
serveur : les formats
de disque SSD
CONSEIL PRATIQUE
TRIBUNE
Comment bâtir un
système de stockage
Cloud avec OpenStack
Dégradation des performances des VM :
et si le stockage était
innocent ?
E D IT O
ACCUEIL
CONVERGENCE
ET HYPERCONVERGENCE
REDÉFINISSENT
LES ARCHITECTURES DE
STOCKAGE
CONVERGÉ, INTÉGRÉ,
HYPERCONVERGÉ: QUELLES
DIFFÉRENCES ?
L’INFRASTRUCTURE
HYPERCONVERGÉE OU
LE STOCKAGE «TOUT
COMPRIS»
HYPERCONVERGÉ :
UNE OFFRE QUI NE CESSE
DE S’ÉTOFFER
CHIFFRES CLEFS SUR LE
STOCKAGE FLASH
PCA ET PRA : L’ARME DES
ENTREPRISES CONTRE LES
SINISTRES INFORMATIQUES
STOCKAGE FLASH CÔTÉ
SERVEUR : LES FORMATS DE
DISQUE SSD
COMMENT BÂTIR UN SYSTÈME DE STOCKAGE CLOUD
AVEC OPENSTACK
DÉGRADATION DES PERFORMANCES DES VM : ET SI
LE STOCKAGE ÉTAIT INNOCENT ?
A PROPOS
Convergence et hyperconvergence
redéfinissent les architectures de stockage
20 ans après l’adoption des architectures de stockage externes
SAN et NAS, le stockage fait son grand retour dans les serveurs
avec l’avènement des systèmes hyperconvergents.
CHRISTOPHE BARDY
Historiquement intégré aux serveurs, le stockage est peu à peu
devenu une discipline à part entière avec l’émergence des baies de
stockage centralisées telles que les Symmetrix d’EMC, puis avec la
généralisation des modèles de stockage en réseau (SAN ou NAS).
Aujourd’hui, la plupart des architectures au sein du datacenter
s’appuient sur cette séparation entre serveurs et stockage, mais ce
modèle est peu à peu remis en cause par l’émergence d’une nouvelle génération de systèmes convergés qui reprennent les concepts
d’intégration chers aux mainframes et aux minis, mais avec une
nouveauté importante : l’aptitude à fonctionner en mode distribué
(scale-out) et donc à évoluer avec les besoins.
Le retour de la convergence entre serveurs et stockage
L’idée de réunir serveurs et stockage en environnements x86 n’est
pas nouvelle. Ironiquement c’est un français, la start-up toulousaine
Seanodes qui a ouvert la voie en 1998 avec sa solution exanodes,
aujourd’hui à l’abandon. Le principe : agréger la capacité des disques
durs non utilisés sur les serveurs d’un cluster afin de créer un pool
de stockage SAN consommable par les nœuds du cluster. Depuis, HP
avec StoreVirtual (ex-LeftHand) a banalisé le concept et EMC s’est
2 • STORAGE • LEMAGIT • JUIN 2015
aussi lancé dans la danse avec ScaleIO. Hitachi a lui aussi dévoilé
sa propre solution basée sur la technologie de ParaScale, tandis que
VMware développait VSAN, sa solution de stockage distribuée pour
vSphere.
D’autres constructeurs ont poussé le raisonnement plus loin en créant de véritables appliances hyperconvergées, alliant capacités de calcul et de stockage. C’est par exemple le cas de Nutanix, de Simplivity,
d’Atlantis Computing ou de VMware avec ses appliances EVO : Rail.
Toutes ces solutions ont en commun le fait de fonctionner en mode
scale-out et de s’appuyer sur les disques durs connectés en attachement direct aux serveurs pour créer un pool de stockage mutualisé.
Avec ces architectures, les constructeurs promettent des performances optimisées, une administration simplifiée et aussi une bien
plus grande souplesse d’évolution par rapport aux baies de stockage
traditionnelles.
L’hyperconvergence chamboule le marché du stockage
La montée en puissance de ces solutions constitue une menace directe pour les architectures de stockage traditionnelles, même si ces
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CONVERGENCE
ET
Accueil
HYPER-CONVERGENCE
REDÉFINISSENT LES
L’explosion des
ARCHITECTURES DE
données, un défi pour
STOCKAGE
les architectures de
stockage
HYPERCONVERGÉ:
Flash et stockage objet
QUELLES DIFFÉRENCES ?
changent la donne en
entreprise
L’INFRASTRUCTURE
HYPERCONVERGÉE OU
Pourquoi la flash menLE STOCKAGE «TOUT
ace les architectures
COMPRIS»
traditionnelles
HYPERCONVERGÉ :
Les constructeurs
UNE OFFRE QUI NE
peaufinent leur offre de
CESSE DE S’ÉTOFFER
baies 100% Flash
Panorama Gartner des
STOCKAGE FLASH
baies 100% Flash
dernières ne disparaîtront pas de sitôt. Les baies de stockage SAN et
NAS sont en effet bien maîtrisées par les équipes d’exploitation, offrent des niveaux de disponibilité élevés et répondent aux besoins de
la plupart des applications du marché.
les équipes stockage et systèmes à fusionner et en éliminant la connectique SAN FC et le besoin d’administrer un réseau de stockage
séparé.
Mais les solutions convergées méritent d’être étudiées pour plusieurs
raisons :
En France, les solutions hyperconvergées ont connu un décollage
impressionnant, à tel point que l’Hexagone est aujourd’hui le second
marché mondial pour Nutanix. Un succès sur lequel surfe aussi son
partenaire OEM, Dell. Et il est fort probable que leurs ventes vont
encore s’accélérer au second semestre 2015. Au risque de bouleverser
le paysage du stockage tel que nous le connaissons aujourd’hui. n
La première est que leur nature scale-out correspond bien à
l’évolution des architectures applicatives, de plus en plus distribuées.
La seconde est que leur rapport performance/prix peut-être détonnant, comme l’a récemment montré Atlantis Computing. Celui-ci a
dévoilé une solution en cluster à 4 nœuds bi-socket Xeon E5v3 avec
12 To de Flash et vSphere préinstallé pour moins de 80 000 $ avec
un support de 3 ans. Enfin, ces solutions contribuent à simplifier
grandement l’exploitation au sein des datacenters, en encourageant
CHRISTOPHE BARDY
Rédacteur en Chef Adjoint, LeMagit
PCA ET PRA : L’ARME
Le Cern dope ses baies
DES ENTREPRISES
NetApp avec la techCONTRE LES SINISTRES
nologie FlashPools
INFORMATIQUES
Le Stockage objet
frappe à la porte des
SERVEUR : LES FORentreprises
MATS DE DISQUE SSD
La montée en puisCOMMENT BÂTIR UN
sance du stockage NAS
SYSTÈME DE STOCKAGE
scale-out
CLOUD AVEC OPENSTACK
Hyperviseurs : vers une
surenchère de capacité
DÉGRADATION DES
de stockage
PERFORMANCES DES
VM : ET SI LE STOCKAGE
A propos
ÉTAIT INNOCENT ?
A PROPOS
CO MPR E N D R E
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ET HYPERCONVERGENCE
REDÉFINISSENT
STOCKAGE
DIFFÉRENCES ?
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HYPERCONVERGÉE OU
LE STOCKAGE «TOUT
COMPRIS»
HYPERCONVERGÉ :
DE S’ÉTOFFER
STOCKAGE FLASH
CONVERGÉ,
INTÉGRÉ,
HYPERCONVERGÉ :
QUELLES
DIFFÉRENCES ?
Systèmes convergés, intégrés et hyperconvergés se multiplient sur le
marché, mais il est parfois difficile de
s’y retrouver entre les appellations utilisées par les différents constructeurs.
LeMagIT fait le point.
CHRISTOPHE BARDY
Depuis quelques années, les grands de l’informatique proposent des
solutions d’infrastructure pré-assemblées, dont le but est de délivrer
aux clients des solutions d’infrastructure généralistes préconfigurées
et pré-validées. Ces solutions combinent serveurs, stockage et équipements réseaux et sont livrées prêtes à l’emploi pour les clients. L’un des objectifs de ces plateformes est d’éliminer les risques et
incertitudes liés à l’intégration des différents composants d’une solution d’infrastructure (serveurs, réseau, stockage…). Un autre est
d’accélérer les déploiements et le provisioning de nouveaux services.
Un dernier, enfin, est de simplifier l’exploitation des infrastructures en harmonisant les consoles, en facilitant l’administration au
quotidien.
DISQUE SSD
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Entre intégré et convergé, une question d’usage
Selon la distinction faite par IDC, les solutions d’infrastructure intégrées sont conçues comme des systèmes prêts à l’emploi combinant
l’ensemble des technologies nécessaires pour permettre une mise en
route quasi instantanée d’une application spécifique. Un exemple
type est l’appliance ExaData d’Oracle ou les appliances SAP HANA
d’HP, Fujitsu-Siemens ou Dell. Les solutions d’infrastructure convergées, quant à elles, ont un objectif généraliste et sont en général
conçues pour accueillir une plateforme de virtualisation comme VMware vSphere ou Microsoft Hyper-V.
Le premier bénéfice de ces solutions pré-configurées est que les
équipes IT peuvent les mettre en œuvre très rapidement – en général
en quelques heures ou quelques jours, contre plusieurs semaines
pour une solution traditionnelle – et ainsi répondre plus vite aux
demandes des utilisateurs. Un autre bénéfice immédiat est que
l’apprentissage de ces solutions est plus rapide que celui d’un système
disparate. Ce qui fait que l’exploitation en est simplifiée – la console
d’administration unifiée permet en général de piloter et de surveiller
l’ensemble des composants de la solution de façon cohérente. Le support fourni est aussi en général assuré par un interlocuteur unique.
Au cours des deux dernières années, l’offre de systèmes intégrés et
convergés s’est largement développée sur le marché. L’offre leader
du secteur est l’offre vBlock de VCE, la filiale d’EMC. Derrière, on
trouve aussi les systèmes Converged System d’HP, les Active Systems de Dell, les Unified Compute Platform d’Hitachi Data Systems,
l’Oracle Victual Compute Appliance,etc..
Les architectures de référence : une variante
du prêt à l’emploi mono-constructeur
L’une des caractéristiques de la plupart des systèmes convergents est
leur nature mono-fournisseur. Cette caractéristique est parfois un
obstacle pour certaines entreprises. C’est la raison pour laquelle, on a
aussi vu émerger à côté des systèmes convergents une formule intermédiaire, celle des architectures de référence. Ces architectures sont
en quelque sorte des recettes de cuisine permettant à des intégrateurs de construire des systèmes convergents à partir de composants
provenant de constructeurs multiples. Les architectures de référence
de base permettent la mise en œuvre d’infrastructures virtualisées,
mais d’autres sont conçues pour permettre le déploiement rapide de
logiciels comme Exchange, SQL Server, SharePoint, Oracle…
Les architectures FlexPod de NetApp permettent ainsi de combiner
le stockage de NetApp avec les serveurs et les équipements réseaux de Cisco tout en offrant le choix entre de multiples solutions
d’administration. Les architectures VSPEX d’EMC permettent, quant
à elles, de combiner les baies de stockage EMC avec des serveurs
tiers comme ceux de Bull, Cisco ou HP et avec des solutions réseaux de Cisco, Brocade ou Extreme Networks. Selon le nombre
d’utilisateurs cibles, il n’est pas rare de voir un constructeur proposer
plusieurs architectures de référence différentes tirant parti de différents logiciels cibles (vSphere, Hyper-V, Exchange, Citrix XenDesktop, VMware View, Oracle, SAP ERP, SAP HANA…).
Au final, le choix entre l’approche systèmes convergés et l’approche
architectures de référence dépend largement du type de besoin et
du type de relation contractuelle que l’on souhaite avoir avec son
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fournisseur. Les systèmes convergés sont ainsi vendus et supportés
par un constructeur unique et peuvent être dimensionnés pour faire
face aux besoins de moyennes comme de grandes entreprises. Les
architectures de référence quant à elles sont souvent proposées par
des intégrateurs et assemblées à la demande en fonction du besoin de
l’entreprise cliente.
Architectures hyperconvergées : l’avenir de la
convergence ?
Malgré le qualificatif dont les ont affublés les constructeurs, les systèmes et architectures convergés ne sont pas plus convergés que des
systèmes traditionnels. À bien y regarder, ce sont plutôt des systèmes
pré-intégrés. Leur architecture fondamentale n’est pas différente de
celle d’une architecture IT traditionnelle, puisque l’on retrouve dans
un rack les mêmes serveurs, baies de stockage, commutateurs Ethernet et de SAN iSCSI ou ou Fibre Channel que dans une architecture
IT standard.
La vraie convergence est le fruit d’une nouvelle génération de systèmes, dits hyperconvergés. Ces systèmes sont l’œuvre de fournisseurs comme Nutanix, Simplivity, VMware ou Atlantis. Le concept
commun qui les anime est simple. Chaque serveur est à la fois un
élément de « compute » virtualisé et de stockage. Il participe à un
système distribué dont la puissance et la capacité s’accroissent avec
le nombre de nœuds. Le stockage partagé dans le cluster est le fruit
de l’agrégation logicielle de la capacité de stockage des différents
nœuds. Par exemple, chez Nutanix, la sauce secrète est un système
de fichiers distribué, baptisé NDFS, qui permet d’agréger la capacité
de stockage des nœuds en un espace de stockage unique à haute
performance, mis à la disposition des machines virtuelles installées
sur le cluster. Sans ce système de gestion de fichiers distribué, il n’y
aurait tout simplement pas de Nutanix. De même dans les appliances
VMware EVO:Rail, la magie repose sur le système de fichier maison
VSAN (virtual SAN).
Les architectures hyperconvergées sont innovantes dans la mesure
où elles contribuent grandement à la simplification du datacenter en éliminant le stockage externe et la connectique associée.
L’interrogation qui subsiste à propos de ces architectures porte toutefois sur leur aptitude à tenir la charge et sur leur résilience.
De même, des questions se posent encore sur la richesse des services
associés à la couche de stockage hyperconvergée. Mais la technologie
semble prometteuse, à tel point que VMware a convaincu 4 des plus
grands constructeurs de la planète de commercialiser sa technologie
hyperconvergée EVO :Rail, tandis que Cisco s’est allié à Simplivity et
que Dell a signé un accord OEM avec Nutanix. n
CHRISTOPHE BARDY,
Rédacteur en Chef Adjoint et co-fondateur du MagIT
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ET HYPERCONVERGENCE
REDÉFINISSENT
STOCKAGE
DIFFÉRENCES ?
L’INFRASTRUCTURE HYPERCONVERGÉE
OU LE STOCKAGE « TOUT COMPRIS »
Dans une infrastructure hyperconvergée, les nœuds fournissent à la
fois les services de réseau,
de stockage et de calcul.
Un peu d’assemblage peut s’avérer
toutefois nécessaire.
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STOCKAGE FLASH
CHRIS EVANS
DISQUE SSD
Parmi les technologies les plus populaires de 2014,
l’hyperconvergence a acquis une large crédibilité avec la sortie
d’EVO:RAIL, une suite de solutions matérielles hyperconvergées
mise au point par VMware et ses partenaires sélectionnés. Au vu
du développement rapide de ce segment, nous allons examiner ce
qui définit l’hyperconvergence et les raisons pour lesquelles vous
pouvez l’envisager pour étoffer l’infrastructure de stockage de votre
datacenter.
AVEC OPENSTACK
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de stockage
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A partir de la fin des années 1990, les plateformes Unix et x86
ont commencé à prendre la place des mainframes. Soumises à un
phénomène de contraction/expansion qui semble cyclique dans le
secteur de la technologie, les technologies de réseau, de stockage
et de « compute », jusqu’alors étroitement intégrées dans l’univers
mainframe, ont divergé pour donner naissance à des appliances spécialisées. La virtualisation des serveurs gagnant du terrain, cette divergence des technologies a entraîné dans les grandes entreprises le
déploiement d’équipes pléthoriques de spécialistes hautement qualifiés (et grassement payés). Cette approche cloisonnée s’est traduite
par une prolifération des technologies et une augmentation des coûts
opérationnels, souvent au point de surpasser les coûts d’acquisition
des technologies elles-mêmes.
monté en rack. La résilience du stockage, habituellement obtenue
dans les systèmes traditionnels par la mise en œuvre d’architectures à
deux contrôleurs, est obtenue dans les solutions hyperconvergées par
un mécanisme de distribution (« scale-out ») sur plusieurs noeuds,
une fonction souvent déjà présente pour assurer la résilience et le
basculement des serveurs au niveau de l’hyperviseur.
Le recours à des infrastructures convergées a alors constitué la première étape d’un processus visant à résoudre les problèmes opérationnels associés au modèle cloisonné. Il a donné naissance à des
systèmes prêts à l’emploi combinant serveurs, baies de stockage et
équipements réseau en une référence produit (SKU) unique. Les
solutions convergées simplifient le fonctionnement en limitant les
options technologiques déployées et en centralisant la gestion et
le support : en cas de problème, le « bouc émissaire » est ainsi tout
trouvé. Dans la plupart des cas, l’infrastructure convergée n’est pas
moins chère que les éléments séparés, mais le coût total de possession est inférieur grâce à la réduction des coûts opérationnels.
Toutes les solutions actuelles en matière d’hyperconvergence reposent sur l’utilisation d’un hyperviseur serveur, par exemple VMware
vSphere, Microsoft Hyper-V ou les hyperviseurs Open Source KVM
et XenServer.
Définition de l’infrastructure hyperconvergée
Les solutions hyperconvergées poussent encore plus loin le processus d’intégration entamé avec l’infrastructure convergée. Les composants physiques des couches de stockage et de traitement sont
rassemblés au sein d’une seule unité physique, en général un serveur
Les offres hyperconvergées font souvent appel à du matériel générique (même si certaines présentent encore des composants sur
mesure) plutôt qu’à des circuits intégrés client (ASIC) ou pré-diffusés programmables (FPGA) personnalisés, utilisés dans les systèmes
de stockage dédiés. En conséquence, c’est dans le logiciel que réside
l’ingrédient secret, l’élément qui fait la différence des produits hyperconvergés et dont ils tirent leurs principaux avantages.
Stockage distribué
L’utilisation du stockage distribué est un trait distinctif des solutions
hyperconvergées. Les composants DAS de chaque serveur physique
sont associés pour créer un pool logique qui utilise toutes les ressources du cluster de noeuds scale-out. Cette technique scale-out offre un certain nombre d’avantages :
La protection des données est mise en oeuvre par distribution ou réplication des données sur plusieurs noeuds, afin de
compenser la perte d’un disque voire d’un noeud entier.
RÉSILIENCE :
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Les Entrées/Sorties de chaque machine virtuelle
(VM) peuvent être distribuées dans tout un cluster de serveurs. Cela
permet l’agrégation de la bande passante d’E/S de nombreux disques
durs ou SSD. Lorsque les données résident en local sur une VM, la
latence d’accès au stockage hyperconvergé peut être inférieure à celle
pour une baie externe connectée à un SAN.
PERFORMANCES :
Le recours à une technologie scale-out permet d’utiliser le DAS
générique local à la place d’un système dédié de stockage sur
SAN, dont le coût serait supérieur. Le composant de stockage de
l’hyperconvergence est mis en oeuvre sous la forme soit d’une
VM présente sur tous les nœuds de l’infrastructure soit, dans le
cas d’EVO:Rail de VMware, sous la forme d’un module noyau (la
technologie Virtual SAN de VMware). Est-il préférable d’intégrer
le stockage dans le noyau ou de le conserver à l’extérieur ? La question suscite un vaste débat. Les tenants de la solution du noyau (par
exemple, VMware) affirment que cette solution apporte plus de
résilience que les mises en oeuvre sur VM car l’activité des autres machines virtuelles n’a aucune incidence sur les fonctions de stockage.
En revanche, ceux qui prônent le stockage sur VM soulignent les
avantages qu’il y a à séparer le stockage du « système d’exploitation »
de l’hyperviseur, de la même manière que le stockage SAN partagé
retirait les données du serveur. Au nombre des bénéfices invoqués
figurent une plus grande souplesse pour les mises à niveau, la protection contre les pannes (un problème de stockage n’entraîne pas
l’arrêt complet du serveur) et l’isolement des performances et de la
sécurité. Quelle que soit la solution retenue, la qualité de la mise en
oeuvre est primordiale.
Les trois piliers de l’informatique fusionnent
Les solutions hyperconvergentes réunissent les piliers
traditionnels du stockage, du réseau et du traitement dans
l’enceinte unique du serveur. Le mot d’ordre de ces produits
est la simplification ; avec eux, plus besoin de compétences
spécialisées, notamment en gestion du stockage. Ce qui
explique que petites et grandes entreprises l’adoptent avec
enthousiasme. Pour beaucoup, l’hyperconvergence est
le successeur désigné de la virtualisation des serveurs en
tant que norme de facto pour le déploiement de nouvelles
charges de travail.
Produits hyperconvergés matériels
et purement logiciels
Avant de répertorier les avantages (et inconvénients) des solutions
hyperconvergées, arrêtons-nous un instant sur le modèle de mise en
oeuvre. Les solutions hyperconvergées peuvent être fournies sous la
forme d’appliances, combinant matériel et logiciel, ou en tant que
simples produits logiciels.
Les appliances présentent certains avantages par rapport aux offres
purement logicielles :
INTÉGRATION TESTÉE. Les éditeurs ont effectué tous les tests
d’intégration sur chaque composant afin de garantir un fonctionnement efficace de la configuration. Cela signifie, par exemple, que l’adaptateur de bus hôte et les contrôleurs SCSI les plus
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appropriés ont été implémentés après vérification de leurs performances et de leur fiabilité. En cas de mise à niveau des systèmes, le
matériel à tester est réduit, ce qui facilite le contrôle de la procédure.
Les éditeurs peuvent évaluer leurs
propres solutions, afin de fournir des indications claires sur le nombre de VM qu’une configuration peut prendre en charge. Ainsi, les
utilisateurs sont plus aptes à déterminer les modèles et les quantités
qu’ils doivent acheter pour répondre à un besoin particulier.
PERFORMANCES ÉVALUÉES.
D’après les éditeurs de solutions purement logicielles, leurs produits
permettent d’éviter le « tribut matériel » imposé par les fournisseurs d’appliances pour la vérification de tous les composants. Pour
les entreprises habituées à un fournisseur matériel particulier, une
solution logicielle offre l’avantage de se déployer sur le matériel dont
elles disposent déjà ou qu’elles peuvent acquérir à un moindre coût
dans le cadre d’un contrat de fourniture existant. Le revers de la médaille est qu’il n’y a plus de « bouc émissaire » désigné, ce qui peut
compliquer l’identification de certains problèmes (comme avec VMware VSAN et les contrôleurs SCSI).
Avantages et inconvénients de l’hyperconvergence
Que ce soit sous la forme d’une appliance ou d’un logiciel, les
produits d’infrastructure hyperconvergée présentent des avantages
attrayants mais aussi certains inconvénients.
C’est sans doute à ce niveau que des
économies majeures en termes de coûts et de ressources sont le plus
souvent constatées. En effet, une solution hyperconvergée s’installe
et se met en service en quelques heures seulement, au lieu des jours,
voire des semaines, exigés pour la mise en oeuvre intégrale d’une
solution de serveur virtuel à grande échelle. Cette économie est sans
FACILITÉ DE DÉPLOIEMENT.
doute encore plus évidente dans les petites entreprises qui n’ont pas
les moyens de mobiliser des équipes techniques pour l’élaboration
de solutions. Les avantages en matière de déploiement figuraient
déjà parmi les attraits les plus importants des premières solutions
d’infrastructure convergée.
Les solutions hyperconvergées sont-elles meilleur marché que le déploiement d’une solution personnalisée de
serveur virtuel ? La question est discutable, du moins du point de
vue matériel. Cependant, si l’on prend également en compte les frais
d’exploitation, les coûts sont généralement inférieurs pour de nombreuses entreprises.
COÛT INFÉRIEUR.
La gestion des solutions hyperconvergées
peut s’avérer plus facile que celle de solutions personnalisées. Par
exemple, il est possible de retirer les noeuds hyperconvergés d’un
cluster au fur et à mesure de l’intégration de nouveaux noeuds, afin
d’assurer une continuité dans la stratégie de mise à niveau. En outre,
les éditeurs s’efforcent d’améliorer les écosystèmes de leurs produits
en ajoutant ou en renforçant les fonctions de surveillance et d’alerte
qui leur permettent de proposer une assistance proactive en cas de
défaillance matérielle.
FACILITÉ DE GESTION.
Les noeuds d’une solution hyperconvergée assurant à la fois des fonctions de traitement et de stockage - qui s’équilibrent elles-mêmes entre capacité et performances
-, il existe toujours un risque de devoir ajouter de la capacité même
si une seule des deux fonctions, traitement ou stockage, en a besoin. Les éditeurs ont tenté de résoudre ce problème en fournissant
plusieurs noeuds et en prenant en charge des configurations asymétriques, qui permettent de combiner de nombreux types de noeuds.
EPUISEMENT DES RESSOURCES.
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Meilleurs cas d’utilisation des systèmes
hyperconvergés
Comme pour chaque décision d’achat en matière de stockage, il convient d’évaluer les solutions hyperconvergées en commençant par
leur adéquation avec l’environnement du datacenter. Au départ, ces
produits ont été adoptés par des PME, en particulier celles qui manquaient de ressources et cherchaient à simplifier les opérations. Du
point de vue applicatif, il est possible de déployer des applications diverses et variées, bien que celles qui exigent de hautes performances
ne soient pas particulièrement adaptées (certains fournisseurs se
penchent actuellement sur les problèmes de performances). Par conséquent, les entreprises utilisent des systèmes hyperconvergés pour
toutes sortes de charges de travail, au grand dam des fournisseurs traditionnels d’architectures composées d’éléments distincts. D’un autre
côté, les systèmes hyperconvergés peuvent convenir à des tâches plus
spécifiques, comme la virtualisation de postes de travail (VDI) ou
l’hébergement d’autres types d’applications autonomes. n
CHRIS EVANS
Consultant indépendant chez LANGTON BLUE
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Le marché des acteurs de l’hyperconvergence, s’il reste encore assez
restreint, ne cesse de se développer dans la foulée du succès d’acteurs
tels que Nutanix ou Simplivity, les deux pionniers de la discipline.
L’émergence d’EVO : Rail de VMware a ainsi permis aux géants de
l’informatique de mettre un pied sur le secteur, mais une multitude
de start-ups s’affronte aussi sur le marché.
La dernière en date à proposer sa solution est Atlantis Computing,
jusqu’alors connue pour ses technologies d’accélération et de cache en
mémoire et SSD, avec une offre plus de 50 % moins coûteuse que les
offres actuelles du marché.
DISQUE SSD
Nutanix NX
HYPERCONVERGÉ :
DE S’ÉTOFFER
STOCKAGE FLASH
Nutanix est avec Simplivity le pionnier des systèmes hyperconvergés
vendus sous la forme d’appliances. Ces systèmes ont fait la fortune
de la société dont la croissance est exponentielle. Ils font de la société une concurrente redoutable pour les constructeurs de stockage
et de serveurs. Nutanix avait à l’origine lancé ses systèmes avec le
seul support de VMware, mais il a récemment ajouté le support des
AVEC OPENSTACK
A PROPOS
ACCUEIL
CONVERGENCE ET
HYPER-CONVERGENCE
REDÉFINISSENT LES
ARCHITECTURES DE
STOCKAGE
HYPERCONVERGÉ:
environnements virtualisés Microsoft. Il propose aussi une implémentation d’Hadoop sur son architecture et travaille aussi au support
d’une pile intégrée KVM/OpenStack.
L’INFRASTRUCTURE
HYPERCONVERGÉE OU
LE STOCKAGE «TOUT
COMPRIS»
HYPERCONVERGÉ :
UNE OFFRE QUI NE
STOCKAGE FLASH
DES ENTREPRISES
CONTRE LES SINISTRES
INFORMATIQUES
SERVEUR : LES FORMATS DE DISQUE SSD
COMMENT BÂTIR UN
DÉGRADATION DES
PERFORMANCES DES
ÉTAIT INNOCENT ?
n UNE VRAIE APPROCHE INTÉGRÉE, COMBINANT
SERVEUR ET STOCKAGE.
Nutanix a fait ses débuts en 2011 avec le lancement de ses premiers
serveurs convergés, les NX-2000 basés sur un design SuperMicro
Twin – depuis supplantés par les NX-1000 et NX -3000 et par les
nœuds plus musclés des séries 600, 7000, 8000 et 9000. Chaque
block « Twin » est capable d’accueillir jusqu’à quatre « lames »
serveurs, que Nutanix appelle des nœuds.
Chaque nœud embarque deux puces Xeon virtualisées par VMware
ESXi ou Hyper-V. Outre sa puce Xeon, chaque serveur dispose de
deux connecteurs 10Gigabit ainsi que d’une série de SSD et de
disques durs positionnés en frontal dans le châssis du block (1 à 2
SSD par nœud et 4 disques SATA).
La sauce secrète de Nutanix est son système de fichiers distribué,
NDFS, qui va permettre d’agréger la capacité des nœuds en un espace de stockage unique à haute performance. Celui-ci va être mis à
la disposition des machines virtuelles installées sur le cluster. Sans ce
système de gestion de fichiers distribué, il n’y aurait tout simplement
pas de Nutanix.
L’architecture distribuée de stockage de Nutanix est la clé de ses
systèmes. Dans la pratique chaque nœud héberge une VM de contrôle qui pilote l’ensemble des opérations de stockage pour le nœud
et participe aussi au fonctionnement du cluster de stockage. Cette
VM de contrôle présente aux différentes VM du nœud un stockage
NFS (ou SMB v3 pour la version Hyper-V) qu’elles consomment. En
priorité, les opérations d’écritures sont dirigées vers les SSD – qui
servent à la fois pour le stockage et le cache — puis immédiatement
dupliquées sur un autre SSD situé sur un nœud proche du cluster
avant acquittement et persistance. Si les données écrites ne sont pas
accédées de nouveau rapidement, elles sont progressivement migrées
vers les disques SATA via un mécanisme de tiering. L’objectif de la
VM de contrôle de chaque nœud est de servir de façon optimale les
VM locales, tout en participant aux autres tâches du cluster. En cas
de déplacement d’une VM d’un nœud vers un autre (via vMotion
ou live Migration), les premières opérations d’E/S sont servies via le
contrôleur local moyennant la pénalité d’un saut pour accéder aux
nœuds sur lesquelles les données sont stockées. Mais en tâche de
fond, les données sont progressivement migrées vers le contrôleur
local afin d’assurer que les futures opérations d’E/S pourront être servies de façon optimale par le stockage local au nœud.
La version 4.0 de l’OS maison, NOS, a apporté la gestion de la déduplication de données, via une technologie baptisée Mapreduce Deduplication, qui permet d’optimiser la plate-forme du constructeur
pour les déploiements VDI. Concrètement, une empreinte est vérifiée automatiquement par checksum SHA-1 pour l’ensemble des données ingérées. Si un bloc dupliqué est trouvé, un processus élimine
les données dupliquées en tâche de fond. À la lecture, si un bloc de
données avec le checksum requis est déjà présent dans le cache mémoire, il est délivré depuis le cache et non pas depuis le stockage.
Cette version 4.0 a aussi permis d’affiner le niveau de protection
application par application en déterminant VM par VM le nombre
de copies d’une même machine virtuelle sur un cluster ou sur de
multiples clusters. Ce qui permet par exemple d’avoir des niveaux
de tolérance aux pannes différents en fonction de la criticité des applications fonctionnant sur une infrastructure Nutanix. Une autre
amélioration est la possibilité de mettre à jour les différents nœuds
A PROPOS
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CONVERGENCE ET
HYPER-CONVERGENCE
REDÉFINISSENT LES
ARCHITECTURES DE
STOCKAGE
HYPERCONVERGÉ:
d’un cluster de serveurs Nutanix sans interrompre le fonctionnement
du cluster.
n UNE ARCHITECTURE RÉSILIENTE.
L’INFRASTRUCTURE
HYPERCONVERGÉE OU
LE STOCKAGE «TOUT
COMPRIS»
HYPERCONVERGÉ :
UNE OFFRE QUI NE
STOCKAGE FLASH
DES ENTREPRISES
INFORMATIQUES
COMMENT BÂTIR UN
DÉGRADATION DES
PERFORMANCES DES
ÉTAIT INNOCENT ?
Côté protection des données, la technologie de Nutanix a été conçue
pour être résiliente aux pannes tant d’un élément local (disque ou
SSD) que d’un contrôleur virtuel ou d’un nœud physique. Des copies
redondantes des données sont effectuées afin de garantir la survie
de l’architecture à toute forme de panne. Par exemple, en cas de
panne d’un nœud, le système recrée automatiquement de nouvelles
répliques sur les autres nœuds afin de maintenir le niveau requis de
redondance de données. Outre des capacités de réplication asynchrones, l’offre de Nutanix supporte aussi la réplication synchrone
entre clusters afin de permettre la mise en œuvre de solutions métro
cluster – avec de multiples topologies telles qu’un à plusieurs («
one-to-many ») et plusieurs vers un (« many-to-one »). Une capacité
demandée par nombre de clients européens, en particulier pour
l’hébergement d’applications critiques n’ayant pas été codées selon
les nouveaux modèles d’architectures webscale.
Pour son OS, Nutanix s’appuie sur une multitude de composants
d’origine Open Source. Zookeeper est, par exemple, utilisé pour
gérer la configuration et l’état de l’ensemble des éléments du cluster,
de telle sorte qu’en cas de défaillance, les requêtes E/S sont automatiquement redirigées vers un autre contrôleur jusqu’au retour à un
état normal.
De même, les métadonnées sont gérées par une base de données NoSQL
dérivée de Cassandra et modifiée notamment pour garantir la consistance
des données entre les nœuds. L’architecture du magasin de métadonnées
s’apparente à celle d’un « ring » à la Scality, afin d’optimiser le placement
et la latence d’accès aux métadonnées depuis n’importe quel nœud.
Notons pour terminer que Dell a noué un accord avec Nutanix pour
commercialiser des appliances hyperconvergées combinant la technologie de ce dernier avec ses serveurs PowerEdge. Une alliance qui
n’a rien d’exclusif et que Nutanix pourrait étendre à d’autres constructeurs dans les mois à venir.
Simplivity OmniCube
Simplivity est une start-up de la côte Est des États-Unis qui, comme
Nutanix, a conçu une offre d’appliances hyperconvergées baptisée
OmniCube. Sur le papier, Simplivity a été plus ambitieux que Nutanix, puisque la mission du constructeur est de consolider dans
un seul équipement serveur virtualisé, commutateur de stockage,
ressources de stockage partagées à haute disponibilité, appliance de
sauvegarde avec déduplication, optimisation WAN, passerelle cloud,
baie SSD et appliance de cache de stockage.
Évidemment, la haute disponibilité de l’ensemble est assurée par distribution des composants. Comme l’explique Doron Kempel, le CEO
et fondateur de la firme, l’utilisation d’un modèle distribué permet
non seulement d’accroître la résilience mais aussi d’augmenter la capacité de l’ensemble ainsi que ses performances : « il suffit d’ajouter
d’autres boîtes », explique Doron Kempel.
Chacune des appliances n’est ni plus ni moins qu’un serveur standard
signé... Dell, virtualisé avec ESX, et enrichi des composants logiciels
et matériels de SimpliVity. Car la technologie de la firme n’est pas
que logicielle. Pour accélérer les fonctions de déduplication de stockage, et d’optimisation WAN, notamment, Simplivity a conçu une
carte d’accélération matérielle qui s’insère dans chacun des nœuds.
L’ensemble s’administre via une console vCenter qui doit fonctionner sur un serveur distinct. Chaque serveur OmniCube est équipé de
quatre disques SSD et de 8 disques durs à haute capacité. L’ensemble
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HYPER-CONVERGENCE
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ARCHITECTURES DE
STOCKAGE
HYPERCONVERGÉ:
L’INFRASTRUCTURE
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COMPRIS»
HYPERCONVERGÉ :
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STOCKAGE FLASH
DES ENTREPRISES
INFORMATIQUES
COMMENT BÂTIR UN
DÉGRADATION DES
PERFORMANCES DES
ÉTAIT INNOCENT ?
est motorisé par des Xeon E5 d’Intel. Chaque OmniCube embarque
deux interfaces 10 GbE et deux interfaces Gigabit Ethernet.
Afin d’optimiser les performances et notamment la latence, les données réparties sur une grappe de serveurs OmniCube sont associées
étroitement aux machines virtuelles qui les utilisent et sont déplacées avec elles, lorsqu’elles sont migrées d’un centre de production
à l’autre : « chaque copie est une copie complète, dédupliquée, compressée et optimisée pour la transmission WAN », explique Doron
Kempel.
Cette optimisation WAN n’intègre pas toutes les capacités
d’accélération des applications des solutions Riverbed, reconnaît
volontiers le patron de la firme. Chaque OmniCube est commercialisé autour de 55 000 $.
Notons que Simplivity a signé un accord avec Cisco qui permet au
constructeur d’embarquer la carte et les logiciels de Simplivity dans
ses propres serveurs UCS afin de proposer une solution hyperconvergée prête à l’emploi.
VMware EVO : RAIL
À l’occasion de l’ouverture de sa conférence utilisateurs, VMworld
2014 qui se tenait en août dernier à San Francisco, VMware a officialisé le lancement d’EVO : Rail, une nouvelle ligne d’appliances
hyperconvergées, jusqu’alors connue sous le nom de code Marvin.
Les appliances EVO : Rail sont proposées par la plupart des grands
constructeurs à l’exception notable de Cisco et ont pour objectif,
selon VMware, de concurrencer les offres de Nutanix et Simplivity,
les deux pionniers des serveurs hyperconvergés.
sont des appliances serveurs x86
rackables couplant, compute, stockage et réseau. Assemblées et
LES APPLIANCES EVO : RAIL
commercialisées par les partenaires de VMware, elles se présentent
sous la forme d’un serveur 2U intégrant 4 nœuds serveurs indépendants chacun doté de deux puces Xeon E5 (v2 ou v3) et de 192 Go à
256 Go de mémoire vive et disposant d’un accès à un disque de boot,
à un disque SSD MLC de 400 Go et à trois disques SAS de 1,2 To.
Typiquement, ce profil correspond à celui de certains serveurs de la
ligne SL chez HP, de la gamme PowerEdge C Series chez Dell (par
exemple le C6220), de la gamme Primergy CX chez Fujitsu (par exemple le XS400S2) ou de la gamme 2U Twin chez SuperMicro. Selon
VMware, chaque nœud serveur doit au minimum disposer de deux
ports 10 Gigabit Ethernet pour la communication inter-nœuds et la
communication vers l’extérieur.
Sur cette base matérielle, les constructeurs pré-installent le logiciel
EVO : Rail (pour l’essentiel composée de l’hyperviseur vSphere dans
sa version Entreprise Plus, ainsi que de la solution de stockage distribué de VMware, VSAN). Un cluster de 2U avec ses quatre noeuds
ainsi configurés est livré prêt à l’emploi peut héberger une centaine
de VM serveurs ou quelque 250 postes de travail virtualisés.
dispose d’une interface d’administration
simplifiée accessible via une simple interface HTML 5 (le signal, sans
doute, que l’interface en Flash conçue pour les versions standards
de vSphere ne sera sans doute pas de ce monde éternellement) et
exploite les principales technologies de la firme dont vSphere HA
(haute disponibilité des VM), vMotion (mobilité des VM), DRS
(placement automatique des VM sur les serveurs les mieux adaptées
en fonction des ressources disponibles). La solution est aussi conçue
pour être mise à jour automatiquement via un mécanisme de mises à
jour roulantes. Chaque nœud est ainsi à tour de rôle placé en maintenance pendant qu’il est mis à jour et que les trois autres assurent la
continuité de service.
LA SOLUTION EVO : RAIL
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HYPER-CONVERGENCE
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ARCHITECTURES DE
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INFORMATIQUES
COMMENT BÂTIR UN
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ÉTAIT INNOCENT ?
n UNE SOLUTION ÉVOLUTIVE
Atlantis HyperScale
VMware indique qu’il est possible d’étendre le cluster initial par
ajout de nouvelles appliances EVO : Rail. L’ajout d’une nouvelle appliance s’effectue par détection automatique des nouveaux serveurs
de l’appliance et requiert moins de six minutes, configuration
incluse.
Après s’être longtemps limité à l’optimisation des environnements
VDI – ce pour quoi il a obtenu un Best of VMworld en 2014 de la
part de nos collègues américains de TechTarget -, Atlantis Computing a annoncé début mai le lancement d’une série d’appliances
hyperconvergées, bâties - au choix - sur les serveurs de Cisco, HP,
Lenovo ou SuperMicro.
AVEC L’ARRIVÉE D’EVO : RAIL , VMware affiche clairement ses
ambitions sur le marché des appliances hyperconvergées et s’attaque
de façon frontale à des acteurs comme Nutanix ou Simplivity. Dans
un premier temps, ces derniers auront beau jeu de faire remarquer
que l’approche de VMware valide leur démarche et surtout que leurs
offres sont à même de supporter des échelles de déploiement bien
supérieures à celles d’EVO : Rail. Mais il leur faudra se méfier : en
présentant EVO : Rail, VMware a aussi levé le voile sur EVO : Rack,
une solution hyperconvergée conçue cette fois-ci pour les cloud internes des entreprises ou pour les fournisseurs de services.
Il est à noter que VMware n’a pas forcément opté pour un positionnement tarifaire agressif pour son offre EVO : Rail. Selon les constructeurs, une appliance avec ses 4 nœuds est ainsi vendue près de
150 000 $. Jusqu’à récemment, les possesseurs de licence vSphere ne
pouvaient en plus pas utiliser leurs licences existantes pour migrer
vers EVO : Rail ; ce qui pénalisait l’offre par rapport à ses concurrentes. VMware s’est donc résolu à proposer un programme permettant
de migrer des licences vSphere vers EVO : Rail, réduisant fortement
le coût d’acquisition des appliances.
La solution Hyperscale de l’éditeur est en fait le fruit du repositionnement de l’offre phare de l’éditeur, USX, qui était jusqu’alors
utilisée comme cache d’accélération les infrastructures de stockage
existantes. Plutôt que de résoudre les problèmes des autres constructeurs, Atlantis a finalement décidé que sa solution de stockage
pouvait être utilisée pour fournir un stockage distribué performant et
hautement disponible sur une configuration hyperconvergée - ce qui
a donné naissance à la solution Hyperscale.
Concrètement, Atlantis pré-installe sa solution logicielle sur les
serveurs choisis par ses clients. Atlantis met en avant une configuration SuperMicro 2U embarquant 4 nœuds serveurs Xeon E5v3 avec
256 à 512 Go de RAM, mais propose aussi à ses clients des alternatives basées sur des serveurs 1U de Cisco, HP ou Lenovo (dans ce
cas, une solution à 4 nœuds occupe un espace de 4U dans le rack).
Côté stockage, Atlantis a fait le pari d’entrée de jeu du 100 % Flash,
là où ses concurrents proposent dans la plupart des cas de l’hybride.
Malgré ce choix, une appliance Atlantis avec 12 To de stockage utile
affiche un prix près de 4 fois inférieur à celui de Nutanix pour une
configuration hybride et 3,5 fois inférieur à celui de Simplivity. Avec
24 To de stockage, l’écart passe à 2,9 et 3,1 fois. Des prix canons par
rapport aux autres solutions hyperconvergées mais aussi par rapport
aux solutions traditionnelles.
Comme chez Nutanix et Simplivity, le composant principal
A PROPOS
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CONVERGENCE ET
HYPER-CONVERGENCE
REDÉFINISSENT LES
ARCHITECTURES DE
STOCKAGE
HYPERCONVERGÉ:
L’INFRASTRUCTURE
HYPERCONVERGÉE OU
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COMPRIS»
HYPERCONVERGÉ :
UNE OFFRE QUI NE
STOCKAGE FLASH
DES ENTREPRISES
INFORMATIQUES
COMMENT BÂTIR UN
DÉGRADATION DES
PERFORMANCES DES
ÉTAIT INNOCENT ?
d’Hyperscale se présente sous la forme d’une machine virtuelle
qui s’installe sur chacun des serveurs d’un cluster. Mais la grosse
différence est que cette machine virtuelle — dont la technologie
reprend celle du produit phare de l’éditeur, USX — consomme une
partie de la mémoire du serveur (quelques dizaines de gigaoctets)
pour optimiser les opérations de stockage en mémoire (cache, déduplication/compression de données, ré-ordonnancement d’E/S…).
Les disques Flash présents dans chaque serveur se bornent quant à
eux à fournir une couche de persistance rapide. Selon Atlantis Computing, le fait de réaliser un maximum d’opérations en mémoire et
sur le nœud serveur sur lequel sont situées les VM utilisatrices permet non seulement de doper les performances (latence, IOPS, débit),
mais aussi d’économiser de la capacité utilisée (Atlantis revendique
une multiplication par 5 de la capacité utilisable). Atlantis ILIO USX
permet aussi d’apporter des fonctions avancées de données, comme
le clonage rapide de VM ou le provisioning accéléré de VM.
Les challengers
Côté résilience, chaque volume de stockage dans Hyperscale (aussi
appelé Application Defined Storage Volume ou ADS) se comporte
comme un volume géré par deux contrôleurs en mode actif/actif
et est protégé par des mécanismes de parité similaires à ceux du
RAID, de telle sorte que la disponibilité est assurée à tous les niveaux
(panne d’un nœud, panne d’un disque…).
Nimboxx est un autre fournisseur de produits hyperconvergés qui
base son produit sur des logiciels Open Source, comme KVM. La
société affirme que ses systèmes se déploient en moins de 10 minutes
et réalisent des performances de stockage 10 fois plus élevées que
ceux de la concurrence.
Pour l’instant, la solution Hyperscale est disponible avec les hyperviseurs VMware vSphere et XenServer – la conséquence du passé très
« VDI » de l’éditeur et de sa proximité avec Citrix. Les prix débutent
à 78 000 $ pour 4 nœuds Bi-Socket Xeon E5 v3 avec 256 Go de RAM
sous vSphere 5.5 et un total de 12 To de stockage Flash utile, le tout
avec un support mondial 24x7 de 3 ans.
Gridstore a récemment repositionné sa solution de stockage scale-out
fondée sur Hyper-V pour la packager sous la forme d’une offre hyperconvergée appelée Gridstore HyperConverged Appliance. La ligne de
produits comprend des systèmes équipés de stockage 100 % flash ou hybride. Il est également possible d’augmenter la capacité de stockage en
ajoutant des noeuds de stockage grande capacité ou hybrides dédiés. n
SCALE COMPUTING
Scale Computing a adopté une autre approche de
l’hyperconvergence, reposant notamment sur l’utilisation de
l’hyperviseur Open Source KVM. La société a élaboré sa propre
couche de stockage bloc en cluster, baptisée Scribe (Scale Computing
Reliable Independent Block Engine). Scribe procède à l’abstraction
du stockage physique et implémente la mise en cache des E/S sur
toutes les ressources disponibles. L’entreprise a également créé un
moteur d’état permettant de gérer le statut de tous les composants
matériels physiques. Scale Computing cible le segment de marché
des PME-PMI et cherche à capitaliser sur l’utilisation de logiciels
Open Source pour éviter le « tribut VMware » des autres solutions.
NIMBOXX
GRIDSTORE (APPLIANCE)
CHRISTOPHE BARDY,
A PROPOS
CONVERGENCE ET
HYPER-CONVERGENCE
REDÉFINISSENT LES
ARCHITECTURES DE
STOCKAGE
HYPERCONVERGÉ:
L’INFRASTRUCTURE
HYPERCONVERGÉE OU
LE STOCKAGE «TOUT
COMPRIS»
Chiffres clefs sur le stockage Flash
Plus de la moitié des entreprises utilisent déjà de la Flash pour certaines de leurs applications.
➤ Est-ce que votre entreprise utilise le
➤ Quelles applications utilisent
stockage Flash ?
la Flash ?
Non,
mais nous
évaluons
DES ENTREPRISES
INFORMATIQUES
COMMENT BÂTIR UN
DÉGRADATION DES
PERFORMANCES DES
ÉTAIT INNOCENT ?
A PROPOS
Bases de
données
31 %
HYPERCONVERGÉ :
UNE OFFRE QUI NE
STOCKAGE FLASH
18+31+51
ACCUEIL
35% 41%
Virtualisation
51 %
Non
et nous n’avons
aucun projet
48% 52%
Oui
OLTP
(transactionnel)
26% 21%
18 %
VDI
Big Data /
Analytique
➤ Comment avez-vous déployé la Flash
dans vos infrastructures ?
21% 27%
19% 21%
ERP
14 14
Web et
serveurs applicatifs
14 18
Finance / HR
14 13
64 %
40 %
30 %
CRM
14 %
Baies de
stockage
hybrides
Dans des
serveurs
(SSD ou PCIe)
Dans des baies
100 % Flash
* De multiples réponses étaient autorisées
Dans des
appliances
de cache
HPC / Apllications
techniques
11 11
8 10
Utilise déjà la Flash
Prévoit d’utiliser la Flash
Messagerie
7 9
ANALYSE
ACCUEIL
CONVERGENCE
ET HYPERCONVERGENCE
REDÉFINISSENT
STOCKAGE
DIFFÉRENCES ?
L’INFRASTRUCTURE
HYPERCONVERGÉE OU
LE STOCKAGE «TOUT
COMPRIS»
HYPERCONVERGÉ :
DE S’ÉTOFFER
STOCKAGE FLASH
PCA ET PRA :
L’ARME DES
ENTREPRISES
CONTRE LES
SINISTRES
INFORMATIQUES
Pour satisfaire les exigences des
métiers en matière de disponibilité
des applications, les entreprises ont
beaucoup investi dans leurs PRA et
PCA ces dernières années.
CHRISTOPHE BARDY
Rares sont aujourd’hui les entreprises qui peuvent se passer de leur
informatique à tel point que dans bien des cas, l’inaptitude à faire
face à un incident informatique peut leur être fatale. Selon une étude
du cabinet de conseil américain Eagle Rock, 40% des entreprises
ayant subi un arrêt de 72 heures de leurs moyens informatiques et
télécoms ne survivent pas à un désastre informatique. C’est la raison
pour laquelle de plus en plus de sociétés, de toutes tailles, s’attachent à
mettre en place un plan de reprise d’activité ou un plan de continuité
d’activité informatique.
Au fil du temps, la signification de ces deux termes a évolué. Historiquement, le plan de continuité s’attachait à analyser l’impact potentiel d’un désastre ou d’une défaillance sur le métier de l’entreprise et à
définir les moyens et procédures à mettre en place pour en limiter les
conséquences. Le plan de reprise d’activité s’intéressait quant à lui aux
aspects informatiques du PCA.
DISQUE SSD
AVEC OPENSTACK
Pour les informaticiens, la terminologie a évolué : de plus en plus le
PCA décrit l’ensemble des moyens destinés à assurer la continuité
d’activité des applications, c’est-à-dire à garantir la haute disponibilité
de ces applications (ce qui implique l’impossibilité d’un arrêt de ces
applications même en cas de sinistre sur un site). Le PRA, quant à
lui, décrit l’ensemble des moyens et procédures destiné à assurer une
reprise rapide et ordonnée de la production après un arrêt inopiné
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CONVERGENCE ET
HYPER-CONVERGENCE
REDÉFINISSENT LES
ARCHITECTURES DE
STOCKAGE
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L’INFRASTRUCTURE
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STOCKAGE FLASH
DES ENTREPRISES
INFORMATIQUES
COMMENT BÂTIR UN
DÉGRADATION DES
PERFORMANCES DES
ÉTAIT INNOCENT ?
(lié par exemple à une défaillance technique, ou énergétique, à une
erreur humaine ou à un sinistre naturel). La différence entre les
deux approches tend donc à se limiter à une différence en matière de
temps d’indisponibilité de l’infrastructure et des applications en cas
de sinistre.
PCA : assurer la haute disponibilité des
applications
Dans le cadre d’un PCA, l’entreprise veille à définir les architectures,
les moyens et les procédures nécessaires pour assurer une haute disponibilité des infrastructures (datacenter, serveurs, réseau, stockage)
supportant l’exécution des applications de l’entreprise. L’objectif est
d’assurer que quelle que soit la situation, les infrastructures mises en
place garantissent aux utilisateurs un service ininterrompu.
En général, la mise en œuvre d’un PCA suppose la mise en place
d’équipements redondés entre plusieurs datacenters et fonctionnant
de façon conjointe de telle sorte qu’en cas de défaillance d’un élément sur le site primaire, le relais soit automatiquement pris par le
site secondaire.
Typiquement, une telle architecture suppose la mise en place d’un
dispositif garantissant la cohérence des données sur les baies de
stockage entre le site primaire et le site secondaire. C’est par exemple
ce que permet une solution comme VPLEX d’EMC et comme la
dernière génération de baies VSP G1000 d’Hitachi. C’est aussi ce que
permettent les technologies de géo-cluster de NetApp ou HP (3Par).
Ces deux technologies assurent en fait la réplication transparente des
données entre deux ou plusieurs sites et permettent un accès simultané en écriture aux données sur l’ensemble des sites. Couplées à des
solutions d’orchestration et de virtualisation, ou à des technologies
logicielles de failover (Oracle RAC, SQL Server Failover Cluster…),
elles permettent la bascule automatisée des applications d’un datacenter à l’autre en cas de défaillance sur le site primaire.
Il est à noter que toutes les applications de l’entreprise ne sont pas
forcément concernées par la mise en œuvre d’un PCA, simplement
parce que certaines ne sont pas jugées critiques et peuvent tolérer un
arrêt, ou une éventuelle perte de données. Cette criticité est à définir
de façon concertée avec les métiers de façon à déterminer quel sera
le périmètre du PCA et quelles applications seront concernées par un
« simple PRA ». Il convient aussi de dimensionner convenablement
les infrastructures pour que la bascule vers le site secondaire n’affecte
pas trop les performances. Dans le cas d’une architecture en mode
actif/actif, la production est en effet répartie entre les deux datacenters de l’entreprise. Ce qui fait qu’un sinistre sur l’un d’entre eux se
traduit mécaniquement par une diminution de moitié de la capacité
de traitement disponible, donc potentiellement par une dégradation
des performances sur l’infrastructure survivante.
PRA : assurer le redémarrage ordonné des
applications en cas de défaillance ou de sinistre
Pour les entreprises qui n’ont pas les moyens ou le besoin d’un PCA,
le PRA est la solution pour assurer un redémarrage ordonné et aussi
rapide que possible de l’infrastructure informatique de l’entreprise
en cas d’incident. Ce redémarrage s’effectue en général sur un site de
secours, propriété de l’entreprise ou fourni par un prestataire tiers.
Le PRA définit les architectures, les moyens et les procédures nécessaires à mettre en œuvre pour assurer la protection des applications
qu’il couvre. Son objectif est de minimiser l’impact d’un sinistre sur
l’activité de l’entreprise. On distingue plusieurs modes de redémarrage : le redémarrage à chaud s’appuie sur une copie synchrone ou
asynchrone des données du site principal. Il s’agit de s’appuyer sur
A PROPOS
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CONVERGENCE ET
HYPER-CONVERGENCE
REDÉFINISSENT LES
ARCHITECTURES DE
STOCKAGE
HYPERCONVERGÉ:
L’INFRASTRUCTURE
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LE STOCKAGE «TOUT
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HYPERCONVERGÉ :
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INFORMATIQUES
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DÉGRADATION DES
PERFORMANCES DES
ÉTAIT INNOCENT ?
le dernier état cohérent connu des données comme base pour les
serveurs positionnés sur le site de secours. La réplication des données (qui peut être assurée par des technologies de sauvegarde et
réplication telles que Veeam Backup and Recovery, ou des technologies de réplication de données en continu comme RecoverPoint
chez EMC, AppAssure chez Dell, Tivoli Storage Manager chez IBM,
CA ArcServe Replication chez CA ou DoubleTake chez Vision Solutions) assure un redémarrage rapide des serveurs de secours dans un
état aussi proche que possible de celui qui a précédé le sinistre. Le
RTO (Recovery Time Objective – le temps nécessaire pour remettre
l’application en production) est donc minimal et le RPO (Recovery
Point Objective – le temps entre le dernier état cohérent des données et le sinistre) réduit à son minimum, souvent quelques minutes.
La situation est un peu différente en cas de secours à froid. Cette
situation concerne encore nombre d’entreprises ne disposant pas des
moyens financiers et/ou technique pour un PCA ou pour une reprise
à chaud. Dans ce cas, le redémarrage après sinistre s’appuie sur les
dernières sauvegardes réalisées par l’entreprise. Ces sauvegardes
peuvent dans le meilleur des cas être des répliques provenant d’un
système de sauvegarde dédupliqué sur disques comme une baie Data
Domain ou dans le pire scénario, une simple sauvegarde sur bande.
En cas de sinistre, l’entreprise doit donc activer son site de secours,
restaurer ex-nihilo ses données depuis leur support de sauvegarde
(disque ou bande) et remettre en service ses applications. Il s’agit là
de la solution la plus économique pour mettre en place un PRA, mais
elle a un prix en matière de RTO et de RPO. Le RTO est au minimum le temps de restauration des données et de mise en service des
serveurs ; ce qui pour des environnements complexes peut vouloir
dire plusieurs heures voire plusieurs jours. La bonne nouvelle est que
la banalisation des solutions de sauvegarde sur disque comme Data
Domain (EMC) a largement permis de réduire le RTO (de 17 heures
à 2 heures en moyenne, selon une étude IDC de 2012).
Le RPO dépend de la fréquence des sauvegardes. Dans le pire des
cas, il peut atteindre un ou plusieurs jours (notamment pour les applications dont les fenêtres de sauvegarde sont longues et qui ne sont
sauvegardées qu’une fois par jour, voire moins). Là encore la sauvegarde sur disques dédupliquée a amélioré la situation en réduisant les
fenêtres de sauvegarde (de 11 heures avec une librairie de bandes à
3 heures en moyenne avec systèmes de sauvegarde sur disque dédupliquée comme EMC Data Domain, HP D2D ou Quantum DXi).
Notons que si le redémarrage à froid était la règle pour nombre
d’entreprises et notamment les PME il y a encore 5 ans, la généralisation de la virtualisation et du stockage en réseau a rendu accessible le
redémarrage à chaud à un nombre croissant de sociétés. Le PCA n’est
pas encore forcément à portée de tous - même s’il s’est banalisé pour
certaines applications -, mais il est désormais accessible à nombre de
PME de taille intermédiaire. Les progrès accomplis par les applications
(par exemple avec l’intégration du failover dans la plupart des bases
de données), par les baies de stockage, les solutions de sauvegarde
sur disque et les technologies de virtualisation devraient le rendre
accessible au plus grand nombre au cours des prochaines années. Et
l’avènement de services de PCA et de PRA en Cloud devraient aussi
contribuer à démocratiser encore un peu plus ces technologies. n
CHRISTOPHE BARDY,
A PROPOS
T E N D A N CE É MERG E NT E
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STOCKAGE FLASH
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AVEC OPENSTACK
A PROPOS
Stockage Flash côté
serveur : les formats
de disque SSD
La technologie Flash côté serveur réduit
presque à néant la latence des applications.
Découvrez comment la déployer.
DENNIS MARTIN
On a beaucoup parlé de modèles uniquement constitués de disques
Flash, et des modèles hybrides, qui les combinent à des disques
mécaniques. Mais côté serveur, on privilégie actuellement des déploiements de ressources de stockage sur disques SSD ( Solid State
Device) : cette solution est l’une des plus faciles à mettre en oeuvre
pour déployer le stockage Flash. Formats de disque SAS/SATA, stockage Flash sur carte PCI Express, stockage Flash compatible NVMe
(Non-Volatile Memory express), barrettes DIMM (Dual Inline
Memory Module) : il y a plus d’un moyen de déployer le stockage
Flash côté serveur. Et désormais, ce dernier peut être permanent ou
servir de cache. Plusieurs serveurs d’un même cluster peuvent même
le partager. On voit également arriver de nouvelles fonctions et de
nouveaux formats, par exemple NVDIMM.
Les formats de disque restent courants et existent en trois tailles :
3,5, 2,5 et 1,8 pouces. Ils s’insèrent dans les mêmes baies que les
disques durs mécaniques. En général, ils ne sont pas échangeables à
chaud. Certains disques SSD ont la même épaisseur que les disques
mécaniques, d’autres sont plus fins. Pour les serveurs, les disques
SSD de 2,5 pouces sont les plus courants.
Dell a récemment annoncé un modèle de serveur en rack qui accepte les disques SSD de 1,8 pouce. Neuf de ces disques occupent
le même espace physique que deux de 3,5 pouces. Si vous cherchez
une solution qui prend en charge un grand nombre d’IOPS pour un
encombrement minimal, les disques SSD de 1,8 pouce s’imposent.
Les capacités augmentent elles aussi. Par exemple, Samsung propose
un disque SSD de classe entreprise de 2,5 pouces d’une capacité de
3,8 To. En 2015, attendez-vous à ce que d’autres fabricants proposent
des disques SSD à grande capacité, de 2 To et plus. Les capacités des
disques SSD de classe entreprise surpassent aujourd’hui celles des
disques d’entreprise à 10 et 15 000 tours/minute.
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Flash PCIe
Pour les serveurs, la carte PCIe (PCI Express) est un autre format répandu. Installées dans le logement PCIe, ces cartes confèrent un accès très rapide au stockage. On les désigne souvent par leur capacité,
mais aussi en référence à leur taille physique. Et ce dernier facteur
est important en cas d’utilisation de serveurs de taille réduite : on les
nomme donc « pleine hauteur, pleine longueur » et « demi-hauteur,
demi-longueur », ou par leurs abréviations anglaises, respectivement FHFL et HHHL. Les performances explosent : connectées
directement au bus PCI, ces cartes affichent une latence extrêmement faible. Leur inconvénient ? Elles se limitent à un seul serveur,
qui doit être éteint pour les installer et les retirer. Pour beaucoup de
disques SSD, le serveur doit comporter un logement PCIe 2.0 x8.
Toutefois, certains des produits les plus récents s’insèrent dans un
emplacement PCIe 3.0 x4.
Lecteurs d’amorçage
De plus en plus de serveurs d’entreprise sont configurés pour utiliser
des disques SSD à l’amorçage. Chez Demartek, nous le faisons dans
notre laboratoire depuis 2010. Nous apprécions la rapidité de démarrage du système d’exploitation. De plus, les applications semblent
plus réactives quand elles sont chargées depuis des disques SSD. Les
lecteurs d’amorçage n’ont pas besoin des mêmes niveaux de performance que les volumes des applications stratégiques : on peut donc
envisager d’utiliser des disques SSD moins onéreux comme lecteurs
d’amorçage de serveur. Sachant qu’il dope les performances, un
disque SSD utilisé comme lecteur d’armorçage contribue à prolonger
la durée de vie d’un serveur.
périphériques montés à l’intérieur des boîtiers, notamment les
disques SSD. Il s’agit d’une carte de 22 mm de large et dont la longueur varie de 30 à 110 mm. Elle s’insère dans un logement M.2 PCIe
et fournit jusqu’à 480 Go de capacité, ce qui est largement suffisant
pour un lecteur d’armorçage. Ce format est déjà disponible pour les
ordinateurs de bureau et les portables.
Autre format comparable à M.2 mais un peu plus ancien : mSATA.
Ces disques SSD sont montés sur une carte d’une taille proche de
celle d’une carte de visite, installée à l’intérieur du système. Le format mSATA a été, lui aussi, conçu à l’origine pour les ordinateurs
portables. S’il est utilisable sur des serveurs, à terme il sera probablement remplacé par le format M.2.
Un autre format grand public, celui des cartes microSD, est en cours
d’adoption sur le marché des serveurs. Cette technologie de stockage
est utilisée dans certains téléphones mobiles et d’autres petits appareils électroniques. On devrait bientôt la retrouver sous la forme de
lecteur d’amorçage sur certains serveurs. La mise en oeuvre serveur
comprendra vraisemblablement deux cartes microSD à des fins de
redondance.
Le facteur de forme SuperDOM, appellation correspondant à Supermicro SATA Disk On Module, est un format propriétaire disponible
sur les serveurs Supermicro. Ce périphérique est un tout petit lecteur
Flash qui s’insère dans un logement SATA spécial (voir la partie « Interfaces ») situé sur la carte mère nouvelle génération du serveur. Sa
capacité, jusqu’à 64 Go, lui permet de servir de lecteur de démarrage.
M.2 est un format plus récent conçu pour différents types de
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Stockage Flash connecté directement
sur le canal mémoire
On dénombre actuellement deux formats de mémoire Flash sur le
canal mémoire : la mémoire non volatile NVDIMM et le stockage
sur le canal mémoire MCS. Les deux formats utilisent le canal mémoire pour les opérations de lecture et d’écriture sur le périphérique.
Ils s’insèrent tous deux dans des emplacements DIMM standard et
fournissent de l’espace de stockage, mais chacun à leur manière.
Le module NVDIMM intègre des composants DRAM et Flash, une
logique de contrôle et une source d’alimentation indépendante, généralement des supercondensateurs. Ce module fonctionne comme
une DRAM et, en cas de coupure d’alimentation imprévue ou de
panne système, il enregistre les données contenues dans la mémoire
DRAM sur la mémoire Flash. Lorsque l’appareil est de nouveau sous
tension, les données sont restaurées depuis la mémoire Flash dans
la mémoire DRAM. Les modules NVDIMM sont actuellement disponibles dans des capacités de 4 à 16 Go. Ces capacités relativement
faibles rendent l’utilisation des modules DVDIMM difficile en tant
que ressources de stockage de grande envergure. Ces mémoires sont
particulièrement utiles pour l’écriture en cache, le stockage de métadonnées, les bases de données In-Memory, la mise en file d’attente en
mémoire et les opérations similaires qui ont besoin des pleines performances de la DRAM, mais avec une capacité de persistance.
Le stockage sur le canal mémoire utilise la mémoire Flash sur module DIMM comme périphérique de stockage. Ces dispositifs sont
disponibles dans des capacités allant jusqu’à 400 Go, avec des temps
de latence inférieurs à 10 microsecondes. Cette technologie se révèle
particulièrement utile pour certaines applications qui exigent des
temps de latence extrêmement faibles. Toutefois, pour permettre
d’utiliser ce stockage sur le canal mémoire, le BIOS ou l’interface
UEFI de la carte mère doit pouvoir déterminer l’éventuelle présence
de mémoire ou de stockage dans les emplacements DIMM, et faire
la différence entre les deux. Certains constructeurs de serveurs fabriquent actuellement des cartes mères dotées de cette capacité. Diablo
Technologies et Netlist, deux grands fabricants, ont porté un différend devant les tribunaux : l’arrivée de ces produits sur le marché
sera peut-être retardée dans l’attente de la décision de justice.
Conversion des bits par seconde en octets
par seconde
Le débit des interfaces et des périphériques de stockage est
habituellement indiqué en Mo/s (mégaoctets par seconde).
On obtient ce résultat en divisant par dix la mesure en mégabits par seconde (Mb/s). Beaucoup d’interfaces, comme
SATA et SAS, utilisent le codage 8b/10b pour transcoder
les octets de 8 bits en symboles de 10 bits et les envoyer sur
le réseau. Les bits supplémentaires servent à des fins de
commande et de contrôle. Dans l’interface, la conversion
de bits en octets en divisant par dix est exacte. Le codage
8b/10b entraîne une perte induite de 20 % – (10-8)/10 –
sur la vitesse de transmission brute.
Interfaces
Certains formats de périphérique SSD utilisent plusieurs interfaces,
comme SATA, SAS et PCIe/NVMe. D’autres utilisent une seule interface, comme SATA ou PCIe.
On utilise depuis plusieurs années l’interface SATA pour le stockage
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sur un seul périphérique. La technologie SATA classique que nous
connaissons aujourd’hui a atteint son apogée avec l’interface à 6
Gbit/s (0,6 Go/s). Elle ne connaîtra pas d’évolution vers des débits
supérieurs. Elle sera remplacée par SATA Express qui utilise jusqu’à
deux voies d’une interface PCIe pour atteindre la vitesse de 2 Go/s
avec PCIe 3.0 et 1 Go/s avec PCIe 2.0. On peut utiliser la technologie SATA avec les formats de lecteur M.2, mSATA et SuperDOM.
On utilise le SCSI en rattachement série, ou SAS (Serial Attached
SCSI), comme périphérique de stockage depuis plusieurs années, et
on s’oriente vers de nouvelles versions. La version actuelle de SAS
qui prend en charge 12 Gb/s permet de connecter plusieurs appareils.
Elle devrait multiplier ses performances par deux pour atteindre 24
Gb/s à l’avenir. La technologie SAS fait référence au protocole SCSI
et à l’interface physique sous-jacente. Elle devrait aussi tirer parti de
l’interface physique PCIe avec SCSI Express : cette interface utilisera
le même protocole SCSI mais sur quatre voies de l’interface PCIe.
La technologie SAS sert essentiellement au format disque dur. Les
disques SSD comme les disques durs mécaniques sont disponibles
avec l’interface SAS de 12 Gb/s.
NVMe est une interface logicielle conçue pour les disques SSD qui
recourent à l’interface physique PCIe. Elle s’applique donc au format
de disque, aux cartes SSD PCIe et à tout autre nouveau format PCIe
comme M.2. NVMe remplace les protocoles de contrôle SATA ou
SAS classiques par un protocole rationalisé qui s’exécute sur un bus
PCIe. Les performances s’améliorent très nettement et la latence est
considérablement réduite. Lors de nos tests en conditions réelles,
nous avons constaté des performances de plusieurs Go/s pour les formats de disque individuel et les disques SSD sur carte PCIe. n
DENNIS MARTIN
Catégories de technologie Flash pour serveur
Du fait du mode de fonctionnement des mémoires Flash
NAND, les fabricants de stockage SSD d’entreprise ont fractionné leur offre produit en trois catégories qui correspondent
à autant de scénarios : usage intensif en lecture, usage mixte
en lecture et écriture, usage intensif en écriture. Les disques
SSD à usage intensif en lecture
conviennent bien aux applications qui écrivent une fois un
contenu ou le mettent rarement à jour, mais qui le lisent souvent. Ces disques répondent aux besoins des applications affichant un rapport de 90 % de lecture pour 10 % d’écriture. Ils
proposent d’excellentes performances à un prix plus intéressant que les autres catégories que nous allons aborder ici. Ils
peuvent bien souvent servir de périphérique d’amorçage.
Les disques SSD à usage mixte en lecture et écriture
correspondent aux applications qui ont un pourcentage de
charges de travail en écriture plus important.
Ils coûtent légèrement plus cher que les disques SSD à usage
intensif en lecture, mais moins que ceux à usage intensif en
écriture. Eux aussi peuvent servir de lecteur d’amorçage.
Les disques SSD à usage intensif en écriture sont conçus
pour des applications d’entreprise qui effectuent beaucoup
d’opérations d’écriture. On pense par exemple aux transactions
de base de données ou aux enregistrements (journalisation).
Les disques de cette catégorie sont généralement les plus chers
des trois mais, si vous avez besoin de hautes performances en
écriture, ils sont pour vous.
Président fondateur du cabinet d’analyses DEMARTEK
A PROPOS
CO N S E IL PR A T I QU E
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Comment bâtir un système de stockage Cloud
avec OpenStack
Les composants de stockage d’OpenStack – Cinder et Swift – vous permettent de construire
des systèmes de stockage objet et en mode bloc dans votre Cloud privé.
CHRIS EVANS
Dans l’évolution vers l’informatique à l’échelle du Web, des technologies essentielles telles que la virtualisation, le passage à
l’architecture x86 et l’adoption rapide de la méthodologie DevOps
ont transformé l’écosystème informatique. Etant donné que le volume de systèmes déployés dans les services informatiques continue
d’augmenter, le prochain défi consistera à orchestrer et gérer les
ressources de traitement, de stockage et réseau de la manière la plus
rationnelle et efficace, en fournissant des services à ce qui est désormais connu sous le nom de Cloud privé.
OpenStack est un projet de plateforme de Cloud Open Source, lancé
à l’origine par la NASA et Rackspace Hosting dans le cadre d’un coprojet en 2010. Le code source est géré par la Fondation OpenStack
et distribué sous licence Apache. Ce qui permet de distribuer et de
modifier librement le code, sous réserve de conserver les mentions
originales relatives aux droits de reproduction. OpenStack s’est fait
connaître en tant que plateforme de déploiement d’applications
scale-out ; la plateforme est utilisée par un grand nombre de prestataires de services pour la mise à disposition de Clouds publics, et par
de grandes entreprises cherchant à mettre en oeuvre une infrastructure de Cloud privé. Il est important de souligner que la plateforme
OpenStack est conçue pour fonctionner avec les applications scaleout et qu’elle convient peu aux déploiements d’applications monolithiques traditionnelles, telles que Microsoft Exchange, ou reposant
sur des bases de données telles qu’Oracle.
Le logiciel OpenStack comporte nombre de modules différents qui
gèrent les divers aspects d’un environnement Cloud :
stockage objet
SWIFT :
CINDER :
NOVA :
stockage en mode bloc
machines virtuelles (VM)/traitement
NEUTRON :
réseau
HORIZON :
tableau de bord
KEYSTONE :
GLANCE :
services de gestion des identités
service d’images
CEILOMETER :
HEAT :
télémétrie
orchestration
TROVE :
base de données as-a-service (DBaaS, DataBase as a Service)
A chaque nouvelle version du code OpenStack (la dernière version
étant appelée Kilo), des projets sont créés ou dérivés à partir de
projets existants, ou encore lancés comme des projets entièrement
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nouveaux ; par exemple Ironic pour Bare Metal Provisioning et Sahara for Elastic MapReduce, dont la sortie était prévue pour la version Juno d’OpenStack.
Cinq des composants fournissent les services de données. Swift est le
sous-projet qui gère le stockage objet de l’infrastructure OpenStack.
Le stockage en mode bloc est pris en charge par Cinder à l’aide de
protocoles IP de stockage standard tels que NFS et iSCSI. Glance est
un référentiel pour les images VM. Il utilise le stockage sous-jacent
d’un système de fichiers de base ou de Swift. Trove fournit les fonctionnalités DBaaS, tandis que Sahara offrira les fonctions Elastic MapReduce, également appelées stockage pour clusters Hadoop. Dans
le présent article, nous nous focaliserons sur Cinder et Swift, les
deux principales plateformes de stockage.
Stockage objet et stockage en mode bloc
Les déploiements OpenStack font la distinction entre les
systèmes de stockage objet et en mode bloc. Le composant
Swift fournit un stockage objet, tandis que Cinder fonctionne en mode bloc. Ces deux plateformes peuvent être
mises en oeuvre sur du matériel courant ou s’intégrer aux
composants des fournisseurs traditionnels.
Cinder pour le stockage en mode bloc
Le stockage en mode bloc est un élément essentiel de la mise en
oeuvre d’une infrastructure virtuelle et constitue la base du stockage
des images VM et des données utilisées par les VM. Avant le développement de Cinder, introduit en 2012 dans la version Folsom
d’OpenStack, les machines virtuelles (VM) étaient temporaires et
leur stockage se limitait à leur durée de vie. Cinder prend en charge
la gestion du stockage en mode bloc au niveau de la couche de traitement (Nova), à l’aide des protocoles iSCSI, Fibre Channel ou NFS,
ainsi que d’un certain nombre de protocoles propriétaires offrant une
connectivité d’arrière-plan.
L’interface Cinder propose un certain nombre de fonctions standards
qui permettent de créer et de connecter des appareils en mode bloc
aux VM, telles que « create volume » (créer un volume), « delete
volume » (supprimer un volume) et « attach volume » (connecter un
volume). Des fonctions plus avancées prennent en charge la capacité
d’étendre les volumes, de prendre des instantanés et de créer des
clones à partir d’une image VM.
De nombreux fournisseurs proposent une prise en charge de la
technologie de bloc avec leurs plateformes matérielles, grâce à
l’utilisation d’un pilote Cinder qui convertit l’API Cinder en commandes sur le matériel spécifique du fournisseur. Parmi ceux qui
offrent une prise en charge Cinder, on compte EMC (avec VMAX et
VNX), Hewlett-Packard (3PAR StoreServ et StoreVirtual), Hitachi
Data Systems, IBM (sur l’ensemble des plateformes de stockage),
NetApp, Pure Storage et SolidFire. Il existe également des solutions
logicielles comme celles d’EMC (ScaleIO) et de Nexenta.
En outre, certaines plateformes Open Source permettent de fournir
une prise en charge de Cinder, comme Red Hat avec Ceph et GlusterFS. Ceph a été intégré au noyau Linux. Ce dernier devient ainsi
l’un des moyens les plus simples de fournir des fonctions de stockage
en mode bloc à un déploiement OpenStack.
En 2013, une prise en charge NFS a été intégrée à la septième version
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d’OpenStack, appelée Grizzly - bien qu’une prise en charge « à titre
expérimental » ait déjà été proposée précédemment dans la version Folsom. Avec NFS, les volumes sont traités comme des fichiers
distincts d’une manière similaire à la méthode utilisée au sein de
l’hyperviseur VMware ESXi ou des VHD sur Microsoft Hyper-V.
L’encapsulation des volumes VM sous la forme de fichiers permet la
mise en oeuvre de fonctions telles que les instantanés et le clonage.
Différentes fonctions de stockage ont été introduites dans Cinder au
fil des versions, et des prises en charge par la suite par les fournisseurs de solutions de stockage. La liste complète disponible sur la
page Wiki d’OpenStack traitant des pilotes de stockage en mode bloc
OpenStack.
Swift prend en charge le stockage objet
Dans OpenStack, le stockage objet est fourni via Swift. Ce dernier
met en oeuvre un magasin d’objets scale-out réparti entre les noeuds
d’un cluster OpenStack. Les magasins d’objets stockent les données
sous la forme d’objets binaires, sans référence spécifique à un format.
Les objets sont stockés dans Swift et en sont extraits à l’aide de simples commandes, telles que PUT ou GET, utilisant le protocole (Web)
HTTP, connu également en tant qu’API RESTful.
L’architecture Swift se compose d’un certain nombre de services
logiques, comprenant serveurs d’objets, serveurs proxy, serveurs
conteneurs et serveurs de compte, qui ensemble sont classés en tant
qu’anneau. Les données sont stockées sur les serveurs d’objets avec
les autres composants utilisés pour suivre les métadonnées relatives
à chaque objet stocké et pour gérer l’accès aux données.
Au sein de Swift, le concept de zones permet de gérer la résilience
des données. Une zone représente le sous-composant d’un anneau
utilisé pour fournir une copie particulière des données, plusieurs
zones servant à stocker les copies redondantes des données appelées
« répliques » (avec un minimum de trois par défaut). Dans Swift,
une zone peut être représentée par un seul lecteur ou serveur, en
tenant compte de la répartition géographique des données entre les
datacenters.
A l’instar de nombreux magasins d’objets, Swift se fonde sur l’idée d’une
cohérence finale pour mettre en oeuvre la résilience des données.
Réseau de prise en charge d’OpenStack
Aujourd’hui, plus de 200 entreprises participent au projet
OpenStack en fournissant un financement et du personnel pour développer le code dans les domaines qui les
intéressent. Les fournisseurs traditionnels commencent
également à développer et lancer leurs propres versions
d’OpenStack, comme HP avec son logiciel Helion.
D’autres fournisseurs offrent avec leur matériel des
logiciels compatibles avec les déploiements OpenStack ou
les composants Cinder et Swift.
Cela signifie que les données ne sont pas répliquées de manière
synchrone à l’échelle d’un cluster OpenStack, comme cela pourrait
être le cas avec un stockage en mode bloc. En effet, les données sont
plutôt répliquées entre zones, sous forme d’une tâche en arrièreplan ; une tâche qui peut être suspendue ou qui peut échouer si les
systèmes sont soumis à une charge élevée.
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En comparaison du stockage en mode bloc, où la réplication synchrone est utilisée pour permettre un niveau élevé de disponibilité,
la cohérence finale peut sembler quelque peu risquée. Toutefois, un
équilibre doit être trouvé entre évolutivité, performances et résilience. La cohérence finale permet à une archive d’évoluer beaucoup
plus facilement qu’un système reposant sur le stockage en mode
bloc ; dans le cas de Swift, les serveurs proxy récupèrent la copie la
plus récente des données, même si certains serveurs du cluster sont
inaccessibles.
Comme avec tous les projets OpenStack, le développement de Swift
se poursuit avec de nouvelles fonctions et améliorations à chaque
nouvelle version. OpenStack Grizzly a apporté des contrôles granulaires des répliques, permettant aux anneaux de disposer d’un nombre configurable de répliques. Les performances de lecture des objets
ont également été améliorées grâce à l’idée d’un tri basé sur la synchronisation et destiné aux serveurs d’objets. Grâce à cette approche,
les données sont distribuées par le serveur d’objets qui répond le plus
rapidement ; un paramètre important pour une montée en charge
sur des réseaux plus étendus.
Etant donné que Swift utilise le protocole HTTP, il serait tout à fait possible d’utiliser des solutions tierces pour le stockage objet dans OpenStack, comme les produits de Cleversafe et de Scality, ou des Clouds
publics tels qu’Amazon Web Services Simple Storage Service (S3).
Swift ou Cinder ? Faites le bon choix
Il est évident que Swift et Cinder prennent en charge des types de besoins très différents en matière de données. Le stockage objet (fourni
par Swift) a été conçu pour les datastores hautement évolutifs à
base d’objets comme les éléments multimédia, les images et les fichiers. La priorité pour ces systèmes est leur capacité à s’adapter à de
grandes quantités de données sans dépendre de fonctions de stockage traditionnelles telles que le RAID. Cependant, le modèle de cohérence finale sur lequel ils reposent implique que Swift ne convient
pas à un mode de stockage de données comme celui des machines
virtuelles.
Bien que Swift utilise les métadonnées pour suivre les objets et
leurs versions, les datastores d’objets ont quand même besoin d’une
logique supplémentaire pour suivre les métadonnées des utilisateurs
sur les objets stockés. Ce sont les utilisateurs qui doivent développer
cette logique dans les applications.
Cinder fournit le composant stockage en mode bloc utilisé pour
stocker des objets persistants, tels que les VM et des données régulièrement mises à jour sur place dans des bases de données. Les fonctions de stockage en mode bloc peuvent être mises en oeuvre dans un
cluster OpenStack au moyen de composants généraux. Pour fournir
des ressources de stockage, ces composants utiliseront des outils
intégrés, tels que les systèmes de fichiers NFS et les gestionnaires
de volumes logiques (LVM, Logical Volume Managers) des serveurs.
Autre possibilité, des solutions Open Source, telles que Ceph et GlusterFS, permettent de regrouper la mise à disposition de ressources de
stockage OpenStack séparément du code OpenStack principal, tout
en restant suffisamment flexibles pour utiliser des logiciels Open
Source.
La prise en charge généralisée de Cinder peut permettre d’utiliser les
solutions de stockage traditionnelles existantes pour fournir des services de stockage dans un déploiement OpenStack. Cette option peut
s’avérer préférable lorsqu’un service informatique dispose déjà des
compétences et des plateformes matérielles nécessaires. Les plateformes de stockage existantes sont bien développées et prennent déjà
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en charge les fonctions avancées d’optimisation du stockage telles
que le Thin Provisioning, la compression et la déduplication des données. Nombre d’entre elles offrent des options de qualité de service
(par exemple les plateformes HP 3PAR StoreServ et SolidFire), ce
qui permet de les utiliser dans le cadre de workloads mixtes, plutôt
que de les dédier exclusivement à un déploiement OpenStack. Par
conséquent, il est toujours très avantageux de transférer les tâches
les plus « lourdes » vers une batterie de stockage externe.
En prenant la décision d’utiliser une plateforme particulière, les
architectes système doivent comparer les risques avec les coûts
d’utilisation de solutions OpenStack « gratuites » (qui réclament
encore du matériel), ou tirer parti des fonctions qu’offre un matériel
dédié.
Sauvegarde du stockage OpenStack
Pour terminer, nous devons étudier la nécessité de sauvegarder les
données dans OpenStack. Les détails de la sauvegarde des composants de configuration sont bien documentés ; toutefois, la sauvegarde des données dans un cluster OpenStack est considérée comme
étant du ressort de l’utilisateur. La sauvegarde peut être facilement
mise en oeuvre à l’aide d’un fournisseur de stockage externe ; SolidFire, par exemple, permet de sauvegarder un cluster entier dans un
datastore compatible avec Amazon S3 ou Swift. L’autre possibilité
pour les utilisateurs consistera à s’intéresser aux produits de sauvegarde existants qui prennent en charge leur hyperviseur OpenStack.
Raksha est un projet qui intègrera la fonction de sauvegarde as-aservice (BaaS – Backup-as-a-service) à l’infrastructure OpenStack.
Elle prendra en charge à la fois les sauvegardes complètes et incrémentielles des VM sur un endpoint Swift, avec une capacité de
cohérence avec l’application. Actuellement, Raksha est un projet autonome. Il ne fait pas partie de la distribution OpenStack principale.
Si l’intégration de Raksha aux plateformes des hyperviseurs courants,
notamment vSphere et Hyper-V, exige un travail considérable, elle
pourrait bien offrir une solution plus intégrée de protection des données dans les environnements OpenStack. n
CHRIS EVANS
Consultant indépendant chez LANGTON BLUE
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A PROPOS
Dégradation des performances des VM :
et si le stockage était innocent ?
Le stockage a été identifié comme cause de la dégradation des performances
de vos VM. Pourtant, il se pourrait que le fautif soit votre hyperviseur.
JON TOIGO
Les fournisseurs et leurs évangélistes ont fait couler beaucoup
d’encre pour vanter les mérites de diverses solutions « préférentielles » visant à accélérer des workloads virtualisées devenues trop
lentes. En vérité, tout ce débat a pris un tournant assez étrange qui
est quasiment passé inaperçu et dont la presse spécialisée n’a pas dit
un mot. Si, comme moi, vous aspirez à obtenir des analyses de vos
problèmes informatiques, en vous reposant sur des faits, cet article
est pour vous. Nous tenterons ici d’aborder le stockage dans les environnements de serveurs virtuels sans faire d’amalgames, créer de
confusion, ni établir d’une manière ou d’une autre de faux liens de
causalité entre des points de données disparates.
Bien au-delà du simple outil de banc d’essai qu’elle constituait, la
virtualisation des serveurs est rapidement devenue à la mode grâce à
la consolidation des serveurs via une capacité de locataires multiples.
Et tout aussi rapidement avons-nous commencé à entendre parler
des effets néfastes du stockage hérité. Le stockage, nous a-t-on répété
encore et encore, est directement responsable de la dégradation des
performances des workloads, une fois celles-ci virtualisées et instanciées dans les environnements d’hyperviseur.
A l’origine, la mise au banc du stockage des données se focalisait en
grande partie sur les lacunes connues des produits et des topologies
de stockage de l’époque. Pendant longtemps, les fournisseurs de solutions de stockage incriminés ont insisté sur le déploiement de leurs
batteries de disques via des contrôleurs propriétaires ; ceux-ci hébergeant une fonctionnalité logicielle tout aussi propriétaire, et conçue
à la fois pour rendre les consommateurs captifs, tenir la concurrence
à l’écart et fournir toutes sortes de capacités inégalées. Ajoutez à
cela la réticence des acteurs du secteur à travailler ensemble, dans
le cadre d’une approche de gestion commune – qui aurait permis
d’administrer, de faire évoluer et de configurer l’infrastructure de
manière globale, plutôt que chacun dans son coin – et vous avez
tous les ingrédients pour concocter une infrastructure bancale et
coûteuse.
Evidemment, difficile de contester les points ci-dessus. La situation
est devenue si mauvaise au début des années 2000 que les analystes encourageaient carrément leurs clients à faire appel à un seul
fournisseur pour tous leurs besoins en stockage, dans l’espoir que
l’homogénéité permettrait une gestion cohérente ; élément central,
avec la gestion des données, de toute stratégie de maîtrise des coûts.
Par conséquent, nous conviendrons tous qu’un stockage ingérable
constituait alors la cause fondamentale d’un grand nombre de problèmes informatiques. Cette cause se traduisait par une sur-allocation et une sous-exploitation des ressources, entraînant le besoin
d’augmenter la capacité et, par voie de conséquence, les dépenses
en capital (Capex). Et, parallèlement, pour gérer le matériel et les
interconnexions, elle exigeait davantage de personnel informatique
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HYPER-CONVERGENCE
REDÉFINISSENT LES
ARCHITECTURES DE
STOCKAGE
HYPERCONVERGÉ:
L’INFRASTRUCTURE
HYPERCONVERGÉE OU
LE STOCKAGE «TOUT
COMPRIS»
HYPERCONVERGÉ :
UNE OFFRE QUI NE
STOCKAGE FLASH
DES ENTREPRISES
INFORMATIQUES
COMMENT BÂTIR UN
DÉGRADATION DES
PERFORMANCES DES
ÉTAIT INNOCENT ?
avec des compétences spécialisées en architecture et en administration du stockage, entraînant une perte de contrôle des dépenses
d’exploitation (Opex).
Faut-il vraiment incriminer le stockage ?
Même si nous sommes d’accord sur le fait que ces caractéristiques
du stockage étaient indésirables et devaient être corrigées, elles
n’expliquaient pas le problème de lenteur dont souffraient les machines virtuelles (VM). Pourtant, VMware et les autres fournisseurs
d’hyperviseurs insistaient pour établir une corrélation et un lien
de causalité fallacieux entre le problème des performances des machines virtuelles et le stockage propriétaire. Différentes approches
ont résulté de cette stratégie, notamment les très vantées API
d’intégration VAAI (VMware vStorage APIs for Array Integration) de
VMware, en 2006, et même, plus récemment, son offre de « stockage à définition logicielle », Virtual SAN, qui continue de s’attaquer
au problème de la lenteur des VM en agissant sur les lacunes du
stockage.
Dans certains cas, l’exécution d’une application peut effectivement se
voir ralentie par la latence du stockage ; latence liée aux débits et aux
vitesses des périphériques, appareillages et réseaux de stockage qui
connectent cette application aux serveurs. Ce phénomène est bien
compris et on y remédie généralement en combinant mise en cache
et parallélisme ; la première est utilisée pour collecter les écritures
dans une couche de stockage rapide, dissimulant les opérations de
stockage plus lentes à l’application, tandis que le second augmente
le nombre d’actionneurs intervenant sur une tâche (notamment le
traitement des E/S), et ce afin d’en faire plus, en moins de temps.
part sur le chemin du périphérique de stockage, un blocage lié à
l’assemblage de logiciels (API, langages de commande et protocoles)
et de matériels (adaptateurs de bus hôte, câbles, ports de commutateur et connexions de périphériques) qui relie l’application aux données qu’elle stocke. La simple présence d’une file d’attente d’E/S plus
longue que prévue témoigne d’un problème sur ce parcours ; elle
correspond au grand nombre d’opérations d’écriture en attente côté
périphérique de stockage.
Seulement voilà : dans la plupart des cas de dégradation des performances des VM que j’ai rencontrés chez des clients et dans nos
laboratoires, la longueur des files d’attente de stockage était assez
négligeable. Autrement dit, le problème de lenteur des VM ne peut
logiquement pas être attribué à la latence du stockage. Dans le même
temps, dans la plupart des situations, la cadence des cycles processeur sur le serveur hébergeant ces VM trop lentes a tendance à être
extraordinairement élevée. Lorsque les processeurs surchauffent à
ce point, cela indique généralement qu’ils s’efforcent de résoudre
un problème présent côté application, à l’intérieur de la VM, ou au
niveau du logiciel de l’hyperviseur lui-même. En bref, le blocage se
situe au-dessus de la couche du parcours des E/S de stockage.
Aujourd’hui, nous commençons à essayer différentes stratégies, après
avoir constaté que les E/S des applications rencontrent, quelque
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Votre hyperviseur pourrait bien être le goulet
d’étranglement
Aussi, le vilain stockage propriétaire hérité n’est peut-être pas celui
qu’il faut blâmer pour le ralentissement de vos VM. Le problème
vient probablement de votre hyperviseur ou de votre application
virtualisée. D’où la question de savoir pour quelle raison vous devriez
débrancher tous vos périphériques de stockage existants – à savoir
une infrastructure à laquelle, le plus souvent, vous avez consacré
une énergie et un budget considérables pour la consolider dans un
SAN ou la déployer avec soin sous la forme de serveurs de fichiers
NAS sur votre réseau – et ce uniquement pour les remplacer par des
JBOD à connexion directe exploités par le kit logiciel de contrôle le
plus récent de votre hyperviseur.
L’effet mixeur des E/S est réel. Lorsque vous empilez un grand nombre de VM et les laissez purement et simplement, sans supervision,
mélanger des E/S aléatoires pour obtenir un monceau incohérent
d’écritures qui, à court terme, épuisera vos cartes Flash et encombrera votre disque, il y a de fortes chances pour que les performances
des VM se dégradent. Là encore, ce n’est pas le stockage en lui-même
qui pose problème, mais votre stratégie d’hyperviseur. En supposant
que vous vouliez conserver votre hyperviseur, vous pouvez envisager
un moyen plus efficace d’organiser et d’écrire les données ; un moyen
qui ne vous obligera pas à changer l’infrastructure matérielle de
stockage sous-jacente : par exemple, l’approche de structuration par
fichiers journaux d’un fournisseur tel que StarWind Software, le contrôleur logiciel performant de PernixData ou le super-contrôleur de
DataCore Software.
Maintenant, si vous décidez de vous débarrasser de votre infrastructure de stockage existante pour la remplacer par une approche
côté serveur, cela ne tient qu’à vous. Mais analysez clairement
les raisons de votre décision. Lors de mes recherches, j’ai trouvé
peu d’informations indiquant que le remplacement d’un système
de stockage existant par un DAS améliorerait un tant soit peu les
performances des machines virtuelles. Dans votre propre intérêt,
et avant de mettre en place une stratégie de correction, effectuez
quelques mesures simples, disponibles au niveau de tous les systèmes
d’exploitation, afin d’examiner l’activité des processeurs et la longueur de la file d’attente. n
PDG de Toigo Partners International et Président du
conseil d’administration de Data Management Institute
JON WILLIAM TOIGO
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