L'infrastructure hyper-convergée ou le stockage « tout compris »

fmillot        21/08/2015 à 13:12     Les infrastructures convergées

Dans une infrastructure hyper-convergée, stockage, serveurs et réseau constituent des nœuds bien distincts, mais un peu de bricolage peut s'avérer nécessaire.

Parmi les technologies les plus populaires de 2014, l’hyper-convergence a acquis une large crédibilité avec la sortie d’EVO:RAIL, une suite de solutions matérielles hyper-convergées mise au point par VMware et ses partenaires sélectionnés.

Au vu du développement rapide de ce segment, nous allons examiner ce qui définit l’hyper-convergence et les raisons pour lesquelles vous pouvez l’envisager pour étoffer l’infrastructure de stockage de votre Datacenter.

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.

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.

Définition de l'infrastructure hyper-convergée

Les solutions hyper-convergées 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 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 hyper-convergées par un mécanisme de distribution (« Scale-out ») sur plusieurs nœuds, une fonction souvent déjà présente pour assurer la résilience et le basculement des serveurs au niveau de l’hyperviseur.

Les offres hyper-convergées 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 hyper-convergés et dont ils tirent leurs principaux avantages.

Toutes les solutions actuelles en matière d’hyper-convergence reposent sur l’utilisation d’un hyperviseur serveur, par exemple VMware vSphere, Microsoft Hyper-V ou les hyperviseurs Open Source KVM et XenServer.

Stockage distribué

L’utilisation du stockage distribué est un trait distinctif des solutions hyper-convergées. Les composants DAS de chaque serveur physique sont associés pour créer un pool logique qui utilise toutes les ressources du cluster de nœuds Scale-out. Cette technique Scale-out offre un certain nombre d’avantages :

• Résilience : La protection des données est mise en œuvre par distribution ou réplication des données sur plusieurs nœuds, afin de compenser la perte d’un disque voire d’un nœud entier.
• Performances : 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 hyper-convergé peut être inférieure à celle pour une baie externe connectée à un SAN.

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’hyper-convergence est mis en œuvre 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 œuvre 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 œuvre est primordiale.

Produits hyper-convergés matériels et purement logiciels

Les solutions hyper-convergées 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 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.
• Performances évaluées. 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.

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'hyper-convergence

Que ce soit sous la forme d'une Appliance ou d'un logiciel, les produits d'infrastructure hyper-convergée présentent des avantages attrayants mais aussi certains inconvénients.

Facilité de déploiement. 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 hyper-convergée s’installe et se met en service en quelques heures seulement, au lieu des jours, voire des semaines, exigés pour la mise en œuvre intégrale d’une solution de serveur virtuel à grande échelle.

Cette économie est sans 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.

Coût inférieur. Les solutions hyper-convergées 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.

Facilité de gestion. La gestion des solutions hyper-convergées peut s’avérer plus facile que celle de solutions personnalisées. Par exemple, il est possible de retirer les nœuds hyper-convergés d’un cluster au fur et à mesure de l’intégration de nouveaux nœuds, 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.

Epuisement des ressources. Les nœuds d’une solution hyper-convergée 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 nœuds et en prenant en charge des configurations asymétriques, qui permettent de combiner de nombreux types de nœuds.

Meilleurs cas d'utilisation des systèmes hyper-convergés

Comme pour chaque décision d’achat en matière de stockage, il convient d’évaluer les solutions hyper-convergées 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 hyper-convergés 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 hyper-convergés peuvent convenir à des tâches plus spécifiques, comme la virtualisation de postes de travail (VDI) ou l’hébergement d’autres types d’applications autonomes.

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