Hyperconvergence en het netwerk

Hyperconvergence en het netwerk

Hyperconvergence combineert compute, storage én networking

Organisaties die een vorm van Hyper-Converged infrastructuur hebben geïmplementeerd merken al snel de voordelen van deze architectuur. In plaats van separate servers, storage, interconnectie en beheer dat daarmee gemoeid is, staat alles geconvergeerd in één appliance.

In deze omgevingen draaien bedrijfskritische applicaties, die afhankelijk zijn van hoge prestaties en flexibiliteit op het gebied van zowel server virtualisatie als geclusterde storage. Het netwerkcomponent in Hyper-Converged Infrastructuur lijkt echter een bottleneck voor deze prestaties.

Het netwerk distribueert databestanden en applicaties over de verschillende cluster nodes, om zo optimaal gebruik te maken van de storage én CPU capaciteit in het cluster. Echter, Hyper-Converged architectuur bestaat weer uit meerdere onderling geclusterde nodes. Het is dus belangrijk om het netwerkcomponent om gelijke wijze te schalen, om het inter-node netwerk te ondersteunen en het externe netwerk te ontlasten.

mellanox

Een dedicated Hyper-Converged netwerk isoleert storage verkeer

Zogenaamde legacy clusters hebben één dedicated storage subsysteem dat gelijktijdig toegankelijk is voor de verschillende applicatie servers. Hyperconvergence maakt het mogelijk om interne storage van diverse nodes onderling ook beschikbaar te maken in een virtuele storage pool. Deze omgeving vraagt om zeer hoge prestaties en is een flinke belasting op het netwerk.

Zowel de connecties tussen de nodes als het I/O verkeer met de geschaalde storage verhogen de algehele latentie, wat al snel merkbaar wordt in een Hyper-Converged opstelling. Er zijn een aantal mogelijkheden om ook het netwerk op te schalen, te beginnen met een high performance 10 gigabit Ethernet (ook wel aangeduid als 10G of 10GbE) standaard voor de onderlinge verbindingen. Een 40GbE uplink behoort zeker tot de opties om in overweging te nemen, al is dit afhankelijk van de core standaard van de totale infrastructuur.

De meeste Hyper-Converged appliances beschikken al over een 10GbE connectie; voor zowel de compute nodes in de appliance als naar de geschaalde storage lagen. Wanneer meer nodes worden toegevoegd groeit ook het storage I/O verkeer van de totale omgeving. Immers, er wordt gebruik gemaakt van alle compute en storage pools in de omgeving.

De verschillende clusternodes kunnen via een dedicated netwerkadapter aan een zogenaamde Top-of-Rack (ToR) switchbox worden gekoppeld. Op deze manier kan vooral het verkeer van en naar de verschillende storage lagen significant worden geoptimaliseerd.

RDMA over Converged Ethernet (RoCE)

Hyper-Converged appliances die draaien op Windows Server vanaf release 2012 R2 beschikken over de optie om low latency en high performance te creëren door middel van SMB Direct, wat via netwerkadapters met RDMA functionaliteit wordt ondersteunt. Deze uitbreiding van het Server Message Block protocol voor file shares maakt het mogelijk om direct gebruik te maken van de memory capaciteit in de verschillende geclusterde nodes.

Het grote voordeel van RDMA (Remote Direct Memory Access) is dat het CPU gebruik drastisch wordt ontzien, alles loopt via het dedicated netwerk:

rdma2

RDMA over Converged Ethernet (RoCE) is ideaal in workloads zoals Hyper-V en SQL Server. Het maakt het mogelijk om remote file servers na te bootsen als zijnde onderdeel van de locale storage. SMB Direct zorgt mede voor:

Verhoogde throughput – RoCE maakt gebruik van de volledige throughput van high speed netwerken. De dedicated netwerkadapters regelen het verkeer van grote hoeveelheden data, gelijk aan directe verbinding.

Lage latency – Het zorgt voor een razendsnelle respons op netwerk requests en en remote storage lijkt daarmee beschikbaar als zijnde direct verbonden block storage.

Laag CPU gebruik – SMB Direct gebruikt minder CPU cycli als er data over het netwerk wordt verzonden, waardoor er meer rekenkracht overblijft voor de server applicaties.

 

 

PDHOrganisaties zijn al volop bezig met nieuwe mogelijkheden die het storagebeheer kunnen vergemakkelijken, zoals Microsoft Storage Spaces Direct. De volgende stap naar onderliggende storage technologie die daar naadloos op aansluit is een logische volgende stap. De testmogelijkheden zijn al beschikbaar!

Paul de Haas