Cuando uno piensa en Kubernetes (K8), los términos que a menudo vienen a la mente tienen que ver con entornos a gran escala como "escala de nube", "capacidad de expansión ilimitada" e incluso "enorme". Sin embargo, la realidad es que una parte importante del mundo de TI necesita comenzar con entornos K8 mucho más pequeños para el desarrollo y la producción. Para proporcionar conveniencia, flexibilidad y escalabilidad a nivel de la nube, así como para lograr una ventaja de costos para la infraestructura de nube híbrida y local, Supermicro ha presentado una solución llave en mano que utiliza su hardware líder en la industria junto con los mejores -integración de software de línea. En este artículo, veremos qué comprende esta solución Supermicro Rack Plug and Play, cómo funciona y la economía de ejecutar una plataforma K8s interna frente a una basada en la nube.
Cuando uno piensa en Kubernetes (K8), los términos que a menudo vienen a la mente tienen que ver con entornos a gran escala como "escala de nube", "capacidad de expansión ilimitada" e incluso "enorme". Sin embargo, la realidad es que una parte importante del mundo de TI necesita comenzar con entornos K8 mucho más pequeños para el desarrollo y la producción. Para proporcionar conveniencia, flexibilidad y escalabilidad a nivel de la nube, así como para lograr una ventaja de costos para la infraestructura de nube híbrida y local, Supermicro ha presentado una solución llave en mano que utiliza su hardware líder en la industria junto con los mejores -integración de software de línea. En este artículo, veremos qué comprende esta solución Supermicro Rack Plug and Play, cómo funciona y la economía de ejecutar una plataforma K8s interna frente a una basada en la nube.
Supermicro Rack Plug and Play Infraestructura en la nube
Los cuatro componentes que componen cualquier instalación de K8 son computación, almacenamiento, redes y software. Para llegar a la mayor cantidad de clientes posible, Supermicro ha diseñado diferentes configuraciones de sistema y nivel de rack basadas en este programa. El hardware de esta solución aprovecha las CPU Xeon de Intel de tercera generación y la memoria persistente Optane (PMem), que veremos más adelante. La arquitectura de su solución se compone de diferentes clasificaciones de nodos de cómputo que siguen la clasificación estándar de la industria:
- Nodo bastión y máquina virtual SCC habilitar la implementación, se aprovisionó un nodo bastión en un nodo para ejecutar la instalación de OpenShift. El nodo bastión ejecuta Red Hat Enterprise Linux para alojar los scripts, los archivos y las herramientas para aprovisionar el clúster compacto. Este nodo también alimenta una máquina virtual para alojar SuperCloud Composer para administrar y monitorear el clúster de OpenShift.
- Nodo maestro proporciona una plataforma resistente y de alta disponibilidad para el servidor API, el servidor del administrador del controlador, etc. Para administrar el clúster K8s y programar su funcionamiento, se requieren varios nodos maestros para garantizar que el clúster K8s no tenga un solo punto de falla.
- Nodo de infraestructura (infra) aísla las cargas de trabajo de la infraestructura para permitir la separación y la abstracción con fines de mantenimiento y gestión.
- Nodo de aplicación ejecuta las aplicaciones en contenedores.
- Nodo OpenShift Data Foundation (ODF) (anteriormente conocido como OpenShift Container Storage [OCS]) aloja el almacenamiento definido por software (SDS) que brinda a los datos un lugar persistente para vivir a medida que los contenedores giran hacia arriba y hacia abajo y entre entornos. ODF también es compatible con el almacenamiento de archivos, bloques u objetos.
Supermicro ha diseñado un clúster compacto de 3 nodos basado en su X12 BigTwin y ha incluido sistemas X12 Ultra para ofrecer capacidad de almacenamiento adicional para el programa JumpStart, que trataremos en este artículo. Para un clúster de nivel de entrada, no se requiere almacenamiento de Ceph.
El X12 BigTwin es un sistema 2U de 4 nodos con dos procesadores Intel Xeon Platinum 6338N. Contiene 72 núcleos de cómputo Intel, 4 TB Intel Optane PMem, 512 GB de memoria DDR4 y 184 TB de almacenamiento respaldado por NVMe por nodo. Para la conectividad, tiene interfaces de 100 Gb para NVMe-oF, que admite almacenamiento persistente en 3 nodos y 25 Gb para interactuar con el clúster de almacenamiento de objetos. Tres de los servidores X12 Ultra son nodos de almacenamiento que pueden tener hasta 1.1 PB de almacenamiento de objetos cada uno y hasta 80 núcleos de cómputo. Una de las verticales especialmente adecuada para esta solución es la de medios y entretenimiento para transmisión de video, entrega de contenido y análisis.
Como se mencionó anteriormente, el sistema BigTwin utiliza Intel Optane PMem Series 200 y memoria DDR4 tradicional. Al hacer esto, Supermicro puede aumentar la capacidad de la memoria de la manera más económica posible, ya que Optane PMem cuesta aproximadamente la mitad del precio de DDR4 (por GB).
Cabe señalar que el X12 BigTwin tiene un diseño de alimentación y refrigeración compartido para reducir los gastos operativos. Supermicro compartió con nosotros un caso de uso específico sobre uno de sus clientes en el sector financiero. Pudieron ver un ahorro de energía de más del 20 % con los sistemas X12 BigTwin en comparación con sus sistemas X12 1U, ya que el sistema BigTwin solo consumía 675 W de energía en comparación con los 980 W que consumía el sistema X12 1U cuando ejecutaba la misma carga de trabajo.
Los sistemas grandes no son para todos y el clúster compacto de Supermicro es ideal para las organizaciones que buscan un entorno DevOps básico y listo para implementar. Supermicro ofrece un programa de acceso remoto gratuito llamado Rack Plug and Play JumpStart para el clúster compacto para TI y desarrolladores para probar sus flujos de trabajo y evaluar la usabilidad y el rendimiento. El X12 BigTwin se puede personalizar para escalar horizontalmente el almacenamiento de objetos con SYS-620BT-DNC8R, un SKU de 2U y 2 nodos compatible con unidades SAS/SATA de 3.5". Con esta configuración, es posible que no se necesiten interfaces de 100 Gb para optimizar el rendimiento por dólar. El clúster compacto también está disponible como una solución de rack total con Red Hat OpenShift preinstalado, que trataremos más en este artículo.
En caso de que las necesidades se reduzcan o crezcan, Supermicro tiene arquitecturas de referencia para soluciones de centro de datos Edge, Regional y Core que facilitan el escalamiento a la capacidad necesaria.
Supermicro ha diseñado otras cuatro configuraciones Rack Plug and Play: Edge, Performance, High Density y Extreme (en orden de menor a mayor número de núcleos de cómputo Intel).
Supermicro Rack Plug and Play Práctica en la nube
Para tener una mejor idea del hardware que viene con cada configuración, miramos la lista de materiales para Edge (SKU:SRS-OPNSHFT-3N), que se compone de tres nodos maestros, tres nodos de aplicación y tres nodos ODF coubicados. Para minimizar el número de nodos, se omiten los nodos de infraestructura y sus funciones se dividen entre los demás nodos.
Esta solución tiene 72 núcleos de cómputo Intel, 768 GB de RAM y 138 TB de almacenamiento (de los cuales 46 TB son almacenamiento NVMe). Para una interconectividad redundante, tiene una red dual de 10 Gb (cuatro en total) tanto para administración como para datos conmutados a través de switches duales SX350X-12. Todo esto ocupa solo 6U de espacio en rack y puede ser alimentado por dos circuitos eléctricos estándar de 120v, que comúnmente se pueden encontrar en una oficina o en el hogar.
Supermicro visualiza el caso de uso para su configuración de borde como ejecutar AI/ML en el borde y con mercados objetivo en venta minorista, atención médica, fabricación y energía. También creemos que sería una buena solución de bajo costo para pequeños equipos de desarrollo y redes de entrega de contenido distribuido.
La lista de materiales para el SKU de rendimiento (SRS-OPNSHFT-10) se compone de tres nodos maestros, tres nodos de infraestructura ubicados en el mismo lugar, tres nodos de aplicación y tres nodos ODF. Esta solución tiene 288 núcleos de cómputo Intel, 3 TB de RAM y 138 TB de almacenamiento NVMe. Para interconectividad redundante, tiene una red de 1 Gb (cuatro en total) para administración y una red cuádruple de 25 Gb para datos que se conmuta a través de conmutadores SX350X-12 duales, y el tráfico de gestión pasa a través de un conmutador SSE-G3648BR. Todo esto ocupa 42U de espacio en rack.
El SKU de alta densidad (SRS-OPNSHFT-20) tiene 336 núcleos de cómputo Intel con 3 TB de RAM y 18 nodos. Esta solución SuperRack de alta densidad es la versión escalada del clúster compacto, pero utiliza dos SYS-220BT-HNTR (sistema de 2 nodos de 4U) para los nodos de controlador e infraestructura, y SYS-620BT-DNC8R (sistema de 2 nodos de 2U) como nodos de aplicación.
Para ir aún más lejos, Extreme SKU (SRS-OPNSHFT-30) tiene 640 núcleos de cómputo Intel con 8 TB de RAM y 22 nodos. Aquí están los especificaciones completas de los cuatro SKU de Supermicro.
Software Supermicro Rack Plug and Play
El software que viene preinstalado para todos los SKU es el súper popular de Red Hat. OpenShift, una plataforma K8s de clase empresarial que tiene automatización de pila completa para administrar una implementación de K8. Red Hat es un gran partidario y participante en la comunidad de K8, y OpenShift es bien considerado por la comunidad. OpenShift no solo permite la administración a nivel del sistema, sino también el aprovisionamiento de autoservicio para los equipos de desarrollo. Uno de los beneficios de OpenShift es que, si decide que necesita usar recursos de la nube pública, puede usar los mismos flujos de trabajo de la interfaz. Esto es enorme, ya que reduce la curva de aprendizaje y puede evitar errores debido a un cambio en los flujos de trabajo.
Como breve descripción general, OpenShift es un producto muy maduro, ya que se desarrolló originalmente hace más de una década y ha sido la plataforma como servicio (PaaS) de Red Hat durante ese tiempo, y es completamente de código abierto. Sus componentes de software se basan en una pila altamente seleccionada que utiliza los mejores y más populares componentes. Para la orquestación y la programación, utiliza K8 junto con Docker para el tiempo de ejecución del contenedor y, por supuesto, Red Hat para el sistema operativo.
Un componente clave en la pila de software es OpenShift Container Platform (OCP) y Red Hat Enterprise Linux CoreOS (RHCOS), los cuales vinieron con CoreOS (una empresa que Red Hat adquirió en 2018).
RHCOS es una versión simplificada de Red Hat Enterprise Linux que está diseñada específicamente para uso en contenedores. OCP es una plataforma como servicio (PaaS) creada para contenedores de Linux orquestada y administrada por K8s. Ambos han sido completamente probados por Red Hat y se utilizan ampliamente en el campo. Estos son ingredientes clave para reducir los costos básicos de esta solución.
Para acelerar el desarrollo y la implementación en el camino, OpenShift incluye el marco del operador. Un operador en el lenguaje de K8 es un software que encapsula el conocimiento humano necesario para implementar y administrar una aplicación en K8. El marco de operador es un conjunto de herramientas y componentes de K8 que ayudan en el desarrollo de operadores y la administración central en un clúster de múltiples inquilinos. OpenShift tiene operadores para aplicaciones populares como Redis y Cassandra. Al utilizar operadores, se puede ahorrar una cantidad considerable de tiempo y frustración al implementar una aplicación, independientemente del nivel de habilidad de la persona que la implemente.
Compositor de supernube
Una de las joyas ocultas de Supermicro es Compositor de supernube (SCC), un panel único que le permite monitorear y administrar servidores e implementar sistemas operativos en la computadora. Tiene una API que permite que otros usen su integración compatible con Redfish, y usa rangos desde administración de energía hasta administración de activos. Esto es parte del ingrediente secreto que completa la pila de soluciones al brindar soporte a nivel de hardware.
Los requisitos previos para el clúster compacto de Supermicro son similares a los de la instalación OpenShift estándar de Red Hat. Estos requisitos previos incluyen, entre otros, los siguientes:
- Asegurar que la conectividad de la red esté en su lugar
- Configurar o instalar balanceadores de carga para API e Ingress
- Entradas de DNS en su lugar para el clúster
- Cualquier herramienta CLI que pueda necesitar
- Reserva de direcciones DHCP o uso de IP estáticas
El clúster compacto es sencillo de aprovisionar si se cumplen todos los requisitos previos. En el futuro, Supermicro planea lanzar un Ansible Playbook para ayudar a orquestar el proceso de configuración, incluida la configuración HW RAID 1 para las unidades de arranque NVMe M.2 y la instalación del clúster OpenShift. Esencialmente, esto ayudará a habilitar el aprovisionamiento sin contacto, que normalmente solo vemos de los ISV con dispositivos OEM.
El nodo D está ubicado físicamente dentro del gabinete de 2U, pero se aisló en una red BMC separada para los administradores de Supermicro que respaldan activamente el programa JumpStart. Este nodo tiene una NIC de 1 Gb para el "puente de aprovisionamiento" para la máquina virtual de SCC. Según la topología de la red, el programa JumpStart permite a los usuarios remotos acceder de forma segura a la máquina virtual de SCC y al clúster de OpenShift para explorar las capacidades del clúster, incluida una demostración de video a pedido que se ejecuta en un pod. El flujo de trabajo de demostración se ilustra a continuación.
Supermicro Rack Plug and Play Nube Jumpstart program
Invertir en una nueva solución siempre conlleva incertidumbres relacionadas con la carga de trabajo y las compatibilidades del flujo de trabajo. Para paliar estos temores, Supermicro ha puesto en marcha un sólido Buen inicio programa que permite a los posibles clientes tener la oportunidad de probar la solución antes de comprarla.
Precio
Las nubes públicas se han beneficiado de la idea errónea generalizada de que son menos costosas que las implementaciones en las instalaciones; sin embargo, para muchas situaciones, poseer el hardware es más atractivo cuando se compara su esquema de precios estable con el costo continuo asociado con una solución en la nube. Sí, los proveedores de la nube tienen la ventaja de la escala donde pueden amortizar el costo de su personal de operaciones en miles de nodos. Sin embargo, Supermicro ha mitigado esto mediante el uso de OpenShift, donde Red Hat ha asumido la carga de probar y mantener la solución. Esto significa que los clientes de Supermicro no tienen que validar las actualizaciones y los parches para sus sistemas, lo que puede ser un proceso que consume mucho tiempo y, por lo tanto, es costoso.
La estabilidad de precios también es un factor que juega a favor de Supermicro. Sin duda, hay más de una historia de terror en la que un consumidor de nube pública ha gastado más de lo debido consumiendo recursos en exceso. La realidad es que con una solución altamente automatizada como K8s, una simple configuración incorrecta puede generar una gran cantidad de aplicaciones que consumen recursos de la nube pública. Por el contrario, con una solución local, esto simplemente no es posible.
Esta solución no solo es competitiva en costos con las nubes públicas, sino que Supermicro ofrece otras sugerencias para reducir los costos, como ejecutar una suscripción básica de Red Hat Open Data Foundation (ODF) en lugar de ejecutarla en un hipervisor, ya que generalmente es menos costoso. y evita un impuesto de hipervisor.
Le preguntamos a Supermicro cómo pueden los clientes comprar OpenShift (el componente de software en su solución) y dijeron que podrían incluirlo en una sola factura de ellos o que los clientes podrían comprarlo directamente de Red Hat.
Supermicro tuvo la amabilidad de calcular algunos números para nosotros con respecto a la diferencia de costos al implementar OpenShift en hardware o usando un hipervisor. Nos sorprendió ver cuánto dinero se podía ahorrar ejecutándolo en un sistema básico frente a un hipervisor. Como las aplicaciones de K8 necesitan almacenamiento, también incluyeron una estimación de que solo 4 núcleos para aplicaciones que necesitan un sistema de archivos bloquean el almacenamiento del almacenamiento de objetos.
Los números muestran que puede ser de 3 a 9 veces más rentable ejecutar OpenShift en hardware que ejecutarlo en un hipervisor, según la cantidad de recursos informáticos y de almacenamiento que se requieran por clúster. Se analizaron dos escenarios para estimar el ahorro de costos. En el extremo inferior del espectro, se incluyeron 16 suscripciones OCP (32 núcleos) y 2 ODF (4 núcleos). En el extremo superior del espectro, se incluyeron los 64 núcleos por nodo tanto para cómputo como para almacenamiento. Cada nodo puede admitir potencialmente 250 pods de forma predeterminada. Supermicro recomienda planificar cuidadosamente las implementaciones de OpenShift. Un buen lugar para comenzar es este Documento de planificación de OpenShift 4.8.
Gobierno de datos
La localidad de datos es un tema complicado. Muchas empresas y gobiernos tienen regulaciones muy estrictas sobre dónde deben residir los datos. Con una solución en las instalaciones, usted y cualquier auditor pueden estar seguros, incluso hasta el punto de imponerse, dónde residen los datos. Acceder físicamente al almacenamiento en una nube pública simplemente no es posible: punto, fin de la historia.
Conclusión
Supermicro identificó un mercado y creó una solución asequible y confiable para llenarlo, como lo ha hecho a menudo en el pasado. En este caso, el mercado es para un clúster K8s en las instalaciones que utiliza los procesadores Xeon de tercera generación probados de Intel para confiabilidad en asociación con Intel Optane PMem para contener los costos sin afectar el rendimiento y el software K8s probado de Red Hat. Estas soluciones predefinidas permiten a los clientes implementar rápidamente un clúster K8S, ya que estas soluciones provienen de Supermicro prediseñadas, validadas y probadas.
Su solución se puede implementar en días en lugar de las semanas que normalmente llevaría implementar una solución autosuficiente, y dado que la solución de Supermicro se ha probado exhaustivamente para determinar su compatibilidad, no se encontrará con problemas de tiempo o costos que tiendan a ocurrir durante el despliegue de nueva tecnología. Hablando de costos, el modelo de precios de la solución de Supermicro evita el impacto de la etiqueta que puede surgir al usar una nube pública.
No importa cuáles sean sus necesidades, Supermicro ha desarrollado una solución que lo tiene cubierto; desde Edge SKU diseñado para trabajos de borde AI/ML o pequeños equipos de desarrollo, hasta Extreme SKU diseñado para centros de datos centrales y regionales para cargas de trabajo de producción que se pueden usar para reemplazar implementaciones de nube pública.
Para obtener más información sobre la solución K8s de Supermicro, puede visitar su portal web aquí.
Primero eche un vistazo al sitio web de la página Jumpstart program para ponerse manos a la obra con esta solución.
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