Quand on pense à Kubernetes (K8), les termes qui viennent souvent à l'esprit ont à voir avec des environnements à grande échelle comme "à l'échelle du cloud", "évolutivité illimitée" et même "ginormous". Cependant, la réalité est qu'une partie importante du monde informatique doit commencer avec des environnements K8s beaucoup plus petits pour le développement et la production. Pour offrir une commodité, une flexibilité et une évolutivité au niveau du cloud, ainsi que pour obtenir des avantages en termes de coûts pour l'infrastructure cloud sur site et hybride, Supermicro a introduit une solution clé en main qui utilise son matériel de pointe associé à des équipements haut de gamme. -intégration de logiciels en ligne. Dans cet article, nous examinerons ce qui comprend cette solution Supermicro Rack Plug and Play, son fonctionnement et les aspects économiques de l'exécution d'une plate-forme K8s interne par rapport à une plate-forme basée sur le cloud.
Quand on pense à Kubernetes (K8), les termes qui viennent souvent à l'esprit ont à voir avec des environnements à grande échelle comme "à l'échelle du cloud", "évolutivité illimitée" et même "ginormous". Cependant, la réalité est qu'une partie importante du monde informatique doit commencer avec des environnements K8s beaucoup plus petits pour le développement et la production. Pour offrir une commodité, une flexibilité et une évolutivité au niveau du cloud, ainsi que pour obtenir des avantages en termes de coûts pour l'infrastructure cloud sur site et hybride, Supermicro a introduit une solution clé en main qui utilise son matériel de pointe associé à des équipements haut de gamme. -intégration de logiciels en ligne. Dans cet article, nous examinerons ce qui comprend cette solution Supermicro Rack Plug and Play, son fonctionnement et les aspects économiques de l'exécution d'une plate-forme K8s interne par rapport à une plate-forme basée sur le cloud.
Infrastructure Cloud Plug and Play de Supermicro Rack
Les quatre composants qui composent toute installation K8s sont le calcul, le stockage, la mise en réseau et les logiciels. Pour atteindre autant de clients que possible, Supermicro a conçu différentes configurations au niveau du système et du rack basées sur ce programme. Le matériel de cette solution tire parti des processeurs Xeon de troisième génération éprouvés d'Intel et de la mémoire persistante Optane (PMem), que nous aborderons plus tard. L'architecture de leur solution est composée de différentes classifications de nœuds de calcul qui suivent la classification standard de l'industrie :
- Nœud bastion et machine virtuelle SCC activer le déploiement, un nœud bastion a été provisionné sur un nœud pour exécuter l'installation d'OpenShift. Le nœud bastion exécute Red Hat Enterprise Linux pour héberger les scripts, les fichiers et les outils permettant de provisionner le cluster compact. Ce nœud alimente également une machine virtuelle pour héberger SuperCloud Composer afin de gérer et de surveiller le cluster OpenShift.
- Nœud maître fournit une plate-forme hautement disponible et résiliente pour le serveur d'API, le serveur de gestionnaire de contrôleur, etc. Pour gérer le cluster K8s et planifier son fonctionnement, plusieurs nœuds maîtres sont nécessaires pour garantir que le cluster K8s n'a pas de point de défaillance unique.
- Nœud d'infrastructure (infra) isole les charges de travail de l'infrastructure pour permettre la séparation et l'abstraction à des fins de maintenance et de gestion.
- Nœud d'application exécute les applications conteneurisées.
- Nœud OpenShift Data Foundation (ODF) (anciennement connu sous le nom d'OpenShift Container Storage [OCS]) héberge le stockage défini par logiciel (SDS) qui donne aux données un lieu de vie persistant lorsque les conteneurs tournent de haut en bas et d'un environnement à l'autre. ODF prend également en charge le stockage de fichiers, de blocs ou d'objets.
Supermicro a conçu un cluster compact à 3 nœuds basé sur son X12 BigTwin et a inclus des systèmes X12 Ultra pour offrir une capacité de stockage supplémentaire pour le programme JumpStart, que nous aborderons dans cet article. Pour un cluster d'entrée de gamme, le stockage Ceph n'est pas requis.
Le X12 BigTwin est un système 2U à 4 nœuds avec deux processeurs Intel Xeon Platinum 6338N. Il contient 72 cœurs de calcul Intel, 4 To Intel Optane PMem, 512 Go de mémoire DDR4 et 184 To de stockage NVMe par nœud. Pour la connectivité, il dispose d'interfaces de 100 Go pour le NVMe-oF, prenant en charge le stockage persistant sur 3 nœuds et 25 Go pour s'interfacer avec le cluster de stockage d'objets. Trois des serveurs X12 Ultra sont des nœuds de stockage qui peuvent avoir jusqu'à 1.1 Po de stockage objet chacun et jusqu'à 80 cœurs de calcul. L'un des secteurs verticaux particulièrement adaptés à cette solution est celui des médias et du divertissement pour le streaming vidéo, la diffusion de contenu et à des fins d'analyse.
Comme mentionné ci-dessus, le système BigTwin utilise Intel Optane PMem Series 200 et la mémoire DDR4 traditionnelle. Ce faisant, Supermicro peut augmenter la capacité de mémoire de la manière la plus économique possible, car Optane PMem coûte environ la moitié du prix de la DDR4 (par Go).
Il convient de noter que le X12 BigTwin a une conception d'alimentation et de refroidissement partagée pour réduire l'OPEX. Supermicro a partagé avec nous un cas d'utilisation spécifique concernant l'un de ses clients dans le secteur financier. Ils ont pu constater une économie d'énergie de plus de 20 % avec les systèmes X12 BigTwin par rapport à leurs systèmes X12 1U, car le système BigTwin ne consommait que 675 W de puissance par rapport aux 980 W que le système X12 1U consommait lors de l'exécution de la même charge de travail.
Les grands systèmes ne conviennent pas à tout le monde et le cluster compact de Supermicro est idéal pour les organisations à la recherche d'un environnement DevOps d'entrée de gamme prêt à être déployé. Supermicro propose un programme d'accès à distance gratuit appelé Rack Plug and Play JumpStart pour le cluster compact permettant aux informaticiens et aux développeurs de tester leurs flux de travail et d'évaluer la convivialité et les performances. Le X12 BigTwin peut être personnalisé pour étendre le stockage d'objets avec SYS-620BT-DNC8R, un SKU 2U à 2 nœuds avec prise en charge de disques SAS/SATA de 3.5 pouces. Avec cette configuration, les interfaces 100 Go peuvent ne pas être nécessaires pour optimiser les performances par dollar. Le cluster compact est également disponible en tant que solution de rack totale avec Red Hat OpenShift préinstallé, que nous aborderons plus en détail dans cet article.
Si les besoins deviennent plus petits ou plus grands, Supermicro dispose d'architectures de référence pour les solutions de centre de données Edge, régionales et principales qui facilitent l'adaptation à la capacité nécessaire.
Supermicro a conçu quatre autres configurations Rack Plug and Play : Edge, Performance, High Density et Extreme (dans l'ordre du plus petit au plus grand nombre de cœurs de calcul Intel).
Prise en main Cloud Supermicro Rack Plug and Play
Pour avoir une meilleure idée du matériel fourni avec chaque configuration, nous avons examiné la nomenclature pour Edge (SKU :SRS-OPNSHFT-3N), qui est composé de trois nœuds maîtres, de trois nœuds d'application et de trois nœuds ODF colocalisés. Pour minimiser le nombre de nœuds, les nœuds d'infrastructure sont omis et leurs tâches sont réparties entre les autres nœuds.
Cette solution dispose de 72 cœurs de calcul Intel, de 768 Go de RAM et de 138 To de stockage (dont 46 To de stockage NVMe). Pour une interconnectivité redondante, il dispose d'un double réseau de 10 Go (quatre au total) pour la gestion et les données commutées via deux commutateurs SX350X-12. Tout cela ne prend que 6U d'espace de rack et peut être alimenté par deux circuits électriques standard de 120 V, que l'on trouve généralement dans un bureau ou à la maison.
Supermicro envisage le cas d'utilisation de sa configuration périphérique comme exécutant l'IA/ML à la périphérie et avec des marchés cibles dans le commerce de détail, la santé, la fabrication et l'énergie. Nous pensons également que cela constituerait une bonne solution à faible coût pour les petites équipes de développement et les réseaux de diffusion de contenu distribués.
La nomenclature de la référence SKU Performance (SRS-OPNSHFT-10) est composée de trois nœuds principaux, de trois nœuds Infra colocalisés, de trois nœuds d'application et de trois nœuds ODF. Cette solution dispose de 288 cœurs de calcul Intel, de 3 To de RAM et de 138 To de stockage NVMe. Pour une interconnectivité redondante, il dispose d'un réseau de 1 Go (quatre au total) pour la gestion et d'un réseau quadruple de 25 Go pour les données commutées via deux commutateurs SX350X-12, le trafic de gestion passant par un commutateur SSE-G3648BR. Tout cela occupe 42U d'espace rack.
Le SKU haute densité (SRS-OPNSHFT-20) dispose de 336 cœurs de calcul Intel avec 3 To de RAM et 18 nœuds. Cette solution SuperRack haute densité est la version évolutive du cluster compact mais utilise deux SYS-220BT-HNTR (système 2U à 4 nœuds) pour les nœuds de contrôleur et d'infrastructure, et SYS-620BT-DNC8R (système 2U à 2 nœuds) en tant que nœuds d'application.
Pour aller encore plus loin, le SKU Extreme (SRS-OPNSHFT-30) dispose de 640 cœurs de calcul Intel avec 8 To de RAM et 22 nœuds. Voici les spécifications complètes des quatre SKU Supermicro.
Logiciel prêt à l'emploi pour rack Supermicro
Le logiciel préinstallé pour tous les SKU est le logiciel le plus populaire de Red Hat. OpenShift, une plate-forme K8s de classe entreprise dotée d'une automatisation complète pour gérer un déploiement K8. Red Hat est un grand supporter et acteur de la communauté K8s, et OpenShift est bien considéré par la communauté. OpenShift permet non seulement une gestion au niveau du système, mais également un approvisionnement en libre-service pour les équipes de développement. L'un des avantages d'OpenShift est que si vous décidez d'utiliser des ressources de cloud public, vous pouvez utiliser les mêmes workflows d'interface. C'est énorme, car cela réduit la courbe d'apprentissage et peut éviter les erreurs dues à une modification des flux de travail.
En bref, OpenShift est un produit très mature car il a été développé à l'origine il y a plus de dix ans et a été la plate-forme en tant que service (PaaS) de Red Hat pendant cette période, et est entièrement open source. Ses composants logiciels sont basés sur une pile hautement organisée qui utilise les composants les meilleurs et les plus populaires. Pour l'orchestration et la planification, il utilise K8 couplé à Docker pour l'exécution du conteneur et, bien sûr, Red Hat pour le système d'exploitation.
Un composant clé de la pile logicielle est OpenShift Container Platform (OCP) et Red Hat Enterprise Linux CoreOS (RHCOS), tous deux fournis avec CoreOS (une société acquise par Red Hat en 2018).
RHCOS est une version simplifiée de Red Hat Enterprise Linux spécialement conçue pour l'utilisation de conteneurs. OCP est une plate-forme en tant que service (PaaS) conçue pour les conteneurs Linux qui est orchestrée et gérée par K8s. Les deux ont été entièrement testés par Red Hat et sont largement utilisés sur le terrain. Ce sont des ingrédients clés pour réduire les coûts de bare-metal de cette solution.
Pour accélérer le développement et le déploiement en cours de route, OpenShift inclut le framework Operator. Un opérateur dans le langage K8 est un logiciel qui encapsule les connaissances humaines nécessaires pour déployer et gérer une application sur K8. L'Operator Framework est un ensemble d'outils et de composants K8 qui facilitent le développement de l'opérateur et la gestion centralisée sur un cluster multi-tenant. OpenShift a des opérateurs pour des applications populaires telles que Redis et Cassandra. En utilisant des opérateurs, un temps et une frustration considérables peuvent être économisés lors du déploiement d'une application, quel que soit le niveau de compétence de la personne qui la déploie.
Compositeur SuperCloud
L'un des joyaux cachés de Supermicro est Compositeur SuperCloud (SCC), un volet unique qui vous permet de surveiller et de gérer des serveurs et de déployer des systèmes d'exploitation sur l'ordinateur. Il dispose d'une API qui permet aux autres d'utiliser son intégration compatible avec Redfish, et il utilise des gammes allant de la gestion de l'alimentation à la gestion des actifs. Cela fait partie de la sauce secrète qui complète la pile de solutions en fournissant un support au niveau matériel.
Les prérequis pour le cluster compact de Supermicro sont similaires à l'installation OpenShift standard de Red Hat. Ces prérequis comprennent, mais sans s'y limiter, les éléments suivants :
- S'assurer que la connectivité réseau est en place
- Configurer ou installer des équilibreurs de charge pour l'API et Ingress
- Entrées DNS en place pour le cluster
- Tous les outils CLI dont vous pourriez avoir besoin
- Réservation d'adresse DHCP ou utilisation d'adresses IP statiques
Le cluster compact est simple à provisionner si toutes les conditions préalables sont remplies. À l'avenir, Supermicro prévoit de publier un Playbook Ansible pour aider à orchestrer le processus de configuration, y compris la configuration HW RAID 1 pour les disques de démarrage NVMe M.2 et l'installation du cluster OpenShift. Essentiellement, cela aidera à activer le provisionnement sans contact, que nous ne voyons généralement que chez les ISV avec des appliances OEM.
Le nœud D est physiquement situé dans le boîtier 2U mais a été isolé dans un réseau BMC séparé pour les administrateurs Supermicro qui soutiennent activement le programme JumpStart. Ce nœud dispose d'une carte réseau de 1 Go pour le « pont de provisionnement » pour la machine virtuelle SCC. Basé sur la topologie du réseau, le programme JumpStart permet aux utilisateurs distants d'accéder en toute sécurité à la machine virtuelle SCC et au cluster OpenShift pour explorer les capacités du cluster, y compris une démo de vidéo à la demande exécutée sur un pod. Le workflow de démonstration est illustré ci-dessous.
Supermicro Rack Plug-and-Play Cloud Programme de démarrage
Investir dans une nouvelle solution s'accompagne toujours d'incertitudes concernant les compatibilités de la charge de travail et du flux de travail. Pour apaiser ces craintes, Supermicro a mis en place un solide Début de saut Programme qui permet aux clients potentiels d'avoir une chance d'essayer la solution avant de l'acheter.
Coût
Les clouds publics ont prospéré sur l'idée fausse générale d'être moins chers que les déploiements sur site ; cependant, dans de nombreuses situations, posséder le matériel est plus intéressant lorsque l'on compare son système de tarification stable par rapport au coût permanent associé à une solution cloud. Oui, les fournisseurs de cloud ont l'avantage de l'échelle où ils peuvent amortir le coût de leur personnel d'exploitation sur des milliers de nœuds. Cependant, Supermicro a atténué ce problème en utilisant OpenShift, où Red Hat a pris en charge le test et la maintenance de la solution. Cela signifie que les clients de Supermicro n'ont pas à valider les mises à jour et les correctifs pour leurs systèmes, ce qui peut être un processus long et donc coûteux.
La stabilité des prix est également un facteur qui joue en faveur de Supermicro. Il y a certainement plus d'une histoire d'horreur où un consommateur de cloud public a dépassé son budget en consommant trop de ressources. La réalité est qu'avec une solution hautement automatisée comme K8s, une simple mauvaise configuration peut générer une foule d'applications qui consomment des ressources de cloud public. En revanche, avec une solution sur site, ce n'est tout simplement pas possible.
Non seulement cette solution est-elle compétitive par rapport aux clouds publics, mais Supermicro propose d'autres suggestions pour réduire les coûts, telles que l'exécution d'un abonnement bare-metal de Red Hat Open Data Foundation (ODF) plutôt que de l'exécuter sur un hyperviseur car il est généralement moins cher. et évite une taxe d'hyperviseur.
Nous avons demandé à Supermicro comment les clients pouvaient acheter OpenShift (le composant logiciel de leur solution) et ils ont répondu qu'il pouvait être inclus sur une seule facture de leur part ou que les clients pouvaient l'acheter directement auprès de Red Hat.
Supermicro a eu la gentillesse de nous fournir quelques chiffres concernant la différence de coût lors du déploiement d'OpenShift sur un système nu ou de l'utilisation d'un hyperviseur. Nous avons été surpris de voir combien d'argent pouvait être économisé en l'exécutant sur un système nu par rapport à un hyperviseur. Comme les applications K8 ont besoin de stockage, ils ont également inclus une estimation selon laquelle seuls 4 cœurs pour les applications qui ont besoin d'un système de fichiers, bloquent le stockage du stockage d'objets.
Les chiffres montrent qu'il peut être 3 à 9 fois plus rentable d'exécuter OpenShift sur un système nu que de l'exécuter sur un hyperviseur en fonction de la quantité de ressources de calcul et de stockage requises par cluster. Deux scénarios ont été analysés pour estimer les économies de coûts. Dans le bas du spectre, 16 abonnements OCP (32 cœurs) et 2 ODF (4 cœurs) ont été pris en compte. Dans le haut du spectre, les 64 cœurs par nœud ont été pris en compte à la fois pour le calcul et le stockage. Chaque nœud peut potentiellement prendre en charge 250 pods par défaut. Supermicro recommande de planifier soigneusement les déploiements OpenShift. Un bon endroit pour commencer est ceci Document de planification OpenShift 4.8.
Gouvernance des Données
La localisation des données est un sujet délicat. De nombreuses entreprises et gouvernements ont des réglementations très strictes sur l'endroit où les données doivent résider. Avec une solution sur site, vous et tous les auditeurs pouvez être assurés, même au point d'imposer les mains, où les données résident. L'accès physique au stockage dans un cloud public n'est tout simplement pas possible, point final.
Conclusion
Supermicro a identifié un marché et a créé une solution fiable et abordable pour le combler, comme il l'a souvent fait dans le passé. Dans ce cas, le marché est pour un cluster K8s sur site utilisant les processeurs Xeon de troisième génération éprouvés d'Intel pour la fiabilité en association avec Intel Optane PMem pour contenir les coûts sans affecter les performances et le logiciel K8s éprouvé de Red Hat. Ces solutions prédéfinies permettent aux clients de déployer rapidement un cluster K8S car ces solutions proviennent de Supermicro pré-architecturées, validées et testées.
Leur solution peut être déployée en quelques jours plutôt qu'en semaines qu'il faudrait normalement pour déployer une solution autonome, et comme la solution de Supermicro a été largement testée pour la compatibilité, vous ne rencontrerez aucun problème de temps ou de coût qui tend survenir lors du déploiement de nouvelles technologies. En parlant de coûts, le modèle de tarification de la solution de Supermicro évite le choc des autocollants qui peut survenir lors de l'utilisation d'un cloud public.
Quels que soient vos besoins, Supermicro a développé une solution qui vous couvre ; du SKU Edge conçu pour les travaux Edge AI/ML ou les petites équipes de développement, au SKU Extreme conçu pour les centres de données régionaux et centraux pour les charges de travail de production qui peuvent être utilisées pour remplacer les déploiements de cloud public.
Pour obtenir plus d'informations sur la solution K8s de Supermicro, vous pouvez visiter leur portail web ici.
Jetez un coup d'œil au Programme de démarrage pour vous familiariser avec cette solution.
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