Quando si pensa a Kubernetes (K8), i termini che spesso vengono in mente hanno a che fare con ambienti su larga scala come “scala cloud”, “espandibilità illimitata” e persino “enorme”. Tuttavia, la realtà è che una parte significativa del mondo IT deve iniziare con ambienti K8 molto più piccoli per lo sviluppo e la produzione. Per fornire comodità, flessibilità e scalabilità a livello di cloud, nonché per ottenere vantaggi in termini di costi per l'infrastruttura cloud ibrida e in sede, Supermicro ha introdotto una soluzione chiavi in mano che utilizza il proprio hardware leader del settore abbinato a prodotti top di gamma integrazione software di linea. In questo articolo, esamineremo cosa comprende questa soluzione Plug and Play Supermicro Rack, come funziona e gli aspetti economici derivanti dalla gestione di una piattaforma K8s interna rispetto a una basata su cloud.
Quando si pensa a Kubernetes (K8), i termini che spesso vengono in mente hanno a che fare con ambienti su larga scala come “scala cloud”, “espandibilità illimitata” e persino “enorme”. Tuttavia, la realtà è che una parte significativa del mondo IT deve iniziare con ambienti K8 molto più piccoli per lo sviluppo e la produzione. Per fornire comodità, flessibilità e scalabilità a livello di cloud, nonché per ottenere vantaggi in termini di costi per l'infrastruttura cloud ibrida e in sede, Supermicro ha introdotto una soluzione chiavi in mano che utilizza il proprio hardware leader del settore abbinato a prodotti top di gamma integrazione software di linea. In questo articolo, esamineremo cosa comprende questa soluzione Plug and Play Supermicro Rack, come funziona e gli aspetti economici derivanti dalla gestione di una piattaforma K8s interna rispetto a una basata su cloud.
Infrastruttura cloud plug-and-play per rack Supermicro
I quattro componenti che compongono qualsiasi installazione di K8 sono elaborazione, archiviazione, rete e software. Per raggiungere il maggior numero possibile di clienti, Supermicro ha progettato diversi sistemi e configurazioni a livello di rack basati su questo programma. L'hardware di questa soluzione sfrutta le collaudate CPU Xeon di terza generazione di Intel e Optane Persistent Memory (PMem), di cui parleremo più avanti. L'architettura della loro soluzione è composta da diverse classificazioni di nodi di calcolo che seguono la classificazione standard del settore:
- Nodo Bastion e VM SCC abilitare la distribuzione, è stato effettuato il provisioning di un nodo bastion su un nodo per eseguire l'installazione di OpenShift. Il nodo bastion esegue Red Hat Enterprise Linux per ospitare gli script, i file e gli strumenti per effettuare il provisioning del cluster compatto. Questo nodo alimenta anche una VM per ospitare SuperCloud Composer per gestire e monitorare il cluster OpenShift.
- Nodo principale fornisce una piattaforma altamente disponibile e resiliente per il server API, il server di gestione del controller, ecc. Per gestire il cluster K8 e pianificarne il funzionamento, sono necessari più nodi master per garantire che il cluster K8 non abbia un singolo punto di errore.
- Nodo infrastrutturale (Infra). isola i carichi di lavoro dell'infrastruttura per consentire la separazione e l'astrazione per scopi di manutenzione e gestione.
- Nodo dell'applicazione esegue le applicazioni containerizzate.
- Nodo OpenShift Data Foundation (ODF). (precedentemente noto come OpenShift Container Storage [OCS]) ospita lo storage definito dal software (SDS) che fornisce ai dati un luogo persistente in cui vivere mentre i contenitori girano su e giù e attraverso gli ambienti. ODF supporta anche l'archiviazione di file, blocchi o oggetti.
Supermicro ha progettato un cluster compatto a 3 nodi basato sul suo X12 BigTwin e ha incluso i sistemi X12 Ultra per offrire capacità di archiviazione aggiuntiva per il programma JumpStart, di cui parleremo in questo articolo. Per un cluster entry-level, lo storage Ceph non è richiesto.
L'X12 BigTwin è un sistema 2U a 4 nodi con doppi processori Intel Xeon Platinum 6338N. Contiene 72 core di elaborazione Intel, Intel Optane PMem da 4 TB, 512 GB di memoria DDR4 e 184 TB di spazio di archiviazione supportato da NVMe per nodo. Per la connettività, dispone di interfacce da 100 Gb per NVMe-oF, che supportano l'archiviazione persistente su 3 nodi e 25 Gb per interfacciarsi con il cluster di archiviazione di oggetti. Tre dei server X12 Ultra sono nodi di storage che possono avere fino a 1.1 PB di storage di oggetti ciascuno e fino a 80 core di calcolo. Uno dei settori verticali particolarmente adatti per questa soluzione è quello dei media e dell'intrattenimento per lo streaming video, la distribuzione di contenuti e scopi di analisi.
Come accennato in precedenza, il sistema BigTwin utilizza Intel Optane PMem Serie 200 e la tradizionale memoria DDR4. In questo modo, Supermicro può aumentare la capacità di memoria nel modo più economico possibile, poiché Optane PMem costa circa la metà di DDR4 (per GB).
Va notato che l'X12 BigTwin ha un design condiviso di alimentazione e raffreddamento per ridurre l'OPEX. Supermicro ha condiviso con noi un caso d'uso specifico relativo a uno dei suoi clienti nel settore finanziario. Sono stati in grado di riscontrare un risparmio energetico di oltre il 20% con i sistemi X12 BigTwin rispetto ai sistemi X12 1U, poiché il sistema BigTwin consumava solo 675 W di potenza rispetto ai 980 W assorbiti dal sistema X12 1U durante l'esecuzione dello stesso carico di lavoro.
I grandi sistemi non sono per tutti e il cluster compatto di Supermicro è ideale per le organizzazioni che cercano un ambiente DevOps entry-level, pronto per l'implementazione. Supermicro offre un programma di accesso remoto gratuito chiamato Rack Plug and Play JumpStart per il cluster compatto affinché IT e sviluppatori possano testare i propri flussi di lavoro e valutare usabilità e prestazioni. L'X12 BigTwin può essere personalizzato per espandere l'archiviazione di oggetti con SYS-620BT-DNC8R, una SKU 2U a 2 nodi con supporto per unità SAS/SATA da 3.5". Con questa configurazione, le interfacce da 100 Gb potrebbero non essere necessarie per ottimizzare le prestazioni per dollaro. Il cluster compatto è disponibile anche come soluzione rack totale con Red Hat OpenShift preinstallato, di cui parleremo più approfonditamente in questo articolo.
Qualora le esigenze dovessero ridursi o aumentare, Supermicro dispone di architetture di riferimento per soluzioni di data center Edge, regionali e core che facilitano la scalabilità in base alla capacità necessaria.
Supermicro ha progettato altre quattro configurazioni Rack Plug and Play: Edge, Performance, High Density ed Extreme (in ordine dal numero minore a quello maggiore di core di elaborazione Intel).
Pratico plug and play del cloud Supermicro Rack
Per avere un'idea migliore dell'hardware fornito con ciascuna configurazione, abbiamo esaminato la distinta base per Edge (SKU:SRS-OPNSHFT-3N), che è composto da tre nodi master, tre nodi applicativi e tre nodi ODF co-localizzati. Per ridurre al minimo il numero di nodi, i nodi dell'infrastruttura vengono omessi e i loro compiti sono suddivisi tra gli altri nodi.
Questa soluzione ha 72 core di elaborazione Intel, 768 GB di RAM e 138 TB di spazio di archiviazione (di cui 46 TB di spazio di archiviazione NVMe). Per l'interconnettività ridondante, dispone di una doppia rete da 10 Gb (quattro in totale) sia per la gestione che per lo scambio dei dati tramite doppi switch SX350X-12. Tutto questo occupa solo 6U di spazio rack e può essere alimentato da due circuiti elettrici standard da 120 V, che comunemente si trovano in un ufficio o in una casa.
Supermicro prevede che il caso d'uso per la propria configurazione edge sia l'esecuzione di AI/ML all'edge e con mercati target nei settori della vendita al dettaglio, della sanità, della produzione e dell'energia. Riteniamo inoltre che ciò rappresenterebbe un'ottima soluzione a basso costo per piccoli team di sviluppo e reti di distribuzione di contenuti distribuiti.
La distinta base per lo SKU Performance (SRS-OPNSHFT-10) è composta da tre nodi master, tre nodi Infra co-localizzati, tre nodi applicativi e tre nodi ODF. Questa soluzione ha 288 core di elaborazione Intel, 3 TB di RAM e 138 TB di spazio di archiviazione NVMe. Per l'interconnettività ridondante, dispone di una rete da 1 Gb (quattro in totale) per la gestione e di una rete quadrupla da 25 Gb per i dati che vengono scambiati tramite due switch SX350X-12, con il traffico di gestione che viene passato attraverso uno switch SSE-G3648BR. Tutto ciò occupa 42U di spazio rack.
La SKU ad alta densità (SRS-OPNSHFT-20) ha 336 core di calcolo Intel con 3 TB di RAM e 18 nodi. Questa soluzione SuperRack ad alta densità è la versione scalabile del cluster compatto ma utilizza due SYS-220BT-HNTR (sistema 2U a 4 nodi) per controller e nodi infrastrutturali e SYS-620BT-DNC8R (sistema 2U a 2 nodi) come nodi dell'applicazione.
Per andare ancora oltre, la SKU Extreme (SRS-OPNSHFT-30) ha 640 core di elaborazione Intel con 8 TB di RAM e 22 nodi. Ecco i specifiche complete di tutti e quattro gli SKU Supermicro.
Software plug-and-play per rack Supermicro
Il software preinstallato per tutti gli SKU è il più popolare di Red Hat OpenShift, una piattaforma K8 di livello aziendale dotata di automazione full-stack per gestire una distribuzione K8. Red Hat è un grande sostenitore e attore della comunità K8 e OpenShift è ben considerato dalla comunità. OpenShift non solo consente la gestione a livello di sistema, ma anche il provisioning self-service per i team di sviluppo. Uno dei vantaggi di OpenShift è che se decidi di dover utilizzare le risorse del cloud pubblico, puoi utilizzare gli stessi flussi di lavoro dell'interfaccia. Questo è enorme, poiché riduce la curva di apprendimento e può prevenire errori dovuti a un cambiamento nei flussi di lavoro.
In breve, OpenShift è un prodotto molto maturo poiché è stato originariamente sviluppato più di dieci anni fa e durante quel periodo è stato il Platform-as-a-Service (PaaS) di Red Hat ed è interamente open source. I suoi componenti software si basano su uno stack altamente curato che utilizza i componenti migliori e più popolari. Per l'orchestrazione e la pianificazione, utilizza K8 accoppiati a Docker per il runtime del contenitore e, ovviamente, Red Hat per il sistema operativo.
Un componente chiave nello stack software è OpenShift Container Platform (OCP) e Red Hat Enterprise Linux CoreOS (RHCOS), entrambi forniti con CoreOS (una società acquisita da Red Hat nel 2018).
RHCOS è una versione ridotta di Red Hat Enterprise Linux progettata specificamente per l'uso in contenitori. OCP è una piattaforma distribuita come servizio (PaaS) creata per contenitori Linux orchestrata e gestita da K8. Entrambi sono stati completamente testati da Red Hat e sono ampiamente utilizzati sul campo. Questi sono gli ingredienti chiave per ridurre i costi bare metal di questa soluzione.
Per accelerare lo sviluppo e l'implementazione lungo il percorso, OpenShift include il framework Operator. Un operatore nel gergo di K8 è un software che incapsula la conoscenza umana necessaria per distribuire e gestire un'applicazione su K8. L'Operator Framework è un insieme di strumenti e componenti K8 che aiutano nello sviluppo dell'operatore e nella gestione centralizzata su un cluster multi-tenant. OpenShift dispone di operatori per applicazioni popolari come Redis e Cassandra. Utilizzando gli operatori è possibile risparmiare molto tempo e frustrazione durante la distribuzione di un'applicazione, indipendentemente dal livello di abilità della persona che la distribuisce.
Compositore SuperCloud
Uno dei gioielli nascosti di Supermicro è Compositore SuperCloud (SCC), un unico pannello di controllo che consente di monitorare e gestire i server e distribuire i sistemi operativi sul computer. Ha un'API che consente ad altri di utilizzare la sua integrazione compatibile con Redfish e spazia dalla gestione dell'alimentazione alla gestione delle risorse. Questo fa parte della salsa segreta che completa lo stack di soluzioni fornendo supporto a livello hardware.
I prerequisiti per il cluster compatto di Supermicro sono simili all'installazione standard di OpenShift di Red Hat. Questi prerequisiti includono, ma non sono limitati a, quanto segue:
- Garantire che la connettività di rete sia attiva
- Configura o installa bilanciatori del carico per API e Ingress
- Voci DNS presenti per il cluster
- Tutti gli strumenti CLI di cui potresti aver bisogno
- Prenotazione dell'indirizzo DHCP o utilizzo di IP statici
Il provisioning del cluster compatto è semplice se vengono soddisfatti tutti i prerequisiti. In futuro, Supermicro prevede di rilasciare un Ansible Playbook per aiutare a orchestrare il processo di installazione, inclusa la configurazione HW RAID 1 per le unità di avvio NVMe M.2 e l'installazione del cluster OpenShift. In sostanza, ciò aiuterà a abilitare il provisioning zero-touch, che in genere vediamo solo dagli ISV con dispositivi OEM.
Il nodo D si trova fisicamente all'interno dell'enclosure 2U ma è stato isolato in una rete BMC separata per gli amministratori Supermicro che supportano attivamente il programma JumpStart. Questo nodo ha una scheda NIC da 1 Gb per il "Provisioning Bridge" per la VM SCC. In base alla topologia di rete, il programma JumpStart consente agli utenti remoti di accedere in modo sicuro alla VM SCC e al cluster OpenShift per esplorare le funzionalità del cluster, inclusa una demo Video-on-Demand in esecuzione su un Pod. Il flusso di lavoro demo è illustrato di seguito.
Supermicro Rack Plug and Play Cloud Programma Jumpstart
Investire in una nuova soluzione comporta sempre incertezze relative al carico di lavoro e alla compatibilità del flusso di lavoro. Per alleviare questi timori, Supermicro ha creato un solido inizio di salto Programma che consente ai potenziali clienti di avere la possibilità di provare la soluzione prima di acquistarla.
Costi
I cloud pubblici hanno prosperato grazie all’idea sbagliata che fossero meno costosi delle implementazioni on-premise; tuttavia, in molte situazioni, possedere l'hardware è più interessante se si confronta il suo schema di prezzi stabili con il costo costante associato a una soluzione cloud. Sì, i fornitori di servizi cloud hanno il vantaggio della scalabilità in quanto possono ammortizzare il costo del personale operativo su migliaia di nodi. Tuttavia, Supermicro ha mitigato questo problema utilizzando OpenShift mentre Red Hat si è assunta l'onere di testare e mantenere la soluzione. Ciò significa che i clienti Supermicro non devono convalidare aggiornamenti e patch per i loro sistemi, il che può essere un processo lungo e quindi costoso.
Anche la stabilità dei prezzi è un fattore che gioca a favore di Supermicro. Esiste sicuramente più di una storia dell'orrore in cui un utente del cloud pubblico ha speso oltre il proprio budget consumando eccessivamente le risorse. La realtà è che con una soluzione altamente automatizzata come K8s, una semplice configurazione errata può generare una serie di applicazioni che consumano risorse del cloud pubblico. Con una soluzione on-premise, invece, questo semplicemente non è possibile.
Non solo questa soluzione è competitiva in termini di costi con i cloud pubblici, ma Supermicro offre altri suggerimenti per ridurre i costi, come l'esecuzione di un abbonamento bare metal di Red Hat Open Data Foundation (ODF) anziché eseguirlo su un hypervisor poiché di solito è meno costoso ed evita una tassa sugli hypervisor.
Abbiamo chiesto a Supermicro come i clienti possono acquistare OpenShift (il componente software nella loro soluzione) e ci hanno detto che potrebbe essere incluso in un'unica fattura da loro oppure che i clienti potrebbero acquistarlo direttamente da Red Hat.
Supermicro è stata così gentile da elaborare per noi alcuni numeri riguardanti la differenza di costo quando si distribuisce OpenShift su bare metal o si utilizza un hypervisor. Siamo rimasti sorpresi nel vedere quanti soldi si potrebbero risparmiare eseguendo il sistema bare metal anziché su un hypervisor. Poiché le applicazioni K8 necessitano di spazio di archiviazione, hanno anche incluso una stima che solo 4 core per le applicazioni che necessitano di un file system bloccano l'archiviazione dell'archiviazione di oggetti.
I numeri mostrano che potrebbe essere da 3 a 9 volte più conveniente eseguire OpenShift su bare metal rispetto a eseguirlo su un hypervisor, a seconda della quantità di risorse di elaborazione e storage richieste per cluster. Sono stati analizzati due scenari per stimare il risparmio sui costi. Nella fascia bassa dello spettro, sono stati presi in considerazione 16 abbonamenti OCP (32 core) e 2 ODF (4 core). Nella fascia alta dello spettro, tutti i 64 core per nodo sono stati presi in considerazione sia per il calcolo che per lo storage. Ogni nodo può potenzialmente supportare 250 pod per impostazione predefinita. Supermicro consiglia di pianificare attentamente le implementazioni di OpenShift. Un buon punto di partenza è questo Documento di pianificazione di OpenShift 4.8.
Data Governance
La località dei dati è un argomento delicato. Molte aziende e governi hanno normative molto severe su dove devono risiedere i dati. Con una soluzione on-premise, tu e tutti i revisori potete essere certi, fino al punto di dover imporre le vostre mani, dove risiedono i dati. L'accesso fisico allo storage in un cloud pubblico semplicemente non è possibile: punto, fine della storia.
Conclusione
Supermicro ha identificato un mercato e ha creato una soluzione affidabile e conveniente per riempirlo, come ha spesso fatto in passato. In questo caso, il mercato è per un cluster K8 on-premise che utilizzi i collaudati processori Xeon di terza generazione di Intel per l'affidabilità in associazione con Intel Optane PMem per contenere i costi senza influire sulle prestazioni e il collaudato software K8s di Red Hat. Queste soluzioni predefinite consentono ai clienti di implementare rapidamente un cluster K8S poiché queste soluzioni provengono da Supermicro pre-architettate, convalidate e testate.
La loro soluzione può essere implementata in pochi giorni anziché nelle settimane normalmente necessarie per implementare una soluzione personalizzata e, poiché la soluzione di Supermicro è stata ampiamente testata per verificarne la compatibilità, non incorrerai in alcun problema di tempo o di riduzione dei costi che tende a verificarsi durante l’implementazione della nuova tecnologia. Parlando di costi, il modello di prezzo della soluzione di Supermicro previene lo shock adesivo che può verificarsi quando si utilizza un cloud pubblico.
Non importa quali siano le tue esigenze, Supermicro ha sviluppato una soluzione che ti copre; dallo SKU Edge progettato per lavori edge AI/ML o piccoli team di sviluppo, allo SKU Extreme progettato per data center regionali e core per carichi di lavoro di produzione che possono essere utilizzati per sostituire le distribuzioni di cloud pubblico.
Per ottenere maggiori informazioni sulla soluzione K8s di Supermicro, puoi visitare il loro portale web qui.
Guarda la Programma Jumpstart per toccare con mano questa soluzione.
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