Home Enterprise Supermicro Rack Plug en Play Cloud OpenShift/K8s Clusters

Supermicro Rack Plug en Play Cloud OpenShift/K8s Clusters

by Tom Fenton

Als je aan Kubernetes (K8s) denkt, hebben termen die vaak in je opkomen te maken met grootschalige omgevingen zoals 'cloud-schaal', 'onbeperkte uitbreidbaarheid' en zelfs 'gigantisch'. De realiteit is echter dat een aanzienlijk deel van de IT-wereld moet beginnen met veel kleinere K8S-omgevingen voor ontwikkeling en productie. Om gemak, flexibiliteit en schaalbaarheid op cloudniveau te bieden, en om kostenvoordeel te behalen voor on-premises en hybride cloudinfrastructuur, heeft Supermicro een kant-en-klare oplossing geïntroduceerd die gebruikmaakt van hun toonaangevende hardware in combinatie met top-of-the -lijn software-integratie. In dit artikel zullen we kijken naar wat deze Supermicro Rack Plug and Play-oplossing inhoudt, hoe het werkt en de economie van het runnen van een intern K8s-platform versus een cloudgebaseerd platform.

Als je aan Kubernetes (K8s) denkt, hebben termen die vaak in je opkomen te maken met grootschalige omgevingen zoals 'cloud-schaal', 'onbeperkte uitbreidbaarheid' en zelfs 'gigantisch'. De realiteit is echter dat een aanzienlijk deel van de IT-wereld moet beginnen met veel kleinere K8S-omgevingen voor ontwikkeling en productie. Om gemak, flexibiliteit en schaalbaarheid op cloudniveau te bieden, en om kostenvoordeel te behalen voor on-premises en hybride cloudinfrastructuur, heeft Supermicro een kant-en-klare oplossing geïntroduceerd die gebruikmaakt van hun toonaangevende hardware in combinatie met top-of-the -lijn software-integratie. In dit artikel zullen we kijken naar wat deze Supermicro Rack Plug and Play-oplossing inhoudt, hoe het werkt en de economie van het runnen van een intern K8s-platform versus een cloudgebaseerd platform.

Supermicro Rack Plug en Play 2U-server

Supermicro Rack Plug en Play cloudinfrastructuur

De vier componenten waaruit elke K8s-installatie bestaat, zijn rekenkracht, opslag, netwerken en software. Om zoveel mogelijk klanten te bereiken, heeft Supermicro verschillende configuraties op systeem- en rackniveau ontworpen op basis van dit programma. De hardware voor deze oplossing maakt gebruik van Intel's bewezen derde generatie Xeon CPU's en Optane Persistent Memory (PMem), waar we later op terugkomen. De architectuur voor hun oplossing bestaat uit verschillende classificaties van rekenknooppunten die de industriestandaardclassificatie volgen:

  • Bastion-knooppunt en SCC-VM om de implementatie in te schakelen, werd een bastionknooppunt ingericht op één knooppunt om de OpenShift-installatie uit te voeren. Het bastionknooppunt voert Red Hat Enterprise Linux uit om de scripts, bestanden en tools te hosten om het compacte cluster in te richten. Dit knooppunt drijft ook een VM aan om SuperCloud Composer te hosten om het OpenShift-cluster te beheren en te bewaken.
  • Master Node biedt een zeer beschikbaar en veerkrachtig platform voor de API-server, controllermanager-server, enz. Om het K8s-cluster te beheren en de werking ervan te plannen, zijn meerdere masternodes vereist om ervoor te zorgen dat het K8s-cluster geen enkel storingspunt heeft.
  • Infrastructuur (Infra) Knooppunt isoleert infrastructuurworkloads om scheiding en abstractie mogelijk te maken voor onderhouds- en beheerdoeleinden.
  • Toepassingsknooppunt voert de gecontaineriseerde applicaties uit.
  • OpenShift Data Foundation-knooppunt (ODF). (voorheen bekend als OpenShift Container Storage [OCS]) host de softwaregedefinieerde opslag (SDS) die gegevens een permanente plek geeft om te leven terwijl containers op en neer draaien en in verschillende omgevingen. ODF ondersteunt ook bestands-, blok- of objectopslag.

Supermicro heeft een compact cluster met 3 knooppunten ontworpen op basis van hun X12 BigTwin en heeft X12 Ultra-systemen toegevoegd om extra opslagcapaciteit te bieden voor het JumpStart-programma, dat we in dit artikel zullen behandelen. Voor een cluster op instapniveau is Ceph-opslag niet vereist.

De X12 BigTwin is een 2U 4-node systeem met dual Intel Xeon Platinum 6338N processors. Het bevat 72 Intel-rekenkernen, 4 TB Intel Optane PMem, 512 GB DDR4-geheugen en 184 TB door NVMe ondersteunde opslag per node. Voor connectiviteit heeft het 100 Gb-interfaces voor de NVMe-oF, die persistente opslag over 3 knooppunten ondersteunt en 25 Gb om te communiceren met het objectopslagcluster. Drie van de X12 Ultra-servers zijn opslagknooppunten die elk tot 1.1 PB aan objectopslag kunnen hebben en tot 80 rekenkernen. Een van de branches die bij uitstek geschikt zijn voor deze oplossing is media en entertainment voor videostreaming, contentlevering en analysedoeleinden.

Supermicro Rack Plug en Play hardwarediagram

Zoals hierboven vermeld, gebruikt het BigTwin-systeem Intel Optane PMem Series 200 en traditioneel DDR4-geheugen. Door dit te doen, kan Supermicro de geheugencapaciteit zo economisch mogelijk vergroten, aangezien Optane PMem ongeveer de helft kost van DDR4 (per GB).

Opgemerkt moet worden dat de X12 BigTwin een gedeeld stroom- en koelontwerp heeft om OPEX te verminderen. Supermicro deelde een specifieke use case met ons over een van hun klanten in de financiële sector. Ze konden een energiebesparing van meer dan 20% zien met de X12 BigTwin-systemen in vergelijking met hun X12 1U-systemen, aangezien het BigTwin-systeem slechts 675 W aan stroom verbruikte in vergelijking met de 980 W die het X12 1U-systeem verbruikte bij dezelfde werklast.

Grote systemen zijn niet voor iedereen geschikt en het compacte cluster van Supermicro is ideaal voor organisaties die op zoek zijn naar een instapklare DevOps-omgeving die klaar is om te worden geïmplementeerd. Supermicro biedt een gratis programma voor externe toegang, Rack Plug and Play JumpStart genaamd, voor het compacte cluster voor IT en ontwikkelaars om hun workflows te testen en de bruikbaarheid en prestaties te beoordelen. De X12 BigTwin kan worden aangepast om objectopslag uit te schalen met SYS-620BT-DNC8R, een 2U 2-Node SKU met ondersteuning voor 3.5-inch SAS/SATA-schijven. Met deze configuratie zijn 100 Gb-interfaces mogelijk niet nodig om de prestaties per dollar te optimaliseren. Het compacte cluster is ook beschikbaar als totale rackoplossing met vooraf geïnstalleerde Red Hat OpenShift, waarover we in dit artikel meer zullen vertellen.

Supermicro Rack Plug en Play-servers

Mocht de behoefte kleiner of groter worden, dan heeft Supermicro referentiearchitecturen voor Edge-, Regionale en Core-datacenteroplossingen die het eenvoudig maken om op te schalen naar de benodigde capaciteit.

Supermicro heeft vier andere Rack Plug and Play-configuraties ontworpen: Edge, Performance, High Density en Extreme (in volgorde van het minste tot het grootste aantal Intel-rekenkernen).

Supermicro Rack Plug en Play Cloud Hands-On

Om een ​​beter idee te krijgen van de hardware die bij elke configuratie wordt geleverd, hebben we gekeken naar de BOM voor de Edge (SKU:SRS-OPNSHFT-3N), die is samengesteld uit drie hoofdknooppunten, drie toepassingsknooppunten en drie ODF-knooppunten op dezelfde locatie. Om het aantal knooppunten te minimaliseren, worden infrastructuurknooppunten weggelaten en worden hun taken over de andere knooppunten verdeeld.

Deze oplossing heeft 72 Intel-rekenkernen, 768 GB RAM en 138 TB opslag (waarvan 46 TB NVMe-opslag). Voor redundante interconnectiviteit heeft het een dubbel 10Gb-netwerk (vier in totaal) voor zowel beheer als gegevensoverdracht via dubbele SX350X-12-switches. Dit alles neemt slechts 6U rackruimte in beslag en kan worden gevoed door twee standaard 120V elektrische circuits, die gewoonlijk in een kantoor of thuis te vinden zijn.

Supermicro stelt zich de use-case voor hun edge-configuratie voor als het uitvoeren van AI/ML aan de edge en met doelmarkten in de detailhandel, gezondheidszorg, productie en energie. We zijn ook van mening dat dit een prima goedkope oplossing zou zijn voor kleine ontwikkelteams en gedistribueerde netwerken voor het leveren van inhoud.

De BOM voor de Performance SKU (SRS-OPNSHFT-10) bestaat uit drie hoofdknooppunten, drie co-located Infra-knooppunten, drie toepassingsknooppunten en drie ODF-knooppunten. Deze oplossing heeft 288 Intel-rekenkernen, 3 TB RAM en 138 TB NVMe-opslag. Voor redundante interconnectiviteit heeft het 1Gb-netwerken (vier in totaal) voor beheer en een viervoudig 25Gb-netwerk voor gegevens dat wordt geschakeld via dubbele SX350X-12-switches, waarbij het beheerverkeer wordt geleid via een SSE-G3648BR-switch. Dit alles neemt 42U rackruimte in beslag.

De High-Density SKU (SRS-OPNSHFT-20) heeft 336 Intel-rekenkernen met 3 TB RAM en 18 knooppunten. Deze High-Density SuperRack-oplossing is de uitgeschaalde versie van het compacte cluster, maar gebruikt twee SYS-220BT-HNTR (2U 4-Node-systeem) voor controller- en infrastructuurknooppunten, en SYS-620BT-DNC8R (2U 2-Node-systeem) als de toepassingsknooppunten.

Om nog verder te gaan, heeft de Extreme SKU (SRS-OPNSHFT-30) 640 Intel-rekenkernen met 8 TB RAM en 22 knooppunten. Hier zijn de volledige specificaties van alle vier Supermicro SKU's.

Plug-and-play-software voor Supermicro-racks

De software die voorgeïnstalleerd is voor alle SKU's is zeer populair bij Red Hat OpenShift, een K8s-platform van ondernemingsklasse met full-stack automatisering om een ​​K8-implementatie te beheren. Red Hat is een groot voorstander en speler in de K8s-gemeenschap, en OpenShift staat goed aangeschreven bij de gemeenschap. OpenShift maakt niet alleen beheer op systeemniveau mogelijk, maar biedt ook zelfbediening voor ontwikkelteams. Een van de voordelen van OpenShift is dat als u besluit dat u openbare cloudbronnen moet gebruiken, u dezelfde interfaceworkflows kunt gebruiken. Dit is enorm, omdat het de leercurve verkort en fouten als gevolg van een verandering in workflows kan voorkomen.

Om een ​​kort overzicht te geven: OpenShift is een zeer volwassen product, aangezien het oorspronkelijk meer dan tien jaar geleden werd ontwikkeld en gedurende die tijd Red Hat's Platform-as-a-Service (PaaS) was, en volledig open source is. De softwarecomponenten zijn gebaseerd op een sterk samengestelde stapel die de beste en meest populaire componenten gebruikt. Voor orkestratie en planning gebruikt het K8s in combinatie met Docker voor de containerruntime en natuurlijk Red Hat voor het besturingssysteem.

Een belangrijk onderdeel in de softwarestack is OpenShift Container Platform (OCP) en Red Hat Enterprise Linux CoreOS (RHCOS), die beide werden geleverd met CoreOS (een bedrijf dat Red Hat in 2018 overnam).

RHCOS is een uitgeklede versie van Red Hat Enterprise Linux die speciaal is ontworpen voor gebruik in containers. OCP is een platform as a service (PaaS) gebouwd voor Linux-containers dat wordt georkestreerd en beheerd door K8s. Beide zijn volledig getest door Red Hat en worden veel gebruikt in het veld. Dit zijn belangrijke ingrediënten om de bare-metalkosten van deze oplossing te verlagen.

Om de ontwikkeling en implementatie onderweg te versnellen, bevat OpenShift het Operator-framework. Een operator in K8s-taalgebruik is software die de menselijke kennis bevat die nodig is om een ​​applicatie op K8s te implementeren en te beheren. Het Operator Framework is een set tools en K8S-componenten die helpen bij de ontwikkeling van operators en centraal beheer op een multi-tenant cluster. OpenShift heeft Operators voor populaire applicaties zoals Redis en Cassandra. Door gebruik te maken van operators kan veel tijd en frustratie worden bespaard bij het implementeren van een applicatie, ongeacht het vaardigheidsniveau van de persoon die het implementeert.

SuperCloud-componist

Een van de verborgen juwelen van Supermicro is SuperCloud-componist (SCC), een enkel glaspaneel waarmee u servers kunt bewaken en beheren en besturingssystemen op de computer kunt implementeren. Het heeft een API waarmee anderen zijn Redfish-compatibele integratie kunnen gebruiken, en het gebruikt reeksen van energiebeheer tot activabeheer. Dit maakt deel uit van de geheime saus die de oplossingsstack voltooit door ondersteuning op hardwareniveau te bieden.

De vereisten voor het compacte cluster van Supermicro zijn vergelijkbaar met de standaard OpenShift-installatie van Red Hat. Deze vereisten omvatten, maar zijn niet beperkt tot, het volgende:

  • Ervoor zorgen dat de netwerkverbinding aanwezig is
  • Stel load balancers in of installeer deze voor de API en Ingress
  • DNS-vermeldingen voor het cluster
  • Alle CLI-tools die u nodig heeft
  • DHCP-adresreservering of gebruik statische IP's

Het compacte cluster is eenvoudig in te richten als aan alle voorwaarden is voldaan. Supermicro is van plan om in de toekomst een Ansible Playbook uit te brengen om het installatieproces te orkestreren, inclusief HW RAID 1-configuratie voor de NVMe M.2-opstartschijven en OpenShift-clusterinstallatie. In wezen zal dit helpen om zero-touch provisioning mogelijk te maken, wat we doorgaans alleen zien van ISV's met OEM-appliance(s).

Knooppunt D bevindt zich fysiek in de 2U-behuizing, maar is geïsoleerd in een afzonderlijk BMC-netwerk voor Supermicro-beheerders die het JumpStart-programma actief ondersteunen. Dit knooppunt heeft een 1Gb NIC voor de "Provisioning Bridge" voor de SCC VM. Op basis van de netwerktopologie stelt het JumpStart-programma externe gebruikers in staat om veilig toegang te krijgen tot de SCC VM en het OpenShift-cluster om de mogelijkheden van het cluster te verkennen, inclusief een Video-on-Demand-demo die op een pod draait. De demo-workflow wordt hieronder geïllustreerd.

Supermicro Rack plug-and-play cloud Jumpstart-programma

Investeren in een nieuwe oplossing brengt altijd onzekerheden met zich mee met betrekking tot werklast en workflow-compatibiliteit. Om deze angsten weg te nemen, heeft Supermicro een robuust opgezet snelle start programma waarmee potentiële klanten de oplossing kunnen uitproberen voordat ze deze kopen.

Kosten

Openbare clouds hebben gedijen op de algemene misvatting dat ze goedkoper zijn dan lokale implementaties; in veel situaties is het bezit van de hardware echter aantrekkelijker wanneer het stabiele prijsschema wordt vergeleken met de lopende kosten van een cloudoplossing. Ja, de cloudproviders hebben het voordeel van schaal, waarbij ze de kosten van hun operationele personeel kunnen afschrijven over duizenden knooppunten. Supermicro heeft dit echter verzacht door OpenShift te gebruiken, waarbij Red Hat de last van het testen en onderhouden van de oplossing op zich heeft genomen. Dit betekent dat klanten van Supermicro geen updates en patches voor hun systemen hoeven te valideren, wat een tijdrovend en dus kostbaar proces kan zijn.

De prijsstabiliteit is ook een factor die in het voordeel van Supermicro speelt. Er is zeker meer dan één horrorverhaal waarin een public cloud-consument zijn budget heeft overschreden door te veel middelen te verbruiken. De realiteit is dat met een sterk geautomatiseerde oplossing zoals K8s, een simpele verkeerde configuratie een groot aantal applicaties kan voortbrengen die openbare cloudbronnen verbruiken. Bij een on-premise oplossing is dit simpelweg niet mogelijk.

Deze oplossing is niet alleen kostenconcurrerend met openbare clouds, maar Supermicro biedt ook andere suggesties om de kosten te verlagen, zoals het uitvoeren van een bare-metal-abonnement op Red Hat Open Data Foundation (ODF) in plaats van het op een hypervisor te gebruiken, omdat het meestal goedkoper is en vermijdt een hypervisorbelasting.

We vroegen Supermicro hoe klanten OpenShift (de softwarecomponent in hun oplossing) kunnen kopen en ze zeiden dat het op één enkele factuur van hen kon worden vermeld of dat klanten het rechtstreeks bij Red Hat konden kopen.

Supermicro was zo vriendelijk om enkele cijfers voor ons op te stellen met betrekking tot het kostenverschil bij het implementeren van OpenShift op bare-metal of het gebruik van een hypervisor. We waren verrast om te zien hoeveel geld er kon worden bespaard door het op bare-metal versus een hypervisor uit te voeren. Omdat K8s-applicaties opslag nodig hebben, bevatten ze ook een schatting dat slechts 4 cores voor applicaties die een bestandssysteem nodig hebben, de opslag van objectopslag blokkeren.

De cijfers laten zien dat het 3 tot 9x kosteneffectiever kan zijn om OpenShift op bare-metal te draaien dan op een hypervisor, afhankelijk van hoeveel reken- en opslagbronnen er per cluster nodig zijn. Er zijn twee scenario's geanalyseerd om de kostenbesparingen in te schatten. Aan de onderkant van het spectrum werden 16 OCP-abonnementen (32 kernen) en 2 ODF (4 kernen) meegerekend. Aan de bovenkant van het spectrum werden alle 64 kernen per knooppunt meegerekend voor zowel rekenkracht als opslag. Elk knooppunt kan standaard 250 pods ondersteunen. Supermicro raadt aan om OpenShift-implementaties zorgvuldig te plannen. Een goede plek om te beginnen is dit OpenShift 4.8 planningsdocument.

Gegevensbeheer

Datalokaliteit is een lastig onderwerp. Veel bedrijven en overheden hebben zeer strenge regels over waar gegevens zich moeten bevinden. Met een on-premise oplossing kunnen u en eventuele auditors er zeker van zijn, zelfs tot op het punt van handoplegging, waar de gegevens zich bevinden. Fysieke toegang tot de opslag in een openbare cloud is eenvoudigweg niet mogelijk - punt uit, einde verhaal.

Conclusie 

Supermicro identificeerde een markt en creëerde een betrouwbare, betaalbare oplossing om deze te vullen, zoals het in het verleden vaak heeft gedaan. In dit geval is de markt op zoek naar een on-premise K8s-cluster met Intel's beproefde derde generatie Xeon-processors voor betrouwbaarheid in samenwerking met Intel Optane PMem om de kosten te beheersen zonder de prestaties te beïnvloeden en Red Hat's beproefde K8s-software. Met deze vooraf gedefinieerde oplossingen kunnen klanten snel een K8S-cluster implementeren, aangezien deze oplossingen vooraf zijn ontworpen, gevalideerd en getest door Supermicro.

Hun oplossing kan binnen enkele dagen worden geïmplementeerd in plaats van de weken die normaal gesproken nodig zijn om een ​​roll-your-own-oplossing te implementeren, en aangezien de oplossing van Supermicro uitgebreid is getest op compatibiliteit, zult u geen tijd- of kostenverslindende problemen tegenkomen die de neiging hebben optreden tijdens de inzet van nieuwe technologie. Over kosten gesproken, het prijsmodel van de oplossing van Supermicro voorkomt de stickerschok die kan optreden bij het gebruik van een openbare cloud.

Wat uw behoeften ook zijn, Supermicro heeft een oplossing ontwikkeld waarmee u gedekt bent; van de Edge SKU die is ontworpen voor edge AI/ML-werken of kleine ontwikkelteams, tot de Extreme SKU die is ontworpen voor regionale en kerndatacenters voor productieworkloads die kunnen worden gebruikt om openbare cloudimplementaties te vervangen.

Voor meer informatie over de K8s-oplossing van Supermicro kunt u hun webportaal bezoeken hier.

Check out de Jumpstart-programma om met deze oplossing aan de slag te gaan.

Neem contact op met StorageReview

Nieuwsbrief | YouTube | Podcast iTunes/Spotify | Instagram | Twitter | Facebook | RSS Feed