當人們想到 Kubernetes (K8s) 時，經常想到的術語與大規模環境有關，例如“雲規模”、“無限可擴展性”，甚至“巨大”。 然而，現實是 IT 世界的很大一部分需要從更小的 K8s 環境開始開發和生產。 為了提供雲級別的便利性、靈活性和可擴展性，並實現本地和混合雲基礎架構的成本優勢，Supermicro 推出了一個交鑰匙解決方案，該解決方案使用其行業領先的硬件與頂級技術相結合在線軟件集成。 在本文中，我們將了解這個 Supermicro 機架即插即用解決方案的組成部分、它的工作原理，以及運行內部 K8s 平台與基於雲的平台的經濟性。
當人們想到 Kubernetes (K8s) 時，經常想到的術語與大規模環境有關，例如“雲規模”、“無限可擴展性”，甚至“巨大”。 然而，現實是 IT 世界的很大一部分需要從更小的 K8s 環境開始開發和生產。 為了提供雲級別的便利性、靈活性和可擴展性，並實現本地和混合雲基礎架構的成本優勢，Supermicro 推出了一個交鑰匙解決方案，該解決方案使用其行業領先的硬件與頂級技術相結合在線軟件集成。 在本文中，我們將了解這個 Supermicro 機架即插即用解決方案的組成部分、它的工作原理，以及運行內部 K8s 平台與基於雲的平台的經濟性。
Supermicro 機架即插即用雲基礎設施
構成任何 K8s 安裝的四個組件是計算、存儲、網絡和軟件。 為了覆蓋盡可能多的客戶，Supermicro 基於該程序設計了不同的系統和機架級配置。 該解決方案的硬件利用了英特爾經過驗證的第三代至強 CPU 和傲騰持久內存 (PMem)，我們將在稍後進行介紹。 他們解決方案的架構由遵循行業標準分類的不同計算節點分類組成：
- 堡壘節點和 SCC 虛擬機 啟用部署，在一個節點上配置了一個堡壘節點來運行 OpenShift 安裝。 堡壘節點運行 Red Hat Enterprise Linux 來託管腳本、文件和工具來配置緊湊型集群。 該節點還支持虛擬機託管 SuperCloud Composer，以管理和監控 OpenShift 集群。
- 主節點 為API server、controller manager server等提供高可用和彈性的平台。為了管理K8s集群和調度其運行，需要多個master節點來保證K8s集群不出現單點故障。
- 基礎設施（Infra）節點 隔離基礎架構工作負載以允許分離和抽像以用於維護和管理目的。
- 應用節點 運行容器化應用程序。
- OpenShift 數據基礎 (ODF) 節點 （以前稱為 OpenShift 容器存儲 [OCS]）託管軟件定義的存儲 (SDS)，當容器在不同環境中上下旋轉時，它為數據提供了一個持久的存儲空間。 ODF 還支持文件、塊或對象存儲。
Supermicro 基於他們的 X3 BigTwin 構建了一個緊湊的 12 節點集群，並包含 X12 Ultra 系統以為 JumpStart 程序提供額外的存儲容量，我們將在本文中介紹。 對於入門級集群，不需要 Ceph 存儲。
X12 BigTwin 是一個 2U 4 節點系統，配備雙 Intel Xeon Platinum 6338N 處理器。 它包含 72 個 Intel 計算內核、4TB Intel Optane PMem、512GB DDR4 內存和每個節點 184TB NVMe 支持的存儲。 對於連接性，它具有用於 NVMe-oF 的 100Gb 接口，支持跨 3 個節點的持久存儲和 25Gb 以與對象存儲集群接口。 X12 Ultra 服務器中的三個是存儲節點，每個節點可以具有高達 1.1 PB 的對象存儲和多達 80 個計算核心。 特別適合此解決方案的垂直行業之一是用於視頻流、內容交付和分析目的的媒體和娛樂。
如上所述，BigTwin 系統使用 Intel Optane PMem Series 200 和傳統的 DDR4 內存。 通過這樣做，Supermicro 可以盡可能經濟地增加內存容量，因為 Optane PMem 的價格大約是 DDR4（每 GB）的一半。
需要注意的是，X12 BigTwin 採用共享電源和冷卻設計，以降低 OPEX。 Supermicro 與我們分享了一個關於他們在金融領域的客戶的具體用例。 與他們的 X20 12U 系統相比，他們能夠看到 X12 BigTwin 系統節省了 1% 以上的功率，因為 BigTwin 系統僅消耗 675W 的功率，而 X980 12U 系統在運行相同的工作負載時消耗 1W 的功率。
大型系統並不適合所有人，而 Supermicro 的緊湊型集群非常適合尋求入門級、隨時可以部署的 DevOps 環境的組織。 Supermicro 為 IT 和開發人員的緊湊型集群提供名為 Rack Plug and Play JumpStart 的免費遠程訪問程序，以測試他們的工作流程並評估可用性和性能。 X12 BigTwin 可以定制為使用 SYS-620BT-DNC8R 橫向擴展對象存儲，SYS-2BT-DNC2R 是一個 3.5U 100 節點 SKU，支持 XNUMX 英寸 SAS/SATA 驅動器。 使用此配置，可能不需要 XNUMXGb 接口來優化每美元的性能。 緊湊型集群也可作為預裝 Red Hat OpenShift 的整體機架解決方案提供，我們將在本文中詳細介紹。
如果需求變小或變大，Supermicro 擁有適用於邊緣、區域和核心數據中心解決方案的參考架構，可以輕鬆擴展到所需的容量。
Supermicro 設計了其他四種機架即插即用配置——Edge、Performance、High Density 和 Extreme（按英特爾計算核心數量從少到多的順序）。
Supermicro 機架即插即用雲實踐
為了更好地了解每種配置附帶的硬件，我們查看了 Edge 的 BOM（SKU：SRS-OPNSHFT-3N)，由三個主節點、三個應用節點和三個ODF共址節點組成。 為了最小化節點數量，省略了基礎設施節點，並將它們的職責分配給其他節點。
該解決方案具有 72 個英特爾計算核心、768GB RAM 和 138TB 存儲（其中 46TB 為 NVMe 存儲）。 對於冗餘互連，它具有雙 10Gb 網絡（總共四個），用於通過雙 SX350X-12 交換機進行管理和數據交換。 所有這些僅佔用 6U 的機架空間，並且可以由兩個標準的 120v 電路供電，這在辦公室或家裡很常見。
Supermicro 將其邊緣配置的用例設想為在邊緣運行 AI/ML，並面向零售、醫療保健、製造和能源領域的目標市場。 我們還相信，這將為小型開發團隊和分佈式內容交付網絡提供一個很好的低成本解決方案。
性能 SKU (SRS-OPNSHFT-10) 的 BOM 由三個主節點、三個位於同一位置的 Infra 節點、三個應用程序節點和三個 ODF 節點組成。 該解決方案具有 288 個英特爾計算核心、3TB RAM 和 138TB NVMe 存儲。 對於冗餘互連，它具有用於管理的 1Gb 網絡（總共四個）和用於通過雙 SX25X-350 交換機交換的四路 12Gb 數據網絡，管理流量通過 SSE-G3648BR 交換機傳遞。 所有這些佔用了 42U 的機架空間。
高密度 SKU (SRS-OPNSHFT-20) 具有 336 個英特爾計算內核、3TB RAM 和 18 個節點。 這種高密度 SuperRack 解決方案是緊湊型集群的橫向擴展版本，但使用兩個 SYS-220BT-HNTR（2U 4 節點系統）作為控制器和基礎設施節點，以及 SYS-620BT-DNC8R（2U 2 節點系統）作為應用程序節點。
更進一步，Extreme SKU (SRS-OPNSHFT-30) 擁有 640 個英特爾計算內核、8TB RAM 和 22 個節點。 這裡有 所有四個 Supermicro SKU 的完整規格.
Supermicro 機架即插即用軟件
為所有 SKU 預裝的軟件是 Red Hat 的超級流行軟件 開班，一個企業級 K8s 平台，具有全棧自動化來管理 K8 部署。 Red Hat 是 K8s 社區的大力支持者和玩家，OpenShift 也深受社區好評。 OpenShift 不僅支持系統級管理，還支持開發團隊的自助服務配置。 OpenShift 的好處之一是，如果您確實決定需要使用公共雲資源，則可以使用相同的界面工作流。 這是巨大的，因為它減少了學習曲線，並且可以防止由於工作流程的變化而導致的錯誤。
簡要概述一下，OpenShift 是一個非常成熟的產品，因為它最初是在十多年前開發的，在那段時間一直是 Red Hat 的平台即服務 (PaaS)，並且是完全開源的。 它的軟件組件基於使用最好和最受歡迎的組件的精心策劃的堆棧。 對於編排和調度，它使用 K8s 和 Docker 作為容器運行時，當然還有 Red Hat 作為操作系統。
軟件堆棧中的一個關鍵組件是 OpenShift 容器平台 (OCP) 和 Red Hat Enterprise Linux CoreOS (RHCOS)，它們都隨 CoreOS（紅帽於 2018 年收購的一家公司）一起提供。
RHCOS 是 Red Hat Enterprise Linux 的精簡版，專為容器使用而設計。 OCP 是為 Linux 容器構建的平台即服務 (PaaS)，由 K8s 編排和管理。 兩者都經過了 Red Hat 的全面測試，並在該領域得到廣泛應用。 這些是降低此解決方案裸機成本的關鍵因素。
為了加速開發和部署，OpenShift 包含了 Operator 框架。 K8s 用語 Operator 是封裝了在 K8s 上部署和管理應用程序所需的人類知識的軟件。 Operator Framework 是一組工具和 K8s 組件，可幫助在多租戶集群上進行 Operator 開發和集中管理。 OpenShift 擁有適用於 Redis 和 Cassandra 等流行應用程序的 Operator。 通過使用操作員，無論部署人員的技能水平如何，部署應用程序時都可以節省大量時間和挫敗感。
超級云作曲家
Supermicro 隱藏的寶石之一是 超級云作曲家 (SCC)，一個單一的管理平台，允許您監控和管理服務器並在計算機上部署操作系統。 它有一個 API，允許其他人使用其與 Redfish 兼容的集成，它使用的範圍從電源管理到資產管理。 這是通過提供硬件級支持來完善解決方案堆棧的秘訣的一部分。
Supermicro 緊湊型集群的先決條件類似於 Red Hat 的標準 OpenShift 安裝。 這些先決條件包括但不限於以下內容：
- 確保網絡連接到位
- 為 API 和 Ingress 設置或安裝負載均衡器
- 集群的 DNS 條目
- 您可能需要的任何 CLI 工具
- DHCP 地址保留或使用靜態 IP
如果滿足所有先決條件，則可以直接配置緊湊型集群。 未來，Supermicro 計劃發布 Ansible Playbook 以幫助協調設置過程，包括用於 NVMe M.1 啟動驅動器的 HW RAID 2 配置和 OpenShift 集群安裝。 從本質上講，這將有助於實現零接觸配置，我們通常只能從具有 OEM 設備的 ISV 那裡看到這一點。
節點 D 物理上位於 2U 外殼內，但已隔離到一個單獨的 BMC 網絡中，供積極支持 JumpStart 計劃的 Supermicro 管理員使用。 該節點有一個 1Gb NIC，用於 SCC VM 的“供應橋”。 基於網絡拓撲，JumpStart 程序允許遠程用戶安全地訪問 SCC VM 和 OpenShift 集群，以探索集群的功能，包括在 Pod 上運行的視頻點播演示。 演示工作流程如下圖所示。
Supermicro 機架即插即用雲 快速啟動計劃
投資新的解決方案總是伴隨著工作負載和工作流程兼容性方面的不確定性。 為了減輕這些擔憂，Supermicro 建立了一個強大的 快速入門 程序 這讓潛在客戶有機會在購買之前試用該解決方案。
費用
公有云的蓬勃發展源於普遍的誤解，即認為比內部部署更便宜； 然而，在許多情況下，在比較其穩定的定價方案與與雲解決方案相關的持續成本時，擁有硬件更具吸引力。 是的，雲提供商確實具有規模優勢，他們可以在數千個節點上分攤運營人員的成本。 但是，Supermicro 通過使用 OpenShift 減輕了這種情況，Red Hat 承擔了測試和維護解決方案的重任。 這意味著 Supermicro 客戶不必為他們的系統驗證更新和補丁，這是一個耗時且成本高昂的過程。
定價穩定性也是對 Supermicro 有利的一個因素。 公共雲消費者因過度消耗資源而超出預算的恐怖故事肯定不止一個。 現實情況是，對於像 K8s 這樣的高度自動化的解決方案，一個簡單的錯誤配置就會產生大量消耗公共雲資源的應用程序。 相比之下，使用本地解決方案，這是不可能的。
該解決方案不僅與公共雲相比具有成本競爭力，而且 Supermicro 還提供了其他降低成本的建議，例如運行 Red Hat Open Data Foundation (ODF) 的裸機訂閱，而不是在管理程序上運行它，因為它通常更便宜並避免管理程序稅。
我們詢問了 Supermicro 客戶如何購買 OpenShift（他們解決方案中的軟件組件），他們說可以包含在他們的單一發票中，或者客戶可以直接從 Red Hat 購買。
Supermicro 非常友好地為我們計算了一些關於在裸機上部署 OpenShift 或使用管理程序時的成本差異的數字。 我們很驚訝地發現在裸機上運行它比在虛擬機管理程序上運行可以節省多少錢。 由於K8s應用程序需要存儲，他們還包括一個估計只有4個內核的應用程序需要一個文件系統，對象存儲的塊存儲。
數字表明，在裸機上運行 OpenShift 比在管理程序上運行 OpenShift 的成本效益高出 3 到 9 倍，具體取決於每個集群需要多少計算和存儲資源。 分析了兩種情景來估算成本節約。 在頻譜的低端，考慮了 16 個 OCP 訂閱（32 個內核）和 2 個 ODF（4 核）。在頻譜的高端，每個節點的所有 64 個內核都被考慮用於計算和存儲。 默認情況下，每個節點可能支持 250 個 Pod。 Supermicro 建議仔細規劃 OpenShift 部署。 這是一個很好的起點 OpenShift 4.8 規劃文檔.
數據治理
數據局部性是一個棘手的主題。 許多公司和政府對數據必須駐留的位置有非常嚴格的規定。 借助本地解決方案，您和任何審計員都可以放心，甚至可以放心地接觸到數據所在的地方。 以物理方式訪問公共雲中的存儲是根本不可能的——句號，故事的結尾。
結論
Supermicro 確定了一個市場，並創造了一個可靠的、負擔得起的解決方案來填補它，就像它過去經常做的那樣。 在這種情況下，市場需要使用英特爾經過驗證的第三代至強處理器的內部部署 K8s 集群，結合英特爾傲騰 PMem 來提高可靠性，從而在不影響性能的情況下控製成本，並使用紅帽經過驗證的 K8s 軟件。 這些預定義的解決方案允許客戶快速部署 K8S 集群，因為這些解決方案來自 Supermicro，經過預架構、驗證和測試。
他們的解決方案可以在幾天內部署，而不是部署自己的解決方案通常需要幾週時間，而且由於 Supermicro 的解決方案已經過廣泛的兼容性測試，您不會遇到任何時間或成本高的陷阱在部署新技術期間發生。 說到成本，Supermicro 解決方案的定價模型可以防止使用公共雲時可能出現的價格衝擊。
無論您有什麼需求，Supermicro 都能開發出滿足您需求的解決方案； 從專為邊緣 AI/ML 工作或小型開發團隊設計的 Edge SKU，到專為區域和核心數據中心設計的可用於替代公共雲部署的生產工作負載的 Extreme SKU。
要獲取有關 Supermicro 的 K8s 解決方案的更多信息，您可以訪問他們的門戶網站 這裡.
您可以查詢 快速啟動計劃 親身體驗此解決方案。
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