مقدمه: انقلاب در دیتاسنترها؛ از زیرساخت سنتی تا Hyper-convergence

با افزایش حجم داده‌ها و نیاز به سرعت و انعطاف‌پذیری بیشتر، مدل‌های سنتی دیتاسنتر با چالش‌های متعددی روبرو هستند. در این مدل‌ها، سرورها، ذخیره‌سازها (Storage) و تجهیزات شبکه به صورت مجزا مدیریت می‌شوند که این امر منجر به پیچیدگی، هزینه‌های بالا و زمان‌بر بودن فرآیندهای استقرار می‌شود. در پاسخ به این چالش‌ها، مفهوم زیرساخت Hyper-converged (HCI) به وجود آمد. HCI یک رویکرد نوین است که منابع محاسباتی، ذخیره‌سازی و شبکه را در یک سیستم واحد و متمرکز ادغام می‌کند. این راهکار نه تنها مدیریت را ساده می‌کند، بلکه مقیاس‌پذیری (Scalability) و کارایی را نیز به طرز چشمگیری بهبود می‌بخشد.

در این مقاله، به صورت جامع به بررسی پیاده‌سازی HCI با استفاده از سرور HP می‌پردازیم و از مفاهیم تئوری تا گام‌های عملی آن را پوشش می‌دهیم.

مفاهیم بنیادین: Hyper-converged چیست و چرا به آن نیاز داریم؟

HCI با ادغام سه مؤلفه اصلی دیتاسنتر در یک پلتفرم واحد، پیچیدگی را کاهش می‌دهد:

  1. محاسبات (Compute): سرورهایی که وظیفه اجرای برنامه‌ها و سیستم‌عامل‌ها را بر عهده دارند.
  2. ذخیره‌سازی (Storage): فضای ذخیره‌سازی داده‌ها که به صورت نرم‌افزاری مدیریت می‌شود (Software-Defined Storage).
  3. شبکه‌سازی (Networking): اتصال بین سرورها و سایر اجزای شبکه.

تفاوت اصلی با زیرساخت سنتی:

  • زیرساخت سنتی: هر جز به صورت جداگانه (Separate Compute, Storage, Networking) و از طریق کابل‌کشی‌های پیچیده به هم متصل می‌شوند.
  • Hyper-converged: همه اجزا در یک Cluster از سرورها ادغام شده‌اند و از طریق یک نرم‌افزار واحد مدیریت می‌شوند.

چرا به HCI نیاز داریم؟

  1. سادگی مدیریت: به جای مدیریت چندین سیستم جداگانه، یک پنل مدیریتی واحد برای همه چیز دارید.
  2. کاهش هزینه‌ها: حذف نیاز به تجهیزات SAN/NAS گران‌قیمت و کاهش هزینه‌های عملیاتی.
  3. مقیاس‌پذیری آسان: با افزودن یک سرور (Node) جدید به Cluster، به سادگی می‌توانید ظرفیت محاسباتی و ذخیره‌سازی را همزمان افزایش دهید.
  4. کارایی بالا: با توجه به معماری بهینه، HCI عملکرد بهتری را برای بارهای کاری سنگین مانند VDI (Virtual Desktop Infrastructure) و دیتابیس‌ها فراهم می‌کند.

اجرای نرم‌افزاری HCI

برای درک عمیق‌تر HCI، باید به اجزای نرم‌افزاری آن بپردازیم. قلب یک راه‌حل Hyper-converged، هایپروایزر (Hypervisor) و لایه ذخیره‌سازی نرم‌افزاری (Software-Defined Storage – SDS) است که به صورت یکپارچه عمل می‌کنند.

  • هایپروایزر (مانند VMware ESXi یا KVM): نرم‌افزاری که به شما امکان می‌دهد چندین ماشین مجازی (VM) را روی یک سرور فیزیکی اجرا کنید. این مجازی‌سازی، پایه و اساس HCI است.
  • لایه SDS: این لایه مهم‌ترین بخش است. نرم‌افزار SDS روی هر سرور (Node) در Cluster نصب می‌شود. وظیفه اصلی آن جمع‌آوری فضای ذخیره‌سازی محلی (Local Storage) از تمام سرورهای Cluster و ایجاد یک استخر ذخیره‌سازی مشترک (Shared Storage Pool) مجازی است. این کار نیاز به SAN یا NAS گران‌قیمت را از بین می‌برد.
  • سیستم فایل توزیع‌شده (Distributed File System): لایه SDS از یک سیستم فایل توزیع‌شده استفاده می‌کند. این سیستم فایل، داده‌ها را به بلوک‌های کوچک تقسیم و آن‌ها را روی دیسک‌های مختلف در سراسر Cluster ذخیره می‌کند. این فرآیند Replication نام دارد و برای تحمل خطا (Fault Tolerance) ضروری است. به عنوان مثال، اگر شما Replication Factor را روی 2 تنظیم کنید، هر بلوک داده روی دو سرور مختلف در Cluster ذخیره می‌شود. اگر یکی از سرورها از کار بیفتد، داده‌ها همچنان روی سرور دیگر در دسترس هستند.

مزایای فنی این معماری:

  • کاهش Latency: از آنجا که داده‌ها روی سرورهای محلی ذخیره می‌شوند، دسترسی به آن‌ها بسیار سریع‌تر از زمانی است که از طریق شبکه به یک SAN راه دور دسترسی پیدا کنید. این امر برای بارهای کاری حساس به تأخیر مانند VDI یا دیتابیس‌های Transactional بسیار حیاتی است.
  • Parallel I/O: درخواست‌های ورودی/خروجی (I/O) می‌توانند به صورت موازی از طریق چندین سرور و دیسک پردازش شوند که این امر کارایی کلی را افزایش می‌دهد.

 

چرا سرورهای HPE برای HCI؟ بررسی مزایا و راه‌حل‌ها

HPE (Hewlett Packard Enterprise)، با سابقه‌ای درخشان در تولید سرورهای Enterprise، یکی از پیشگامان در حوزه HCI است. HPE راه‌حل‌های متنوعی برای این منظور ارائه داده که معروف‌ترین آن‌ها HPE SimpliVity است.

مزایای استفاده از سرورهای HPE ProLiant برای HCI:

  1. قابل اطمینان و پایدار: سرورهای HPE ProLiant برای کارکرد مداوم و بدون وقفه طراحی شده‌اند.
  2. انعطاف‌پذیری: سرورهای ProLiant امکان تنظیمات سخت‌افزاری متنوع (مانند تعداد پردازنده، رم و نوع هارد) را فراهم می‌کنند تا با نیازهای خاص شما سازگار شوند.
  3. مدیریت هوشمند iLO: نرم‌افزار مدیریت iLO (Integrated Lights-Out) امکان نظارت و مدیریت از راه دور سرور را فراهم می‌کند، حتی زمانی که سیستم‌عامل خاموش است.
  4. سازگاری کامل: سرورهای HPE ProLiant به صورت کامل با راه‌حل‌های HCI مانند VMware vSAN، Nutanix و HPE SimpliVity سازگار هستند.

راه‌حل HPE SimpliVity در عمق:

HPE SimpliVity یک راهکار HCI از پیش آماده (Turnkey Solution) است که شامل نرم‌افزار و سخت‌افزار یکپارچه است.
HPE SimpliVity تنها یک نرم‌افزار SDS نیست، بلکه یک پلتفرم کامل است. معماری آن بر اساس یک کارت سخت‌افزاری اختصاصی (Hardware Offload Card) بنا شده است که وظایف سنگین مربوط به Data Optimization را از CPU سرور برمی‌دارد.

  • Data Virtualization Platform: هسته SimpliVity، پلتفرم مجازی‌سازی داده آن است که شامل قابلیت‌های اصلی مانند Global Deduplication و Compression می‌شود.
    • Global Deduplication in-line: این ویژگی به صورت بلادرنگ و قبل از ذخیره‌سازی داده‌ها روی دیسک، بلوک‌های تکراری را حذف می‌کند. این فرآیند در تمام سرورهای Cluster و حتی سایت‌های مختلف به صورت سراسری عمل می‌کند و باعث صرفه‌جویی فوق‌العاده‌ای در فضای دیسک می‌شود.قابلیت اصلی SimpliVity، کاهش چشمگیر حجم داده‌ها در لحظه (Inline) است که فضای ذخیره‌سازی را به شدت بهینه می‌کند.
    • Compression: داده‌های باقی‌مانده فشرده می‌شوند تا فضای کمتری اشغال کنند.
  • اثرات این بهینه‌سازی‌ها:
    • کاهش مصرف فضای ذخیره‌سازی: نسبت صرفه‌جویی می‌تواند به 10:1 یا حتی بیشتر برسد.
    • کاهش پهنای باند شبکه: برای عملیات Replication بین سایت‌ها، تنها داده‌های جدید و منحصربه‌فرد ارسال می‌شوند، نه کل فایل‌ها.
    • پشتیبان‌گیری سریع: به دلیل بهینه‌سازی داده، پشتیبان‌گیری از یک VM در عرض چند ثانیه و نه چند دقیقه انجام می‌شود.

مدیریت HPE SimpliVity: مدیریت آن کاملاً از طریق VMware vCenter Server انجام می‌شود. یک پلاگین SimpliVity به vCenter اضافه می‌شود که به شما امکان می‌دهد تمام عملیات مدیریتی، از جمله ایجاد VM، مدیریت پشتیبان‌گیری و نظارت بر Cluster را از یک کنسول واحد انجام دهید.

 

 

پیاده‌سازی HCI با سرورهای HPE: از تئوری تا اجرا

پیاده‌سازی یک زیرساخت HCI نیازمند برنامه‌ریزی دقیق است. در ادامه، گام‌های اصلی این فرآیند را بررسی می‌کنیم.

گام ۱: برنامه‌ریزی و طراحی

  • تحلیل نیازها: تعداد ماشین‌های مجازی (VMs) مورد نیاز، نوع workload (دیتابیس، VDI، وب‌سرور) و میزان منابع (CPU, RAM, Storage) را مشخص کنید.
  • انتخاب نرم‌افزار HCI: تصمیم بگیرید که از کدام پلتفرم استفاده می‌کنید. HPE SimpliVity برای سادگی و کارایی بالا توصیه می‌شود، اما VMware vSAN و Nutanix نیز گزینه‌های قدرتمندی هستند.
  • انتخاب سخت‌افزار (سرورهای HPE ProLiant): بر اساس نیازها و نرم‌افزار انتخابی، مدل و تعداد سرورهای ProLiant را مشخص کنید. حداقل ۳ سرور برای یک Cluster توصیه می‌شود. مرحله‌‌ی بعدی کانفیگ سرور با قطعات سرور موردنیاز است.
    • CPU: بسته به نوع workload، پردازنده‌های نسل جدید Intel Xeon یا AMD EPYC را انتخاب کنید.
    • RAM: حداقل میزان رم مورد نیاز را محاسبه کنید و برای رشد آینده فضا در نظر بگیرید.
    • Storage: ترکیبی از هارد SSD و HDD برای کارایی بهتر. برای SimpliVity، هارد دیسک‌های خاصی مورد نیاز است که با نرم‌افزار آن هماهنگ هستند.

به طور کلی در مرحله انتخاب مدل سرور اچ پی به این نکات توجه داشته باشید:

  • برای راه‌حل‌های SimpliVity، مدل‌های خاصی از HPE ProLiant Gen10 Plus و Gen11 بهینه شده‌اند. مدل‌هایی مانند DL380 Gen10 Plus یا DL325 Gen10 Plus با پیکربندی‌های ذخیره‌سازی مناسب برای SimpliVity ارائه می‌شوند.
  • برای راه‌حل‌های VMware vSAN، شما انعطاف‌پذیری بیشتری در انتخاب مدل سرور دارید، اما باید از لیست سازگاری (Compatibility List) VMware اطمینان حاصل کنید.

گام ۲: پیکربندی شبکه (Networking):

  • VLANs: برای جداسازی ترافیک‌ها، استفاده از VLANها توصیه می‌شود.
    • VLAN برای ترافیک Management: برای مدیریت سرورها و هایپروایزر.
    • VLAN برای ترافیک VM Data: برای ترافیک داخلی و خارجی ماشین‌های مجازی.
    • VLAN برای ترافیک vMotion: برای انتقال VMها بین سرورها بدون قطعی.
  • سرعت پورت‌ها: برای عملکرد بهینه، از کارت‌های شبکه 10GbE برای ارتباطات داخلی Cluster استفاده کنید. اگر بودجه اجازه می‌دهد، 25GbE حتی بهتر است.
  • سوئیچ‌ها: برای پیاده‌سازی HCI، به دو سوئیچ شبکه (Redundant Switches) نیاز دارید تا در صورت خرابی یکی از آن‌ها، شبکه همچنان پایدار بماند.

گام ۳: پیکربندی فضای ذخیره‌سازی:

  • استفاده از SSD و HDD (در مدل‌های Hybrid):
    • SSD: برای لایه Cache و ذخیره‌سازی داده‌های پرتکرار (Hot Data).
    • HDD: برای ذخیره‌سازی داده‌های سرد و حجم بالا (Cold Data).
  • اندازه Cluster: حداقل تعداد سرورها در یک Cluster سه سرور است. این تعداد به دلیل نیاز به Majority Vote در معماری‌های توزیع‌شده است. اگر یکی از سرورها از کار بیفتد، دو سرور دیگر می‌توانند همچنان به کار خود ادامه دهند.
  • RAID: سرورهای ProLiant از RAID کنترلرهای پیشرفته‌ای مانند HPE Smart Array استفاده می‌کنند تا از داده‌ها در سطح هارد دیسک محافظت کنند. با این حال، لایه نرم‌افزاری HCI (مانند vSAN) نیز خود از مکانیزم‌های محافظتی استفاده می‌کند که به آن RAID نرم‌افزاری گفته می‌شود.

 

 

مدیریت و نگهداری یک زیرساخت HCI با HPE

  • مانیتورینگ: از ابزارهایی مانند HPE InfoSight استفاده کنید. این سرویس مبتنی بر هوش مصنوعی، مشکلات احتمالی را قبل از وقوع پیش‌بینی می‌کند و راهکارهایی را برای حل آن‌ها ارائه می‌دهد.
  • تغییر اندازه Cluster (Scaling): فرآیند اضافه کردن یک سرور جدید (Node) به Cluster بسیار ساده است. شما فقط کافی است سرور جدید را به شبکه متصل و از طریق کنسول مدیریت، آن را به Cluster اضافه کنید. تمام پیکربندی‌ها به صورت خودکار انجام می‌شود.
  • مدیریت پشتیبان‌گیری: می‌توانید policyهای پشتیبان‌گیری را برای هر VM تعریف کنید. برای مثال، هر روز یک پشتیبان‌گیری محلی و هر هفته یک پشتیبان‌گیری روی یک سایت دیگر انجام شود.

نتیجه‌گیری: آینده دیتاسنترها با HPE

پیاده‌سازی یک زیرساخت Hyper-converged با استفاده از سرورهای HPE ProLiant، یک سرمایه‌گذاری هوشمندانه برای هر سازمانی است که به دنبال افزایش کارایی، کاهش پیچیدگی و صرفه‌جویی در هزینه‌هاست. با راه‌حل‌هایی مانند HPE SimpliVity، فرآیند پیاده‌سازی بسیار ساده‌تر شده و شرکت‌ها می‌توانند از مزایای یک دیتاسنتر مدرن، مقیاس‌پذیر و پایدار بهره‌مند شوند.

 

 

 

مقاله پیشنهادی:

امنیت شبکه در عصر حملات پیشرفته: راهنمای ساپراصنعت برای حفاظت از کسب‌وکار شما