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Case Study: PeakColo accelera il cloud con Data ONTAP 8 Cluster-Mode
Luke Norris
Founder, CEO, Chief Architect, PeakColo

PeakColo è specializzata nell'offerta di infrastrutture cloud "chiavi in mano" progettate per reseller a valore aggiunto (VAR) e provider di servizi gestiti (MSP) leader di settore, ad esempio Sayers, BitRefinery, Data Fortress, Parsec Data Management e Lewan.

WhiteCloud, la nostra principale offerta di infrastructure as a service (IaaS), consente a un VAR/MSP di diventare un provider di servizi VMware vCloud® con un proprio marchio, in poche ore e senza investimenti anticipati di capitale.

Negli ultimi tre anni, siamo cresciuti del 100% anno su anno. Ciò che alimenta la crescita, e l'elemento che rende interessanti i nostri servizi per i clienti, sono le incredibili performance, disponibilità e set di caratteristiche che offriamo.

Costruendo la nostra infrastruttura su NetApp® Data ONTAP® 8 Cluster-Mode, siamo riusciti a:

  • Garantire migliaia di IOPS di performance storage, a prescindere dal fatto che al cliente serva 1 TB o 1 PB
  • Ottenere SLA del 100%
  • Offrire funzioni evolute di efficienza come deduplica, compressione, thin provisioning e replica
  • Creare un ambiente multi-tenant sicuro

In questo articolo spiegherò in che modo abbiamo costruito un'agile infrastruttura IT (capacità di calcolo, rete e storage), che ci ha permesso di affrontare le nostre sfide. Analizzeremo poi come tale infrastruttura offra incredibili vantaggi anche ai clienti, oltre che a noi stessi. Parlerò anche di nuove tecnologie come Flash Pool, Infinite Volume e pNFS (Parallel Network File System), che ci stiamo preparando a implementare in futuro. Scoprirai che puoi trarre benefici da molte tecnologie da noi usate, che si tratti di implementarle in un data center o di metterle a disposizione nel cloud.

Sfide a livello di infrastruttura

In presenza di una classica infrastruttura IT, la pianificazione dei downtime per la manutenzione hardware può essere un'operazione molto complessa. Con centinaia di tenant che condividono la medesima infrastruttura, l'operazione rischia di diventare praticamente impossibile. Nelle prime due versioni della nostra infrastruttura, prima dell'introduzione di NetApp e soprattutto di Data ONTAP 8, le nostre SAN erano puramente fisiche. Anche disponendo di numerosi sistemi storage, i problemi che richiedevano manutenzione su un particolare sistema finivano inevitabilmente con l'influenzare più clienti. Per questo non siamo mai riusciti a garantire SLA del 100%.

Dal punto di vista del provisioning, se un cliente richiedeva un nuovo blocco di storage, ad esempio 0,5 o 1 PB, non avevamo modo di portarlo online senza interrompere le sue operazioni.

Inoltre la condivisione di una SAN fra più clienti era limitata. Abbiamo scelto iSCSI come protocollo, ma non potevamo gestirlo in un ambiente sicuro e multi-tenant. Dovevamo controllare l'accesso agli host fisici, aspetto che limitava le tipologie di servizi da noi offerti e il valore che eravamo in grado di trasferire ai nostri partner reseller. Questi ultimi avevano la necessità di supportare a loro volta la multi-tenancy per i propri clienti. Dovevano inoltre garantire la conformità con normative come HIPAA e standard come PCI.

Infine, la natura della nostra attività comporta una visibilità limitata sulle richieste dei diversi carichi di lavoro in esecuzione nella nostra infrastruttura in un determinato momento. Ci occorreva un'infrastruttura in grado di adattarsi in maniera elastica ai picchi dei diversi carichi di lavoro, ad esempio i boot storm delle infrastrutture di desktop virtuale (VDI), e in grado di bilanciare i carichi di lavoro e soddisfare trend più lungo a termine.

Design della nostra architettura cloud

Attualmente disponiamo di cinque data center Type-II SSAE 16/SOC 1: quattro negli Stati Uniti e uno nel Regno Unito. La nostra architettura cloud è progettata sulla base di due priorità: larghezza di banda e ridondanza. I componenti principali sono:

  • Connessioni Internet miste in funzione di performance e affidabilità
  • Componenti di rete carrier-class Brocade CER e VDXx
  • Server basati sulla Open Compute Platform
  • Sistemi storage della serie NetApp FAS3200 con Data ONTAP 8.1.1 Cluster-Mode

Panoramica dell'architettura di PeakColo.

Figura 1) Panoramica dell'architettura di PeakColo.

Rete

Tutti i nostri data center sfruttano un approccio misto nell'accesso a Internet. Bilanciamo il carico distribuendolo sui 16 top carrier per aumentare la flessibilità, ridurre i costi e offrire il massimo delle performance e dell'affidabilità. Otteniamo tipicamente latenze massime di 40 ms per quanto riguarda gli Stati Uniti continentali.

Nelle nostre reti utilizziamo componenti carrier-class come Brocade VDX e CER:

  • I router Brocade CER 1U consentono di distribuire l'accesso a Internet su tre o quattro carrier.
  • Con gli switch Brocade VDX possiamo espandere continuamente le nostre reti senza preoccuparci delle limitazioni dei vecchi protocolli.

Le esigenze di un provider cloud sono sempre superiori a ciò che può offrire l'hardware di livello enterprise. Abbiamo scelto Brocade per i suoi prodotti dall'eccellente modularità e scalabilità, e per la sua chiara roadmap.

La recente acquisizione di Nicira da parte di VMware sottolinea il ruolo importante che in futuro giocherà il software-defined networking (SDN). L'impegno di Brocade nel supporto del protocollo OpenFlow ci rassicura sulla possibilità di sfruttare al meglio SDN non appena lo standard maturerà.

PeakColo espande l'idea di SDN attraverso un processo di livello 2, in attesa di brevetto, per interconnettere le risorse di livello 2 dei clienti nel nostro ambiente cloud. I casi di utilizzo sono le implementazioni dei cloud ibridi, con cui un'azienda potrebbe voler conservare il proprio firewall, AS400, storage, nastro o altre risorse fisiche esistenti, sfruttando al contempo i componenti e i servizi cloud di PeakColo.

Ho analizzato più in dettaglio le tecnologie di rete da noi utilizzate in una recente intervista.

Server

Sul lato server, utilizziamo i nostri server Open Compute Platform, dotati ciascuno di due schede di interfaccia di rete (NIC) 10 Gigabit Ethernet (10 GbE). Le NIC sono active-active e possono trasferire i dati e il traffico degli utenti. Utilizziamo cross-fabric link aggregation (LAG) per il bilanciamento del carico e per eliminare i singoli punti di errore. In totale, nei nostri cinque data center abbiamo circa 2.500 server di questo tipo.

Abbiamo scelto Open Compute poiché consente di acquistare il software di diversi vendor per soddisfare i nostri cicli di approvvigionamento, senza legarsi a un singolo fornitore. Possiamo acquistare server con lo stesso gruppo definito di componenti, parti e driver e farli spedire con VMware® pre-installato. Le piattaforme Open Compute sono supportate da VMware e da tutti gli altri produttori: abbiamo così la certezza che, al momento dell'implementazione di nuovi server, funzioneranno esattamente come quelli esistenti, senza alcuna sorpresa.

Storage

Per quanto riguarda lo storage, PeakColo utilizza esclusivamente sistemi NetApp FAS3240 e FAS3270. Questi sistemi sono configurati in cluster di quattro nodi con Data ONTAP 8 Cluster-Mode. Al momento, abbiamo implementato due cluster NetApp a cui se ne aggiungeranno a breve altri due. Se non conosci il Cluster-Mode, scoprilo leggendo l'articolo del mese scorso di Tech OnTap®. C'è anche un articolo sulla block performance del Cluster-Mode su questo numero e un recente articolo sulle performance e sulla scalabilità dei NAS in Cluster-Mode.

Abbiamo scelto Data ONTAP 8 Cluster-Mode poiché nessun'altra tecnologia storage era in grado di avvicinarsi ai suoi livelli di scalabilità, flessibilità, performance e funzionalità. Il marketing di NetApp definisce tale architettura intelligente, immortale e infinita. Anche se potrebbero sembrare affermazioni audaci, in base alla nostra esperienza ci sentiamo di dire che questa tecnologia mantiene le promesse. È intelligente in termini di efficienza dello storage e quasi infinita in termini di scalabilità. Il supporto delle operazioni senza interruzioni consente di ottenere uno SLA del 100%, oltre ad allungare notevolmente il ciclo di vita di ciascun sistema storage. Ne parleremo più diffusamente in seguito.

Ciascuno dei nostri clienti viene associato a un diverso Vserver su un cluster storage: è il cuore del nostro ambiente multi-tenant e l'elemento in grado di offrire gran parte delle nostre funzionalità più strategiche. Un Vserver è un contenitore storage sicuro e virtualizzato con amministrazione, protezione, indirizzi IP e namespace proprietari. Un Vserver può contenere volumi di diversi nodi del cluster e non è legato ad alcun nodo specifico. Possiamo spostare i Vserver secondo necessità per attività di manutenzione o ribilanciamento del carico, senza interrompere i carichi di lavoro in esecuzione.

Panoramica dell'architettura di PeakColo.

Figura 2) Data ONTAP 8 Cluster-Mode utilizza i Vserver per offrire la multi-tenancy e operazioni senza interruzioni (NDO).

Ciascuno dei nostri cluster utilizza un misto di dischi SSD, SAS e SATA, mentre tutti i nodi utilizzano Flash Cache. I nostri clienti stipulano un contratto per i quantitativi e tipi di storage che servono da ciascun tier. Utilizziamo sei connessioni 10 GbE per ciascun sistema storage (comprese le interconnessioni cluster ridondanti) per offrire la connettività e il throughput necessari.

Panoramica dell'architettura di PeakColo.

Figura 3) La connettività NetApp nell'architettura di PeakColo utilizza sei connessioni 10 GbE per sistema storage.

Virtualizzazione

Nell'ambito dell'iniziativa vCloud, VMware ha definito il VMware Service Provider Program (VSPP), una struttura per consentire a service provider come noi di utilizzare e offrire soluzioni di virtualizzazione VMware in modo ottimale per il nostro modello di business. Siamo un partner VSPP di livello premium.

Il nostro servizio WhiteCloud offre ai clienti una soluzione pienamente brandizzabile, dedicata e basata su vCloud Director. Possiamo offrire anche piattaforme alternative di virtualizzazione come Hyper-V™ e Citrix XenServer, oppure un misto di server fisici e virtuali. Ciò è possibile poiché tutti i server (fisici e virtuali) si ricollegano a un Vserver e a una VLAN dedicata su un cluster NetApp, garantendo il necessario supporto alla multi-tenancy. Grazie alle performance da noi offerte, molti clienti utilizzano i nostri servizi a supporto di soluzioni VDI come XenDesktop.

Vantaggi operativi di PeakColo

Utilizzando Data ONTAP 8 Cluster-Mode come base della nostra architettura, siamo riusciti ad affrontare con successo le sfide a livello di infrastruttura e ad assicurarci importanti vantaggi dal punto di vista operativo.

Operazioni senza interruzioni

La possibilità di eseguire operazioni critiche sui cluster NetApp senza interrompere le attività degli utenti è fondamentale per offrire SLA del 100% ai nostri clienti. Le attività di manutenzione, come gli aggiornamenti software e firmware, per non parlare delle sostituzioni e degli upgrade hardware, possono essere eseguite spostando i Vserver attivi da un cluster prima di eseguire una data operazione, in modo da non interrompere le attività dei clienti. Nei casi in cui tutti i nodi richiedano un upgrade, tale operazione viene eseguita a giro. Per quanto riguarda il provisioning dello storage, possiamo mettere online nuovo storage senza alcuna interruzione ed eseguire la migrazione trasparente dei dati dei clienti nello storage in questione.

La possibilità di spostare i Vserver attivi consente anche di eseguire il bilanciamento del carico in maniera molto comoda. OnCommand® System Manager consente ai nostri IT manager di visualizzare le attività di tutti i Vserver, in modo da prendere decisioni sul bilanciamento del carico.

Multi-Tenancy, trasferimento delle funzionalità e gestione delegata

Poiché la multi-tenancy è integrata in Cluster-Mode grazie alla possibilità di creare Vserver, possiamo condividere l'infrastruttura in maniera più efficace fra i nostri clienti, in modo da ottenere una maggiore efficienza senza sacrificare l'isolamento del singolo cliente. Inoltre, possiamo delegare la gestione di un Vserver a un cliente (se lo desidera) e trasferirgli il controllo dell'intero insieme di funzionalità NetApp, ad esempio deduplica, compressione, thin provisioning, backup, replica e altro ancora.

Poiché i nostri clienti sono a loro volta service provider, si tratta di una funzionalità molto importante. Possiamo offrire una reale IaaS, che comporta il controllo completo della propria infrastruttura, al posto di un semplice IaaS gestito, dove noi conserviamo il controllo della maggior parte delle funzionalità.

Molti dei nostri clienti sono a loro volta VAR NetApp, per cui conoscono già le modalità di gestione dello storage e il valore dell'insieme di tool di NetApp. Inoltre, possiamo offrire una formazione intensiva ai nuovi clienti, in modo da aiutarli a capire tempi e modi per sfruttare al meglio le funzionalità NetApp. Abbiamo rilevato che la deduplica è attivata su tutti i volumi NetApp (con l'esclusione di qualche volume contenente dati geospaziali, in cui la compressione consente di risparmiare più spazio), per un risparmio totale di spazio di circa il 70%. Questi risparmi di spazio si traducono in importanti risparmi sui costi per PeakColo e per i nostri clienti.

Proteggere gli investimenti esistenti

Gran parte dello storage a scalabilità orizzontale utilizza building block specifici. Un altro aspetto interessante del Cluster-Mode è la possibilità di utilizzare i medesimi building block di Data ONTAP 7 e Data ONTAP 8 7-Mode. Avevamo già un certo numero di sistemi operanti in 7-Mode, che potevano essere rielaborati e utilizzati nei nostri cluster in Cluster-Mode. Abbiamo portato a termine l'operazione migrando i dati dai sistemi 7-Mode a un cluster esistente con tool come VMware Storage Motion, collegando poi l'hardware al cluster. In altre parole, se non sei ancora pronto per un cluster NetApp, potrai iniziare con NetApp 7-Mode e convertirlo in un secondo momento in Cluster-Mode.

Allungare la vita dello storage

Quale service provider, il nostro obiettivo è ottenere il massimo della durata e dell'utilizzo dai nostri investimenti in infrastruttura. I requisiti di performance dei clienti di solito spingono ad adottare un ciclo piuttosto rapido di aggiornamento, in cui è necessario sostituire i sistemi storage ogni due-tre anni.

Grazie a Cluster-Mode potremo utilizzare più a lungo lo storage hardware a nostra disposizione. I cluster NetApp non devono essere costruiti su building blocchi identici e consentono di utilizzare anche nodi eterogenei. In altre parole potremo aggiungere la generazione più recente di nodi storage ai nostri cluster esistenti. Poi potremo migrare i Vserver che richiedono il massimo delle performance, conservando l'hardware meno recente del cluster come tier di storage alternativo da offrire ai nostri clienti. Secondo le nostre previsioni, dovremmo riuscire a utilizzare i sistemi storage per cinque-sette anni.

Vantaggi per i clienti di PeakColo

Sfruttando l'infrastruttura cloud, PeakColo è in grado di creare in quattro-otto ore una soluzione brandizzata di vCloud Director con una SAN virtuale e 10-500 TB di storage. Siamo convinti che ciò offra ai clienti un notevole valore di mercato a breve termine. Alcuni nostri clienti VAR e MSP stipulano un contratto per un singolo Vserver, che poi condividono fra i loro clienti. Altri clienti, ad esempio, con esigenze di conformità HIPAA o PCI, potrebbero utilizzare un Vserver per ogni cliente. I service provider che intendono offrire servizi di disaster recovery scelgono un contratto che comprende Vserver collocati nei diversi data center di PeakColo.

Forse il vantaggio più importante offerto ai clienti è il valore completo delle performance del cluster e l'insieme di funzionalità di NetApp. Possiamo anche offrire ai clienti con requisiti più contenuti, per esempio soli 10 TB di storage, performance di I/O di livello molto elevato, nonché tecnologie come la deduplica e altre efficienze dello storage in grado di ridurre lo storage da acquistare. I clienti si assicureranno anche tutti i vantaggi della tecnologia NetApp Snapshot™ e di tutte le altre funzionalità di protezione e gestione dei dati di NetApp. È come se avessero acquistato un cluster multinodo di NetApp.

La possibilità di offrire elevate performance di I/O è un elemento di differenziazione fondamentale per noi. Non abbiamo mai perso un prospect a seguito di un test o un proof-of-concept: l'evidente vantaggio in termini di performance è un argomento estremamente convincente.

Tecnologie imminenti

Data ONTAP 8.1.1 porta con sé tecnologie di cui siamo entusiasti e che stiamo studiando per future implementazioni.

Infinite Volume e pNFS

La tecnologia NetApp Infinite Volume offre un volume composto in cui i dati vengono distribuiti in diversi volumi di base, distribuiti su tutti i nodi del cluster. In questo modo aumenta drasticamente il throughput di un singolo volume. Pensiamo che, unendo le funzionalità Cluster-Mode con la funzione pNFS di NFS versione 4.1, potremo arrivare a rivoluzionare il settore incrementando drasticamente la velocità e l'utilizzabilità rispetto ai file system specializzati e parallelizzati come GPFS e Lustre. Potremo trasferire questo valore anche ai nostri VAR e MSP attivi nei settori tecnici, scientifici e in altri mercati dei big data come ad esempio Hadoop. I vantaggi comprendono:

  • Architettura semplificata. L'infrastruttura per pNFS è molto più semplice rispetto a quella degli altri file system paralleli, che richiedono molti server dedicati, oltre allo storage.
  • Gestibilità. Di solito, pNFS prevede diversi file server che devono essere gestiti separatamente. Il Cluster-Mode ci consentirà di gestire tutti i componenti come se fossero una singola entità.
  • Operazioni senza interruzioni. L'installazione di pNFS su un cluster NetApp garantirà operazioni senza interruzioni in caso di manutenzione o bilanciamento del carico, così come avviene per qualsiasi altro carico di lavoro.

Stiamo già utilizzando pNFS con un cliente. Stiamo inoltre studiando come combinarlo con Infinite Volume per creare nuovi servizi ad elevate performance.

Flash Pool

Quale service provider, non possiamo esercitare che un controllo limitato sui carichi di lavoro in esecuzione sulla nostra infrastruttura. Problemi come l'errato allineamento dei volumi o delle macchine virtuali, i boot o i login storm ed eventi analoghi possono manifestarsi improvvisamente, per cui qualsiasi tecnologia che consenta alla nostra infrastruttura di adattarsi più efficacemente in caso di eventi imprevisti diventa per noi fondamentale.

Consideriamo la tecnologia NetApp Flash Pool come un tool molto importante per affrontare meglio questi eventi imprevisti e un ulteriore valore aggiunto per creare e offrire nuovi tier di storage. Flash Pool è parte del Virtual Storage Tier di NetApp (VST), una tecnologia in grado di adattarsi automaticamente in modo da mantenere i set di dati più importanti sullo storage ad elevate performance. In questo modo è possibile creare aggregati di dischi NetApp che uniscono dischi tradizionali con gli SSD. I dati di random read e write vengono inseriti automaticamente nella cache degli SSD in modo da aumentare le performance.

Al momento stiamo testando le performance dei Flash Pool, che uniscono dischi SATA ad alta capacità con gli SSD. Speriamo di poterlo offrire come nuovo tier storage ai nostri clienti nel prossimo futuro.

Conclusioni

Per PeakColo, una crescita continua comporta di poter garantire in modo continuo le performance, la scalabilità e le funzionalità richieste dai clienti VAR e MSP. Siamo certi di aver scelto i migliori partner tecnologici per sostenere la crescita e affrontare importanti tendenze di settore come l'adozione dello storage basato su flash, il software-defined networking e i big data. NetApp Data ONTAP 8 Cluster-Mode offre le funzionalità necessarie per il nostro successo e anche per vincere le sfide future. La flessibilità del Cluster-Mode non ha prezzo per i service provider cloud come noi, poiché consente di operare con maggiore agilità rispetto alla concorrenza.

Scopri di più sull'approccio di PeakColo all'infrastruttura IT in questa discussione tecnica, tenuta in un recente meeting di ricerca di Wikibon Peer Incite. (Guarda o ascolta)

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Di Luke Norris, CEO, Founder e Chief Architect, PeakColo

Luke ha fondato PeakColo nel 2006 ed è responsabile dell'indirizzo strategico e della gestione dell'azienda. In precedenza, è stato dirigente dell'Integrated Operations Center di SunGard Availability, in cui si era responsabile delle operations 24/7 e della gestione di circa 460.000 metri quadrati di spazi in data center in tutto il mondo. Luke è fra gli autori di due brevetti tecnologici e di numerosi altri brevetti in attesa di approvazione, frutto del suo lavoro in PeakColo.

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Informazioni su PeakColo

Fondata nel 2006, PeakColo è un provider di servizi cloud con sede centrale a Denver, in Colorado, USA. Si tratta di un'azienda attiva in ambito infrastructure-as-a-service (IaaS) che offre soluzioni enterprise di public, private e hybrid cloud, oltre a soluzioni personalizzate e di disaster recovery. Tali soluzioni vengono erogate da cinque data center situati in USA (a Denver, in Colorado, a Seattle, nello Stato di Washington e a Phoenix, in Arizona) e a Londra, nel Regno Unito.





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