Обзор решения Cisco UCS

14.07.2014 |

Александр Абрамов.

Cisco Uniﬁed Computing System (UCS) - это платформа для ЦОД следующего поколения, которая объединяет вычислительные и сетевые ресурсы, доступ к системам хранения данных, а также средства виртуализации в единую систему. Решение позволяет значительно снизить затраты на эксплуатацию ЦОД и увеличивает операционную эффективность бизнеса.

Система объединяет в себе универсальную высокоскоростную сетевую инфраструктуру (uniﬁed fabric) на базе технологий 10-Gigabit Ethernet и широко используемую x-86 архитектуру серверов компании Intel. Решение Cisco UCS позволяет создать интегрированную и масштабируемую платформу, в которой все элементы решения управляются централизовано.

Cisco UCS имеет в своем составе единую систему управления, которая позволяет управлять комплексами до 160 физических серверов, на каждом из которых могут функционировать десятки виртуальных машин, обеспечивая превосходное масштабирование ЦОД без увеличения сложности управления.

Архитектура системы Cisco UCS улучшает переносимость профилей физических машин, т.к. профиль сервера, конфигурация его LAN/SAN соединений и I/O, встроенного ПО и профили сетевых соединений могут быть динамически присвоены любому физическому серверу в системе. Такая высокодинамичная среда с поддержкой принципа Stateless Computing может быть легко адаптирована для удовлетворения быстро меняющихся требований современных центров обработки данных. Это подразумевает внедрение в нужный момент необходимых вычислительных ресурсов и перемещение рабочей нагрузки.

Cisco Uniﬁed Computing System улучшает доступность, безопасность и производительность благодаря интегрированному дизайну системы.

Компоненты системы UCS
•    Центральные коммутаторы UCS 6200 Series Fabric
•    Шасси блейд-серверов UCS 5100 Series
•    Сетевые модули UCS 2200 Series Fabric Extender
•    Блейд-серверы UCS B-Series
•    Стоечные-серверы UCS C-Series
•    Сетевые адаптеры UCS
•    Модуль управления UCS Manager

Центральные коммутаторы UCS серии 6200 Fabric Interconnect

Конвергентные коммутаторы сочетают функции коммутации трафика ethernet и ﬁbre channel с управлением системой UCS. Архитектура коммутаторов предусматривает коммутацию трафика на скоростях до 10 Гбит/с без потерь пакетов и с крайне низкими задержками. Устройства поставляются в корпусе 1RU с 48 портами или в корпусе 2RU с 96 портами. Поддерживают модули расширения, обеспечивающие подключения Fibre Channel и 10 Gigabit Ethernet.

Основные функции:
•    10 Gigabit Ethernet порты SFP+, поддержка FCoE
•    Варианты 48 и 96 встроенных портов со слотами расширения для добавления портов Fibre Channel и 10 GE
•    Встроенная система управления UCS Manager
•    До 1.04 Tbps производительности
•    Зарезервированные блоки питания и вентиляторы с «горячей заменой»
•    Управление до 40 шасси на систему UCS

Сетевой модуль UCS серии 2200 Fabric Extender

Модули обеспечивают связи между центральными коммутаторами и блейд-серверами. С их помощью упрощаются процессы диагностики, подключения кабелей и управления системой.

Основные функции:
•    Подключение блейд-шасси UCS к центральным коммутаторам (Fabric Interconnect)
•    8 внешних порта 10 Gigabit Ethernet SFP+ с поддержкой FCoE
•    До двух модулей на шасси для обеспечения отказоустойчивости и до 80 Гбит/с полнодуплексной производительности
•    Встроенное управление шасси
•    Управляется UCS Manager через центральный коммутатор

Шасси для блейд-серверов UCS серии 5100

Представляет собой серверную корзину, которая поддерживает до восьми блейд-серверов и до двух сетевых модулей в корпусе 6RU, не требуя дополнительных модулей управления.

Основные функции:
•    4 блока питания (резервирование по схеме N+1 или N+N
•    8 вентиляторов (по умолчанию)
•    Охлаждение «спереди назад»
•    Высота шасси 6U
•    Внутрь можно установить до 8 блейд-серверов половинной ширины или 4 блейд-сервера полной ширины
•    Все блейд-серверы одинарной высоты
•    Установка до 2-х сетевых модулей
•    Индикаторная идентификация

Блейд-серверы UCS (серия B)

Блейд-серверы UCS – это блейд-серверы архитектуры x86 на базе процессоров Intel® Xeon®, которые адаптируются под требования приложений, регулируют использование электроэнергии и обеспечивают лучшую виртуализацию среди устройств своего класса. Уникальная технология расширения памяти Cisco значительно увеличивает объем памяти, что повышает производительность и пропускную способность для ресурсоемких приложений виртуализации и обработки крупных наборов данных. Кроме того, эта технология предлагает более экономичный вариант памяти для менее требовательных рабочих нагрузок.

Стоечные серверы UCS (серия C)

Стоечные серверы UCS - серверы, предназначенные для работы в автономных средах и в составе среды унифицированных вычислений Cisco, выполненные в стандартном конструктивном исполнении. Они поддерживает модель пошагового развертывания с возможностью будущего перехода на унифицированные вычисления.

Сетевые адаптеры Cisco UCS

В настоящее время все сетевые адаптеры для блейд-систем условно можно поделить на три типа: традиционные, конвергентные и виртуализиро-ванные.
•    Традиционные адаптеры - классические адаптеры с аппаратной поддержкой протокола Ethernet и программной поддержкой конвергентного протокола Fibre Channel over Ethernet, предназначенные для передачи и обмена данными в сети. Наиболее известный производитель таких адаптеров - компания Intel, Broadcom.
•    Конвергентные адаптеры - адаптеры с интегрированными чипами протоколов 10GbE и Fibre Channel или имеющие конвергентный чип протокола FCoE. На данный момент это наиболее используемый тип адаптеров в существующих серверных системах. Наиболее распространенные производители этих типов - компании Emulex и Qlogic.
•    Виртуализированные адаптеры – адаптеры, которые позволяют создать несколько логических адаптеров как в динамике (например, при интеграции с системами виртуализации), так и статично. Использование виртуализированного адаптера в среде гипервизора позволяет перенести задачи коммутации трафика между сетевыми машинами на сетевое оборудование, что позволяет высвободить процессорные ресурсы и предоставить их виртуальным машинам, тем самым повысить их производительность в целом.

Компания Cisco Systems разработала собственный виртуализированный двухпортовый конвергентный адаптер Cisco Virtualized Interface Card с исключительными характеристиками, позволяющий иметь преимущество перед другими производителями:
•    Способен создать до 58 виртуализированных Ethernet или FC адаптеров (на одном физическом адаптере с использованием метки VNTag проекта стандарта IEEE 802.1Qbh)
•    Поддержка стандарта PCIe
•    Работа в виртуализированной и невиртуализированной среде
•    Поддержка Hypervisor Bypass
•    Отказоустойчивость на аппаратном уровне
•    Высокая производительность (2x 10Gb, >600K IOPS)

В стоечных серверах UCS используются наиболее востребованные сетевые адаптеры в виде карт PCIe, таких производителей, как QLogic, Broadcom, Emulex и Intel, а также виртуализированный PCIe адаптер Cisco VIC.

Программный модуль UCS manager

UCS Manager – это встроенный программный модуль, с помощью которого осуществляется управление всеми компонентами блейд-системы.

Интерфейс UCS Manager разделен на пять зон: администрирование, оборудование, серверы, ЛВС и сеть хранения. Под администрированием подразумеваются операции, производимые с помощью UCS Manager. Оборудование — это, как правило, задействованная в данный момент физическая основа UCS. Серверами в общем случае именуются логические серверы, созданные и используемые посредством UCS Manager. В зону ЛВС включается всё, что относится к локальным сетям, а в зону сети хранения — всё, что касается ресурсов хранения.

Преимущества Uniﬁed Computing System (UCS)

• Встроенное управление системой
Каждый из компонентов объединенной системы вычислений Cisco UCS поставляется со встроенным микропрограммным обеспечением, которое позволяет управлять работой устройства с помощью Cisco UCS Manager. Администраторы сети, системы хранения данных и серверов могут работать с графическим пользовательским интерфейсом или интерфейсом командной строки системы Cisco UCS Manager или, используя документированный набор функций XML API, из существующей корпоративной системы управления ЦОД.

Ролевая модель контроля упрощает решение задач управления, к которым должны привлекаться группы администраторов серверов, сети и системы хранения данных, позволяя ограничить область распространения специальной информации рамками каждой группы. Это позволят экспертам по конкретным вопросам следовать обычным рабочим процедурам и интегрировать все данные о конфигурации в рамках единой системы управления, а не в разрозненных системах, как это нередко происходит в современных ЦОД.

• Внедрение приложений с использованием сервисных профилей
ПО UCS Manager реализует концепцию управления на базе ролей и политик с использованием сервисных профилей и шаблонов. Информация о параметрах системы электропитания, охлаждения, физической безопасности, а также о состоянии оборудования, конфигурации сетевой среды и сети хранения данных содержится в сервисном профиле. Использование сервисных профилей позволяет ИТ-персоналу ЦОД снизить время внедрения приложений в ЦОД от дней до минут.

• Объединенный транспорт
Разработанная Cisco Systems технология консолидированной сети (uniﬁed fabric) на базе наборов стандартов Data Center Bridging и Fibre Channel over Ethernet (FCoE) позволяет значительно снизить затраты на элементы сетевой инфраструктуры (множество сетевых адаптеров, коммутаторы LAN, SAN, различные сетевые кабели и т.п.). Сетевые модули шасси позволяют отказаться от использования коммутаторов в составе блейд-серверов путем транзита всего трафика от серверов через централизованную фабрику коммутации, где трафик будет обрабатываться и коммутироваться по назначению. Унифицированная фабрика коммутации строится на базе технологии 10-Gigabit Ethernet со стандартными кабельными соединениями. Теперь в случае изменения типа подключения сервера к сети нет необходимости в установке дополнительных адаптеров и прокладке новых кабелей.

• Поддержка технологии виртуализации (VN-Link)
Технология Cisco VN-Link расширяет границу сети до виртуальной машины. Эта технология стирает различия по управлению сетевой инфраструктурой для физических и виртуальных серверов. Теперь все сетевые соединения настраиваются и управляются централизовано, без выделения дополнительного уровня коммутации для виртуальных сред. Конфигурации портов ввода/вывода и сетевые политики могут перемещаться между виртуальными серверами, что увеличивает эффективность и уменьшает сложность их эксплуатации.

• Виртуализированный адаптер Cisco VIC
Виртуализированный адаптер Cisco VIC позволяет получить на одном двухпортовом конвергентном адаптере динамически или статически до 58 виртуальных адаптеров, каждый их которых представлен PCIe-функцией. Таким образом, операционная система «видит» каждый из виртуальных адаптеров как физический адаптер. Данным виртуальным адаптерам можно гарантировать полосу пропускания; неиспользуемая в текущий момент часть полосы пропускания любого виртуального адаптера может быть динамически распределена между другими виртуальными адаптерами, которым в тот же момент требуется бОльшая полоса, чем им гарантировал системный администратор.

• Технология расширения памяти Cisco
Технология расширения памяти Cisco позволяет увеличить в 4 раза количество разъемов для установки модулей памяти DIMM (до 96) по сравнению с классическими двухпроцессорными серверами архитектуры x86 при сохранении скорости частоты 1866Мгц. Увеличение оперативной памяти позволяет увеличить производительность работы серверов, особенно при работе в виртуальных средах.

• Современная производительность
В решении Cisco UCS используются блейд-сервера, построенные на базе процессоров серии Intel® Xeon® E5 v2 и Е7 v2. Эти многоядерные процессоры интеллектуально и автоматически регулируют производительность серверов в соответствии с требованиями приложений, увеличивают производительность в необходимый момент и существенно экономят энергопотребление в период простоя. Для более точного управления серверами все параметры производительности и экономии электроэнергии могут быть настроены вручную.

•    Энергетическая эффективность
Компоненты решения Cisco UCS были спроектированы с учетом требований по энергетической эффективности. Упрощенная архитектура системы позволила сократить количество элементов, для которых необходимо электропитание и охлаждение примерно на 50% по сравнению с классическими средами блейд-серверов. Шасси блейд-серверов в решении Cisco UCS сделано таким образом, чтобы значительно увеличить теплообмен с окружающей средой. Решение Cisco UCS использует новые, более эффективные блоки питания для своих компонентов.

Гарантия и сервисные контракты

Компания Cisco Systems на все продукты UCS помимо стандартной гарантии по желанию партнеров предоставляет сервисные контракты.

Uniﬁed Computing Warranty (3-year) - бесплатная стандартная гарантия сроком на 3 года, она включает в себя:
•    Загрузку прошивок BIOS и драйверов
•    Авансовую замену оборудования сроком NBD (next business day)
•    90-дневную гарантию на программный носитель
•    Круглосуточный доступ в службу технической поддержки Cisco TAC для оформления RMA

Uniﬁed Computing Warranty Plus - платное расширение гарантии сроком на 1 год (по умолчанию) включает:
•    Все выше перечисленное
•    Более гибкое время реакции на замену оборудования
•    Возможность замены оборудования на площадке у заказчика

Uniﬁed Computing Support Service - платный сервисный контракт сроком на 1 год (по умолчанию), включает:
•    Все выше перечисленное
•    Круглосуточная поддержка в TAC на ПО (все ОС, VMWare, BMC BladeLogic)
•    Разделение зоны ответственности между Cisco и производителем ПО
•    Возможность проактивной диагностики оборудования
•    Круглосуточный доступ в службу Cisco TAC по любым вопросам
•    Обновление UCS Manager