Innovations technologiques d’infrastructure dans le datacenter +la terre promise: virtuelle ?
Innover/investir: Pourquoi ? Quand ? Comment ? Evolutions technologiques des composants Virtualisation, provisionning d’infrastructure et orchestration Bénefices / risques, conclusion B.QUILLEVERE ALCANE b.quillevere@ b.quillevere@wanadoo.fr
L’investissement informatique
Conférence ITFORUM 20 juin 2007 – Bertrand QUILLEVERE (ALCANE)
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L’investissement informatique (global) PIB France 2006 = 1790 Milliards € Dépense informatique = 78 Milliards €
= 4,4%
Croissance forte en logiciel & services > 6% Faible pour le reste 1%
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L’infrastructure sous contraintes APPLICATIONS/métiers Contraintes d’évolutions scalabilité/ évolutivités Rapidité de mis en oeuvre
COUTS (faire + avec = ou -)
INFRASTRUCTURE INFORMATIQUE (SERVEURS – STOCKAGE RESEAUX WAN LAN SAN)
PRODUCTION au quotidien fiabilité - performance
Contraintes FOURNISSEURS Obligations d’évolutions limites de support
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La stratification technologique Poste.Client
Liens/réseau
V.Appliance
« Boîtes »
Protocoles
Logi. de base
Hardware
Hyperviseur
VLAN,VSAN
Firewall Compress Proxy Cache Cryptage Authentif. Antivirus Annuaires Broker EAI SSO Monitoring Accounting switchs
Term VT
Lien série, //
VM-api ??
Mono P-uma
Ascii,
Langage C
Term X
Ethernet
Vdisk format ?
SMP
SCSI, 1,2,3
SQL
PC-Windows
Token ring
Patitionnement
X11, Tcp/ip
C++, Java
Web browser
FC (Fiber chan)
MMP, NUMA
NFS, CIFS
JVM
VT, Pacifica
Linux client
100M,1G ETH
Rackage 19 p
RDP, Http
Monit- XA
SCSI, FC, SATA
WebOS
10G, Infinib.
Blade
802.1Q (Vlan)
Term. passif Car/ bloc
Liens p à p
PC cli. lourd
MAN, WAN
PC cli. léger
LAN
Term. Léger
SAN
Term prot.
OS
Blk dev prot
Lang. Comp
Contrôleurs
Bus prot
Code appli
Bus internes
Net Protocol
Appli Monit
Processeurs
Appliances
File acc prot
Trans. Monit
Mémoires
SAN V-M/C
Vlan,Vsan pr
SGBDR
Disques durs ISA, Bus Prop.
Serveurs Baies JBOD Baies intell.
BIOS
PCI PCI-X PCI E Chip Multicore
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Hyp.thread.
DDR I, DDR II
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Evolutions technologiques des infrastructures Evolutions en continu
Capacités: mémoires, disques, frequence processeurs, débits bus et réseaux,
Sauts technologiques (quasi) transparents
Multi-core – Hyperthreading, Vassist, ….
Ruptures technologiques avec fort impact en terme de bénéfices et/ou de process / organisation
SQL, Client/serveur, SAN+NAS Webification+N tiers, Virtualisation
Tendances permanentes d’évolution: COMPLEXIFICATION + RICHESSE FONCTIONNELLES + SIMPLIFICATION La construction devient plus complexe (architecture et interne des composants) L’usage est plus puissant et plus simple (du moins à richesse égale) La « valeur » se déplace: les couches devenues anciennes deviennent des commodités quasi gratuites (Open source) (hors admin). OS, SGBD, à terme Hyperviseur. L’investissement se déplace sur les nouvelles couches. Conférence ITFORUM 20 juin 2007 – Bertrand QUILLEVERE (ALCANE)
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Evolutions technologiques des infrastructures Courbe d’adoption
Valeur & pérénité des technologies Concept, Standard, produits,
Suiveurs « late adopters »
pionniers « early adopters »
ROI
Valeur / (proposition de valeur) Coûts (Directs / indirects et cachés)
Maturité
Stabilité spécifications, standardisation Fiabilité/robustesse/performance
Adoption pérennité
2005 2006 2007 2008 2009 Rejets ou très faible adoption X400-500, OSI, CORBA, DCE, OpenDoc, OSF1, OS/2, .. Smalltalk,
Adoption /rejet par le marché Constr, ISV, Utilisateurs Complexité d’adoption (formation, process, organis.)
Succès massifs SQL, TCP/IP, HTTP, Java, …
Dépendances / adhérence (portabilité/remplaçabilité) Conférence ITFORUM 20 juin 2007 – Bertrand QUILLEVERE (ALCANE)
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Pourquoi innover ? Les 6 exigences fondamentales pour l’infrastructure (ITI) Exigences & enjeux « Business »
• Qualité de service • Agilité, réactivité business • Avantages concurrentiels • Image, Compétitivité • CA & Rentabilité
Exigences relatives à l’Infrastructure ( ITI ) 1) Continuité de service
4) Flexibilité / évolutivité
2) Performance
5) Simplicité de gestion et d’administration
3) Sécurité
6) Optimisation du coût
Quelles innovations technologiques pour progresser sur ces critères ? Conférence ITFORUM 20 juin 2007 – Bertrand QUILLEVERE (ALCANE)
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La virtualisation .... du sol au plafond Virtualisation des SERVEURS
Virtualisation du STOCKAGE Virtualisation de l’infrastructure Virtualisation des RESEAUX Virtualisation des bandes Virtualisation du poste de travail
Concept générique de virtualisation des ressources
Les « V ressources » - Vserv, Vlan,Vswitch Vsan, Vfabric, Vlun, Vstor
Infrastructure globalement virtuelle = Vinfra
La virtualisation, qu’est ce que ça change ? Grid computing, Open source, Datacenter orienté service, ITIL,....
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Concept générique de Virtualisation Ressource logique rendant des services qui utilise des ressources physiques sous-jacentes Serveur Baie de stockage Switch réseau Disque, LUN, Contrôleur, … Processeurs Mémoire Bus, liens phys. Disques, bandes magnétiques
(*) Dans les limites du pool de ressources concerné. Concept de réserve de ressources libres nécessaire.
Virtualiser: permettre par des mécanismes logiciels de partager et agréger des ressources physiques et logiques pour des utilisations concurrentes optimales et isolées par des ressources logiques multiples indépendantes. 100% extensible (« scalable »)
100% transparent et compatible
Ressource instanciable N fois sans limite (*) et sans intervention hardware et sans arrêt de service. Le profil de service est modifiable sans limite (*) sans intervention hardware et idéalement sans arrêt de service. Le fait de virtualiser la ressource et les services associés (ou d’augmenter le niveau de virtualisation) n’est pas visible des clients: compatibilité ascendante respect des API et protocoles. Un enrichissement d’API est possible pour le management ou l’optimisation.
100% de continuité vis-à-vis du hardw.
Toute intervention: upgrade, ajout, retrait, remplacement de hardware peut se faire sans arrêt de service. Seule une panne pourrait arrêter le service
100% Partageante & isolante avec QOS
Les ressources logiques sont totalement isolées entre elles. Le partage des ressources se fait sur base de quotas (mini/maxi) et règles garantissant la QOS (*)
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Virtualisation du serveur: Hyperviseur Processus systèmes & applicatifs
Processus systèmes & applicatifs
SYSTEME D’EXPLOITATION & device driver
SYSTEME D’EXPLOITATION & device driver
Processus utilisateurs Gestion Interface transparente Ressources matérielles « électroniques » Cahier des charges restreint et bien délimité: 10 points majeurs Autre différenciateur majeur =performance (« overhead »)
BIOS BIOS Hyperviseur – (virtualiseur) – VMM (Virtual mchine monitor) BIOS du serveur Physique
Processeurs 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Mémoire
Contrôleurs
Partage processeur (quotas mini/ maxi) avec Vproc SMP, support NUMA et support Hyperthreading, support accélérateurs Partage mémoire (quotas) + sharing de segment + overbooking Partage/virtualisation I/O adapteur LAN/ SAN + switchs virtuels VLAN tagging (802.1Q) et VSAN Tagging (FC-FS-2 section 10.2) I/O dédié possible, avec idéalement DMP entre dédié et virtuel Disques Virtualisés (avec journalisation) Journalisation des VM (Redolog) >> Rollback - Undo Fonction de suspend / freeze Canal de VMOTION (groupement d’adapteurs LAN dédiés) API de management et API de com avec les VM Très grande fiabilité attendue (hors panne hardware)
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La virtualisation des ressources LAN
Orchestrateur Méta- Hyperviseur
Serveur physique Mach. Virtuelle VM1 Serveur de Base de données
Serveur physique A Hyperviseur STOCKAGE A (N)
VLAN
VM 2 VM 2
VSAN SAN FC
100% transparente 100% extensible
SAN VM-C (VLUN)
Serveur physique B Hyperviseur
100% de continuité
STOCKAGE B (N+1)
100% isolante et QOS Conférence ITFORUM 20 juin 2007 – Bertrand QUILLEVERE (ALCANE)
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Panorama des offres de Virtualisation X86+EM64T
Hyperviseurs
VMWare MSFT
Windows
Linux
GSX, ESX
X86-EM64T
Virtual.Server
X86-EM64T
AIX
HPUX
Autres
X86
X86-(EM64T)
X86
XEN (IA64) HP
HP-VM
IBM
Power Hyp
SUN
Sparc Hyp Q4-06
RISC
IA64
Solaris
IA64 (V2-2006) Power
Power
IBM (SVC) NetApp CISCO(VSAN)
(OpenVMS) OS400
Sparc T1
Stockage Virtualisé
Réseaux >>
IA64
Adic
HITACHI
Fujitsu/Siemens
BROCADE
MacData
EMC
Storagetek Etc…
HP
SUN
Pillar
Virtualisation réseaux, principes
Concept de VLAN (niveau 2 (MAC-adress) réseau physique unique, réseau logiques multiples Les VLAN sont isolés (sécurité) En général : segments de cable privé au VLAN (poste client switch et serveur - switch) le port du switch est dans le Vlan Liens inter-switch ou routeur ISL (CISCO) ou IEE 802.1Q (VLAN tagging = 12 bit VLAN-id dans le header après Macsource/Macdest) Adapter/driver 802.Q possibles sur les serveurs
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VLAN admin
VLAN Prod. Prod.
ISL ou 802.1Q trunk
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Vlan et Vswitchs dans les Vmachine Serveur physique A - 3 Vmachines (Web/was)
NIC 1 Vswitch VLAN admin
NIC 2 NIC 3
VLAN Prod. Prod.
802.1Q trunk
Serveur physique B – 2 Vmachines (DB-serv) NIC 2 NIC 3 Vswitch NIC 1
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Vswitchs supportant Load Balanicing (MAC ou IP)
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Virtualisation des réseaux de stockage
VSAN (FC) concept identique à celui du VLAN. (Tagging dans le FC header) VSAN tagging normalisé ANSI T11.3 par la norme FC-FS-2 section 10.2 CISCO : créateur du VSAN Concept de VirtualFabric. Une Fabric réelle physique peut contenir plusieurs fabric Virtuelles isolées. Le routage inter VSAN est possible. QLOGIC: SAN (VSAN) intégrée dans QLogic SANblade® 2400 HBAs (Octobre 2005). Opportunité de faire « entrer » les trames taggées dans les serveurs abritant les machines virtuelles. Opportunité de créer des virtuels fabric 100% logicielles dans les hyperviseurs de serveurs.
Adoption certainement assez lente du standard VSAN à cause des bases installées très importantes BROCADE + MACDATA et des fonctionnalités « approchantes » proposées.
En toile de fond: compétition SAN > NAS / ISCSI: qui héritent directement des fonctionnalités de VLAN … Conférence ITFORUM 20 juin 2007 – Bertrand QUILLEVERE (ALCANE)
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Stockage: Virtualisation des VLUN Partitionnement
Disques physiques
Concaténation
LUN intra OS
Volumes virtuels
Striping Concat
Stripping RAID
Slicing
Striping
RAID raid1,raid5,10
LVM
BAIE DE STOCKAGE SERVEUR- OS
VLUN concept ancien, qui s’est enrichi progressivement Positionnement de la virtualisation serveur >> baie >> SAN NAS (niveau record CIFS/NFS) approche concurrente très attractive si le mode block n’est pas nécessaire à l’application (le + fréquent) Conférence ITFORUM 20 juin 2007 – Bertrand QUILLEVERE (ALCANE)
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Stockage: relocalisation de la virtualisation Bénéfices de la virtualisation de VOL
Centralisation de la gestion des volumes (LUN) et des baies disques Classe de stockage (performance, & disponibilité > réduction de cout) Pool de stockage par classe Changement de class on line Allocation des blocs à l’utilisation « thin provisionning » Taux d’utilisation effectif global tend vers 100% - X % Réduction du nombre de LUN vues des serveurs (de + grande taille) Redimensionnement dynamique LUN Service de migration de baies on line Services: RAID, réplication, cache,...
IBM
Vol
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HP
Vol
SUN
Vol
VOL Mngr SAN
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50 ans de disques durs !
Capacité: X 200000 ! En 50 ans +28% / AN
Premier disque dur: 1957: l'IBM 350 (ordinateur RAMAC 305), 5 MO - 50 plateaux de 24 pouces Développé pour réservation American Airlines (projet SABRE)
Dernier disque disponible: 2007: Hitachi/IBM Deskstar 7K1000 (SATA) 1 TO 378 €HT ( 0,38 € / GO) 0,002 € pour l’IBM 350 .....
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Infrastructure globalement virtualisée VLAN dev
VLAN prod
VLAN intég.
LAN
VM
VM VM
VM VM
VM
VM
VSAN intég. VSAN prod
SAN
VSAN dev
Infrastructure physique commune unique. Isolation entre plateformes virtuelles en sécurité & performance (quotas) Optimisation de l’usage et du coût. Actuellement CPU : 20% en prod moins de 5% en dev & tests Autres PF: formation, recettes,….
Vstor. Intég. Vstor. prod Vstor. dev Conférence ITFORUM 20 juin 2007 – Bertrand QUILLEVERE (ALCANE)
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Approvisionnement en environnement virtualisé hostname
Fournisseurs (production / architecture) hostname
Dbserv_01
OS type UNIX Demande de construction d’une infrastructure OS version 7.4.5 4 tiers WEB+WAS+Database+stockage V Cpu nbr 8
Dbserv_01
Cpu puiss.
250000
OS type
UNIX
DB-space
DB-FS-01
OS version
7.4.5
V Cpu nbr
8
Cpu puiss.
250000
DB-space
DB-FS-01
DB-size
500 GB
DB-name
database1
Stor. class
Class 1
Standards, règles
Formulaire besoin
DB-size
500 GB
DB-name
database1
Stor. class
Class 1
Client (MOE projet)
Délai d’approvisionnement réduit de manière drastique PROVISIONNING AUTOMATISE
Appro serveurs Appro réseaux Appro stockage Cablages
Accès WEB
Adressages, nommages,.. Installation hardware
Livraison
Installation software
WAS DB
Configuration tests
Approvisionnement hardware et framework applicatifs décorrélés
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Virtualisation : bénéfices PF- production %usage CPU UNIX = 18% CPU Intel-WINDOWS = 10% stockage disque = 30-% 40%
Moyenne = 12% CPU (base 50% prod / 50% non prod)
Quantitatif
Potentiel = X 7 d’usage des serveurs X 2 du stockage
PF- autres que production %usage CPU UNIX < 5% CPU Intel-WINDOWS < 5%
PF de production Qualitatif
PF de prod VN+1
PF de dev VN+1
PF de développement
PF de test VN+1
PF de tests fonct PF d’intégration
PF de formation
PF de pré-production PF de recette
PF de test en charge
Aujourd’hui : 2 à 5 PF maxi
POTENTIEL: X 3 ou X 4 sur le nombre de PF
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Orchestration globale Datacenter virtualisé Gest. Inventaire & Configuration Gestion des changements
Serveur Physiques Hyperviseur de serveurs
Provisionning des ressources physique et logiques (automat.)
Supervision des ressources et des services Management des mouvements de ressources (Vres-motion) Workload management Balancing (grid management) Gestion du PCAI/PRAI Sauvegardes / archives / ILM
Stockage physique Meta Manager
Management des Quotas Et règles de QOS + SLA/SLM
Virtualiseurs de stockage
Contrôleurs de réseaux virtuels (VLAN / VSAN)
Contrôleur réseaux Physiques
Pas de solution monolitique Offre / marché immature Processus de maturation lent Manque de standard Matrice de compatibilté= champ immense
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Bénéfices – risques & points d’attention Bénéfices / avantages
Points d’attention et risques
• Réduction du nombre de composants physiques serveurs, câblages, switchs, ports LAN/SAN, … • Réduction de coût de l’infrastructure (invest. / possession) • Forte réduction des coûts d’hébergement (m2, KVA, …) • Forte augmentation de la flexibilité en général: maintenance déplacement d’applications, changement de matériel,… • Capacité à proposer des PF multiples (dev, tests, form..) • Allongement durée de vie des OS/applications • Réduction du nombre de pannes matérielles / fiabilité augmentée • Délais de « provisionning » très fortement réduits • Reprises sur pannes simplifiées (VM de secours + partage SAN) • Forte simplification des solutions PCAI/PRAI et coût très réduit
• • • •
Impact process budgétisation Nouvelle unités d’œuvre projet Impact achats Education - acceptation projets
• Métiers/activités nouvelles et fonctions très impactées • Gestion de capacité • Gestion du workload management >>>> Besoin de formation • Maîtrise supervision logique/physique >>>> Repenser les standards techniques • Refondre le provisionning • Masterisation vs Clonage des VM Risques: • Préparation insuffisante • Appropriation technologie incomplète • Gestion des incidents • Prolifération incontrôlée des VM et inflation du stockage.
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Merci pour votre attention ..... et ... Penser à vous faire assister par une société compétente et indépendante
ALCANE: Conseil en architecture technique & gestion de performance performance des infrastructures informatiques Virtualisation et Continuité Continuité d’activité activité (PCAI(PCAI-PRAI)
ALCANE SA Bertrand. QUILLEVERE b.quillevere@wanadoo.fr 06.11.60.48.48