डेटा सेंटर इन्फ्रास्ट्रक्चर का भविष्य

सामान्य-उद्देश्य डेटा सेंटर आर्किटेक्चर (ऐसे डेटा केंद्र अभी भी व्यापक रूप से आज भी उपयोग किए जाते हैं) ने अतीत में अपने कार्यों को अच्छी तरह से काम किया है, लेकिन उनमें से ज्यादातर हाल ही में स्केलेबिलिटी, प्रदर्शन और दक्षता की अपनी सीमा तक पहुंच गए हैं। ऐसे डेटा केंद्रों की वास्तुकला आम तौर पर कुल संसाधन आवंटन के सिद्धांत का उपयोग करती है - प्रोसेसर, हार्ड ड्राइव और नेटवर्क चैनल चौड़ाई।

इस मामले में, उपयोग किए गए संसाधनों की मात्रा में वृद्धि (वृद्धि या कमी) ऐसे डेटा केंद्रों में पूर्व निर्धारित गुणांक के साथ होती है। उदाहरण के लिए, 2 के गुणांक के साथ, हम विन्यास की यह श्रृंखला प्राप्त कर सकते हैं:

• 2CPU, 8 जीबी रैम, 40 जीबी स्टोरेज;
• 4CPU, 16GB रैम, 80GB स्टोरेज;
• 8CPU, 32GB रैम, 160GB स्टोरेज;
• ...

हालांकि, कई कार्यों के लिए, ये कॉन्फ़िगरेशन आर्थिक रूप से अप्रभावी हैं, अक्सर कुछ मध्यवर्ती कॉन्फ़िगरेशन ग्राहकों के लिए पर्याप्त होते हैं, उदाहरण के लिए, - 6CPU, 16GB RAM, 100GB स्टोरेज। इस प्रकार, हम समझ में आते हैं कि डेटा सेंटर संसाधनों के आवंटन के लिए उपरोक्त सार्वभौमिक दृष्टिकोण अप्रभावी है, खासकर जब बड़े डेटा के साथ गहनता से काम कर रहा है (उदाहरण के लिए, तेज डेटा, एनालिटिक्स, आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस, मशीन लर्निंग)। ऐसे मामलों में उपयोगकर्ता उपयोग किए जाने वाले संसाधनों की अधिक लचीली नियंत्रण क्षमता चाहते हैं, उन्हें प्रोसेसर, मेमोरी और डेटा स्टोरेज, नेटवर्क चैनलों को स्वतंत्र रूप से स्केल करने की क्षमता की आवश्यकता होती है। इस विचार का अंतिम लक्ष्य एक लचीली घटक संरचना बनाना है।



अंजीर। 1. डेटा-केंद्रित डेटा सेंटर आर्किटेक्चर।

ऐसी आवश्यकताओं के जवाब में हाइपरकॉन्वर्ड इन्फ्रास्ट्रक्चर (एचसीआई, हाइपर-कंवर्जेड इन्फ्रास्ट्रक्चर) डेटा सेंटर आए जो सभी कंप्यूटिंग संसाधनों, भंडारण प्रणालियों और नेटवर्क चैनलों को एक ही वर्चुअलाइज्ड सिस्टम (छवि 1) में मिलाते हैं। हालांकि, इस संरचना में, स्केलेबिलिटी की सीमाओं का विस्तार करने के लिए (नए स्टोरेज सिस्टम, मेमोरी या नेटवर्क चैनलों को जोड़ने), अतिरिक्त सर्वर की आवश्यकता होती है। इसने तय मॉड्यूल (जिसमें प्रोसेसर, मेमोरी और डेटा स्टोरेज शामिल हैं) के साथ HCI बुनियादी ढांचे के विस्तार के आधार पर एक दृष्टिकोण की उपस्थिति को पूर्व निर्धारित किया, जो अंततः लचीलेपन और अनुमानित प्रदर्शन का स्तर प्रदान नहीं करता है जो आधुनिक डेटा केंद्रों में मांग में है।

एचसीआई को पहले से ही घटक-अव्यवस्थित इन्फ्रास्ट्रक्चर (सीडीआई, कम्पोजिबल-डिसैग्लिग्रेटेड इन्फ्रास्ट्रक्चर) द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है, जो कि अभिसरण या अति-परिवर्तित आईटी समाधानों की सीमाओं को पार करने और डेटा केंद्रों के लिए बेहतर लचीलापन प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

घटक-अव्यवस्थित बुनियादी ढांचे का आगमन

सामान्य-प्रयोजन डेटा केंद्रों की वास्तुकला (संसाधनों का एक निश्चित अनुपात, अवरोहण और अतिरेक) के साथ जुड़ी समस्याओं को दूर करने के लिए, एक एकल प्रणाली के भीतर पहले से कॉन्फ़िगर किए गए हार्डवेयर संसाधनों से मिलकर, एक एकीकृत बुनियादी ढांचा विकसित किया गया था। कम्प्यूटिंग संसाधन, स्टोरेज सिस्टम और उनमें नेटवर्क इंटरैक्शन असतत हैं और उनकी खपत के संस्करणों को प्रोग्रामेटिक रूप से कॉन्फ़िगर किया गया है। फिर अभिसरित संरचनाओं को हाइपरकॉन्वर्ड (HCI) में बदल दिया गया, जहाँ सभी हार्डवेयर संसाधनों का वर्चुअलाइजेशन किया जाता है, और कंप्यूटिंग संसाधनों, स्टोरेज और नेटवर्क चैनलों की आवश्यक मात्रा का आवंटन सॉफ्टवेयर स्तर पर स्वचालित होता है।

इस तथ्य के बावजूद कि एचसीआई सभी संसाधनों को एक ही वर्चुअलाइज्ड सिस्टम में एकीकृत करता है, इस दृष्टिकोण में इसकी कमियां भी हैं। ग्राहक को जोड़ने के लिए, उदाहरण के लिए, भंडारण की एक बड़ी मात्रा, रैम या नेटवर्क चैनल का विस्तार, एचसीआई वास्तुकला में, इसके लिए अतिरिक्त प्रोसेसर मॉड्यूल के उपयोग की आवश्यकता होगी, भले ही उनका उपयोग कंप्यूटिंग कार्यों के लिए सीधे उपयोग नहीं किया जाएगा। नतीजतन, हमारे पास एक ऐसी स्थिति है, जहां पिछले आर्किटेक्चर की तुलना में अधिक लचीले होने वाले डेटा केंद्रों का निर्माण करते समय, वे अभी भी अनम्य बिल्डिंग तत्वों का उपयोग करते हैं।

मध्यम और बड़े कॉर्पोरेट डेटा केंद्रों के आईटी उपयोगकर्ताओं के सर्वेक्षण के अनुसार, कुल उपलब्ध भंडारण क्षमता का लगभग 50% वास्तविक उपयोग के लिए आवंटित किया गया है, जबकि अनुप्रयोग केवल आवंटित भंडारण मात्रा का आधा उपयोग करते हैं, और CPU समय का उपयोग लगभग 50% द्वारा भी किया जाता है। इस प्रकार, निश्चित संरचनात्मक प्रणालियों का उपयोग करने वाला दृष्टिकोण उनके अंडरलोडिंग की ओर जाता है और आवश्यक लचीलापन और अनुमानित प्रदर्शन प्रदान नहीं करता है। इन समस्याओं को हल करने के लिए, एक अव्यवस्थित मॉडल बनाया गया था, जो एक खुले एपीआई के साथ सॉफ्टवेयर टूल का उपयोग करके अलग-अलग कार्यात्मक मॉड्यूल से इकट्ठा करना आसान है।

घटक विस्थापित इन्फ्रास्ट्रक्चर (सीडीआई) एक डेटा सेंटर आर्किटेक्चर है जिसमें भौतिक संसाधन - कंप्यूटिंग शक्ति, भंडारण और नेटवर्क चैनल - को सेवाओं के रूप में माना जाता है। अपने वर्तमान लोड को पूरा करने के लिए सभी आवश्यक संसाधनों के साथ उपयोगकर्ता एप्लिकेशन प्रदान करना वास्तविक समय में होता है, इस प्रकार डेटा सेंटर के भीतर इष्टतम प्रदर्शन प्राप्त करना।
घटक-विच्छेदित विरोधी-अभिसरण मॉडल

एक घटक-अव्यवस्थित बुनियादी ढांचे (छवि 2) में वर्चुअल सर्वर, एचसीआई के विपरीत कंप्यूटिंग सिस्टम, भंडारण और नेटवर्क उपकरणों के स्वतंत्र पूल से संसाधनों को जोड़कर बनाया जाता है, जहां भौतिक संसाधन एचसीआई सर्वर से बंधे होते हैं। इस तरह, सीडीआई सर्वर एक विशेष कार्यभार की आवश्यकताओं के अनुसार आवश्यकतानुसार बनाया और पुन: कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। वर्चुअलाइजेशन सॉफ़्टवेयर में एपीआई एक्सेस का उपयोग करते हुए, एप्लिकेशन किसी भी आवश्यक संसाधनों का अनुरोध कर सकता है, मानव हस्तक्षेप के बिना वास्तविक समय में तत्काल सर्वर पुन: संयोजन प्राप्त करता है - एक आत्म-प्रबंधन डेटा केंद्र की ओर एक वास्तविक कदम।


अंजीर। 2: हाइपरकॉन्वर्ड मॉडल (HCI) और घटक विच्छेदित (CDI)।

CDI आर्किटेक्चर का एक महत्वपूर्ण हिस्सा आंतरिक संचार इंटरफ़ेस है, जो किसी विशेष सर्वर के स्टोरेज डिवाइसेस के अलगाव (असहमति) को उसकी कंप्यूटिंग पावर और अन्य अनुप्रयोगों द्वारा उपयोग के लिए उनके प्रावधान को सुनिश्चित करता है। एनवीएमई-ओवर-फैब्रिक्स का उपयोग यहां मुख्य प्रोटोकॉल के रूप में किया जाता है। यह अनुप्रयोगों और भंडारण उपकरणों के बीच खुद को सबसे छोटा एंड-टू-एंड डेटा ट्रांसफर देरी प्रदान करता है। नतीजतन, यह सीडीआई को उपयोगकर्ताओं को प्रत्यक्ष-संलग्न भंडारण (कम विलंबता और उच्च प्रदर्शन) के सभी लाभ प्रदान करने की अनुमति देता है, संसाधन साझा करने के माध्यम से जवाबदेही और लचीलापन प्रदान करता है।


अंजीर। 3. एनवीएमई-ओवर-फैब्रिक्स की संरचना।

NVMe (नॉन-वोलेटाइल मेमोरी एक्सप्रेस) तकनीक अपने आप में एक अनुकूलित, उच्च-प्रदर्शन, कम-विलंबता इंटरफ़ेस है जो विशेष रूप से पीसीआई एक्सप्रेस बस के माध्यम से एसएसडी को सर्वर से जोड़ने के लिए डिज़ाइन किए गए आर्किटेक्चर और प्रोटोकॉल का एक सेट का उपयोग करता है। CDI के लिए, इस मानक को NVMe- ओवर-फैब्रिक तक विस्तारित किया गया है - स्थानीय सर्वरों से परे।

यह विनिर्देश फ्लैश डिवाइस को नेटवर्क पर संचार करने की अनुमति देता है (विभिन्न नेटवर्क प्रोटोकॉल और ट्रांसमिशन मीडिया का उपयोग करें - चित्र 3 देखें), एक ही उच्च प्रदर्शन और स्थानीय NVMe उपकरणों के रूप में कम संचरण देरी प्रदान करता है। उसी समय, व्यावहारिक रूप से उन सर्वरों की संख्या पर कोई प्रतिबंध नहीं है जो NVMe- ओवर-फैब्रिक डिवाइसेस या ऐसे स्टोरेज डिवाइसों की संख्या पर साझा कर सकते हैं जिन्हें एक सर्वर द्वारा एक्सेस किया जा सकता है।

आज के बड़े डेटा गहन अनुप्रयोगों की आवश्यकताएं पारंपरिक डेटा सेंटर आर्किटेक्चर की क्षमताओं से अधिक हैं, खासकर स्केलेबिलिटी, प्रदर्शन और दक्षता के मामले में। सीडीआई (घटक-अव्यवस्थित बुनियादी ढांचे) के आगमन के साथ, डेटा सेंटर आर्किटेक्ट, क्लाउड सर्विस प्रोवाइडर, सिस्टम इंटीग्रेटर्स, स्टोरेज डेवलपर्स और ओईएम अधिक लागत-प्रभावशीलता, लचीलापन, दक्षता और स्केलेबिलिटी में आसानी के साथ भंडारण और कंप्यूटिंग सेवाएं प्रदान कर सकते हैं, गतिशील रूप से सभी के लिए आवश्यक SLA प्रदान कर सकते हैं। वर्कलोड।