När man tänker på Kubernetes (K8s), har termer som ofta kommer att tänka på att göra med storskaliga miljöer som "molnskala", "obegränsad expanderbarhet" och till och med "gigantisk". Verkligheten är dock att en betydande del av IT-världen behöver börja med mycket mindre K8s-miljöer för utveckling och produktion. För att tillhandahålla bekvämlighet, flexibilitet och skalbarhet på molnnivå, samt för att uppnå kostnadsfördelar för lokal och hybrid molninfrastruktur, har Supermicro introducerat en nyckelfärdig lösning som använder deras branschledande hårdvara parad med toppmoderna -line mjukvaruintegration. I den här artikeln kommer vi att titta på vad som består av denna Supermicro Rack Plug and Play-lösning, hur den fungerar och ekonomin med att köra en intern K8s-plattform kontra en molnbaserad.
Supermicro Rack Plug and Play Cloud Infrastructure
De fyra komponenterna som utgör alla K8s-installationer är dator, lagring, nätverk och programvara. För att nå så många kunder som möjligt har Supermicro designat olika system- och rack-nivåkonfigurationer baserat på detta program. Hårdvaran för denna lösning drar fördel av Intels beprövade tredje generationens Xeon-processorer och Optane Persistent Memory (PMem), som vi kommer att beröra senare. Arkitekturen för deras lösning är sammansatt av olika klassificeringar av beräkningsnoder som följer industristandardklassificeringen:
- Bastion Node & SCC VM aktivera distributionen, en bastionnod tillhandahålls på en nod för att köra OpenShift-installationen. Bastionnoden kör Red Hat Enterprise Linux för att vara värd för skript, filer och verktyg för att tillhandahålla det kompakta klustret. Denna nod driver också en virtuell dator som värd för SuperCloud Composer för att hantera och övervaka OpenShift-klustret.
- Master Node tillhandahåller en mycket tillgänglig och motståndskraftig plattform för API-servern, controller manager-servern och etc. För att hantera K8s-klustret och schemalägga dess drift krävs flera masternoder för att säkerställa att K8s-klustret inte har en enda felpunkt.
- Infrastruktur (Infra) Nod isolerar infrastrukturens arbetsbelastningar för att möjliggöra separation och abstraktion för underhålls- och hanteringsändamål.
- Applikationsnod kör de containeriserade applikationerna.
- OpenShift Data Foundation (ODF) Nod (tidigare känd som OpenShift Container Storage [OCS]) är värd för den mjukvarudefinierade lagringen (SDS) som ger data en beständig plats att leva på när behållare snurrar upp och ner och mellan miljöer. ODF stöder även fil-, block- eller objektlagring.
Supermicro har skapat ett kompakt kluster med 3 noder baserat på deras X12 BigTwin och har inkluderat X12 Ultra-system för att erbjuda ytterligare lagringskapacitet för JumpStart-programmet, som vi kommer att täcka i den här artikeln. För ett nybörjarkluster krävs inte Ceph-lagring.
X12 BigTwin är ett 2U 4-nodssystem med dubbla Intel Xeon Platinum 6338N-processorer. Den innehåller 72 Intel-beräkningskärnor, 4TB Intel Optane PMem, 512GB DDR4-minne och 184TB NVMe-stödd lagring per nod. För anslutning har den 100 Gb-gränssnitt för NVMe-oF, som stöder beständig lagring över 3 noder och 25 Gb för gränssnitt med objektlagringsklustret. Tre av X12 Ultra-servrarna är lagringsnoder som kan ha upp till 1.1 PB objektlagring var och upp till 80 beräkningskärnor. En av de vertikaler som är särskilt lämpade för denna lösning är media och underhållning för videoströmning, innehållsleverans och analysändamål.
Som nämnts ovan använder BigTwin-systemet Intel Optane PMem Series 200 och traditionellt DDR4-minne. Genom att göra detta kan Supermicro öka minneskapaciteten så ekonomiskt som möjligt, eftersom Optane PMem är ungefär halva priset på DDR4 (per-GB).
Det bör noteras att X12 BigTwin har en delad kraft- och kyldesign för att minska OPEX. Supermicro delade med oss av ett specifikt användningsfall om en av deras kunder inom finanssektorn. De kunde se en strömbesparing på mer än 20 % med X12 BigTwin-systemen jämfört med deras X12 1U-system, eftersom BigTwin-systemet bara förbrukade 675W ström jämfört med de 980W som X12 1U-systemet drog när de körde samma arbetsbelastning.
Stora system är inte för alla och Supermicros kompakta kluster är idealiskt för organisationer som söker en DevOps-miljö på ingångsnivå, redo att distribueras. Supermicro erbjuder ett gratis fjärråtkomstprogram som heter Rack Plug and Play JumpStart för det kompakta klustret för IT och utvecklare för att testa sina arbetsflöden och bedöma användbarhet och prestanda. X12 BigTwin kan anpassas för att skala ut objektlagring med SYS-620BT-DNC8R, en 2U 2-Node SKU med 3.5” SAS/SATA-enhetsstöd. Med den här konfigurationen kanske 100 Gb-gränssnitt inte behövs för att optimera prestanda per dollar. Det kompakta klustret finns också som en total racklösning med Red Hat OpenShift förinstallerat, vilket vi kommer att ta upp mer i den här artikeln.
Om behoven skulle bli mindre eller växa sig större har Supermicro referensarkitekturer för Edge, Regional och Core datacenterlösningar som gör det enkelt att skala till den kapacitet som behövs.
Supermicro har designat fyra andra Rack Plug and Play-konfigurationer – Edge, Performance, High Density och Extreme (i ordning från det minsta till det största antalet Intel-beräkningskärnor).
Supermicro Rack Plug and Play Cloud Hands-On
För att få en bättre uppfattning om hårdvaran som följer med varje konfiguration, tittade vi på BOM för Edge (SKU:SRS-OPNSHFT-3N), som består av tre huvudnoder, tre applikationsnoder och tre ODF samlokaliserade noder. För att minimera antalet noder utelämnas infrastrukturnoder och deras uppgifter delas upp mellan de andra noderna.
Den här lösningen har 72 Intel-beräkningskärnor, 768 GB RAM och 138 TB lagring (där 46 TB av det är NVMe-lagring). För redundant sammankoppling har den ett dubbla 10 Gb-nätverk (fyra totalt) för både hantering och data som växlas via dubbla SX350X-12-switchar. Allt detta tar bara upp 6U rackutrymme och kan drivas av två vanliga 120v elektriska kretsar, som vanligtvis finns på ett kontor eller i hemmet.
Supermicro föreställer sig användningsfallet för deras edge-konfiguration som att köra AI/ML på kanten och med målmarknader inom detaljhandel, hälsovård, tillverkning och energi. Vi tror också att detta skulle vara en bra lågkostnadslösning för små utvecklingsteam och distribuerade nätverk för innehållsleverans.
BOM för Performance SKU (SRS-OPNSHFT-10) består av tre huvudnoder, tre samlokaliserade Infra-noder, tre applikationsnoder och tre ODF-noder. Denna lösning har 288 Intel-beräkningskärnor, 3 TB RAM och 138 TB NVMe-lagring. För redundant sammankoppling har den 1 Gb-nätverk (fyra totalt) för hantering och ett quad 25 Gb-nätverk för data som växlas via dubbla SX350X-12-switchar, med ledningstrafik som skickas genom en SSE-G3648BR-switch. Allt detta tar upp 42U rackutrymme.
High-Density SKU (SRS-OPNSHFT-20) har 336 Intel-beräkningskärnor med 3 TB RAM och 18 noder. Denna High-Density SuperRack-lösning är den utskalade versionen av det kompakta klustret men använder två SYS-220BT-HNTR (2U 4-Node-system) för styr- och infrastrukturnoder, och SYS-620BT-DNC8R (2U 2-Node-system) som applikationsnoder.
För att gå ännu längre har Extreme SKU (SRS-OPNSHFT-30) 640 Intel-beräkningskärnor med 8 TB RAM och 22 noder. Här är fullständiga specifikationer för alla fyra Supermicro SKU:er.
Supermicro Rack Plug and Play-programvara
Mjukvaran som kommer förinstallerad för alla SKU:er är Red Hats uberpopulära öppen växling, en K8s-plattform i företagsklass som har full-stack-automatisering för att hantera en K8-distribution. Red Hat är en stor supporter och spelare i K8s community, och OpenShift är väl ansedd av communityn. OpenShift tillåter inte bara hantering på systemnivå utan även för självbetjäning för utvecklingsteam. En av fördelarna med OpenShift är att om du bestämmer dig för att du behöver använda offentliga molnresurser kan du använda samma gränssnittsarbetsflöden. Detta är enormt, eftersom det minskar inlärningskurvan och kan förhindra fel på grund av ändrade arbetsflöden.
Som en kort översikt är OpenShift en mycket mogen produkt eftersom den ursprungligen utvecklades för över ett decennium sedan och har varit Red Hats Platform-as-a-Service (PaaS) under den tiden, och är helt öppen källkod. Dess mjukvarukomponenter är baserade på en mycket kurerad stack som använder de bästa och mest populära komponenterna. För orkestrering och schemaläggning använder den K8s tillsammans med Docker för containerkörning och, naturligtvis, Red Hat för OS.
En nyckelkomponent i mjukvarustacken är OpenShift Container Platform (OCP) och Red Hat Enterprise Linux CoreOS (RHCOS), som båda kom med CoreOS (ett företag som Red Hat förvärvade redan 2018).
RHCOS är en avskalad version av Red Hat Enterprise Linux som är speciellt utformad för containeranvändning. OCP är en plattform som en tjänst (PaaS) byggd för Linux-containrar som är orkestrerad och hanterad av K8s. Båda har testats fullt ut av Red Hat och används flitigt på fältet. Dessa är nyckelingredienser för att minska kostnaderna för ren metall för denna lösning.
För att påskynda utvecklingen och distributionen längs vägen inkluderar OpenShift Operator-ramverket. En operatör på K8s-språk är programvara som kapslar in den mänskliga kunskap som krävs för att distribuera och hantera en applikation på K8s. Operator Framework är en uppsättning verktyg och K8s-komponenter som hjälper till med operatörsutveckling och central hantering i ett kluster med flera hyresgäster. OpenShift har operatörer för populära applikationer som Redis och Cassandra. Genom att använda operatörer kan avsevärd tid och frustration sparas vid driftsättning av en applikation, oavsett kompetensnivån hos personen som distribuerar den.
SuperCloud-kompositör
En av Supermicros dolda juveler är SuperCloud-kompositör (SCC), en enda glasruta som låter dig övervaka och hantera servrar och distribuera operativsystem på datorn. Den har ett API som gör att andra kan använda sin Redfish-kompatibla integration, och den använder allt från energihantering till tillgångshantering. Detta är en del av den hemliga såsen som kompletterar lösningsstacken genom att tillhandahålla support på hårdvarunivå.
Förutsättningarna för Supermicros kompakta kluster liknar Red Hats standard OpenShift-installation. Dessa förutsättningar inkluderar, men är inte begränsade till, följande:
- Se till att nätverksanslutning finns på plats
- Konfigurera eller installera lastbalanserare för API och Ingress
- DNS-poster på plats för klustret
- Alla CLI-verktyg du kan behöva
- DHCP-adressreservation eller använd statiska IP-adresser
Det kompakta klustret är enkelt att tillhandahålla om alla förutsättningar är uppfyllda. I framtiden planerar Supermicro att släppa en Ansible Playbook för att hjälpa till att orkestrera installationsprocessen, inklusive HW RAID 1-konfiguration för NVMe M.2-startenheter och OpenShift-klusterinstallation. I huvudsak kommer detta att hjälpa till att möjliggöra noll-touch-provisionering, vilket vi vanligtvis bara ser från ISV:er med OEM-apparat(er).
Nod D är fysiskt placerad i 2U-höljet men har isolerats i ett separat BMC-nätverk för Supermicro-administratörer som aktivt stödjer JumpStart-programmet. Denna nod har ett 1 Gb NIC för "Provisioning Bridge" för SCC VM. Baserat på nätverkstopologin tillåter JumpStart-programmet fjärranvändare att säkert komma åt SCC VM och OpenShift-klustret för att utforska klustrets kapacitet, inklusive en Video-on-Demand-demo som körs på en Pod. Demo-arbetsflödet illustreras nedan.
Supermicro Rack Plug and Play Cloud Jumpstart-program
Att investera i en ny lösning kommer alltid med osäkerheter om arbetsbelastning och kompatibilitet med arbetsflöden. För att lindra dessa farhågor har Supermicro satt upp en robust Försprång program som tillåter potentiella kunder att ha en chans att prova lösningen innan de köper den.
Kostar
Offentliga moln har frodats på den allmänna missuppfattningen att vara billigare än installationer på plats; Men i många situationer är det mer attraktivt att äga hårdvaran när man jämför dess stabila prissättning kontra den löpande kostnaden förknippad med en molnlösning. Ja, molnleverantörerna har stordriftsfördelen där de kan amortera kostnaderna för sin driftpersonal över tusentals noder. Supermicro har dock mildrat detta genom att använda OpenShift där Red Hat har tagit på sig bördan av att testa och underhålla lösningen. Detta innebär att Supermicro-kunder inte behöver validera uppdateringar och patchar för sina system, vilket kan vara en tidskrävande och därmed kostsam process.
Prisstabiliteten är också en faktor som spelar till Supermicros fördel. Det finns säkert mer än en skräckhistoria där en offentlig molnkonsument har förbrukat sin budget genom att överkonsumera resurser. Verkligheten är att med en högautomatiserad lösning som K8s kan en enkel felkonfiguration skapa en mängd applikationer som förbrukar offentliga molnresurser. Däremot är detta helt enkelt inte möjligt med en lokal lösning.
Den här lösningen är inte bara kostnadskonkurrenskraftig med publika moln utan Supermicro erbjuder andra förslag för att minska kostnaderna, som att driva en renmetall-prenumeration på Red Hat Open Data Foundation (ODF) istället för att köra den på en hypervisor eftersom det vanligtvis är billigare och slipper en hypervisorskatt.
Vi frågade Supermicro om hur kunder kan köpa OpenShift (mjukvarukomponenten i deras lösning) och de sa att det antingen kunde inkluderas på en enda faktura från dem eller så kunde kunder köpa det direkt från Red Hat.
Supermicro var vänlig nog att ta fram några siffror för oss angående kostnadsskillnaden när vi distribuerar OpenShift på barmetall eller använder en hypervisor. Vi blev förvånade över att se hur mycket pengar som kunde sparas genom att köra den på bar-metal kontra en hypervisor. Eftersom K8s applikationer behöver lagring inkluderade de också en uppskattning att endast 4 kärnor för applikationer som behöver ett filsystem blockerar lagring av objektlagring.
Siffrorna visar att det kan vara 3 till 9 gånger mer kostnadseffektivt att köra OpenShift på bare-metal jämfört med att köra det på en hypervisor beroende på hur mycket beräknings- och lagringsresurser som krävs per kluster. Det fanns två scenarier som analyserades för att uppskatta kostnadsbesparingarna. I den låga delen av spektrumet inkluderades 16 OCP-abonnemang (32 kärnor) och 2 ODF (4 kärnor). I den övre delen av spektrumet inkluderades alla 64 kärnor per nod för både beräkning och lagring. Varje nod kan potentiellt stödja 250 Pods som standard. Supermicro rekommenderar att noggrant planera OpenShift-distributioner. Ett bra ställe att börja är detta OpenShift 4.8 planeringsdokument.
Data Governance
Datalokalitet är ett knepigt ämne. Många företag och regeringar har mycket starka regler om var data måste finnas. Med en lokal lösning kan du och alla revisorer vara säkra, även till handpåläggning, där data finns. Det är helt enkelt inte möjligt att fysiskt komma åt lagringen i ett offentligt moln – punkt, slut på historien.
Slutsats
Supermicro identifierade en marknad och skapade en tillförlitlig prisvärd lösning för att fylla den, som det ofta har gjort tidigare. I det här fallet är marknaden för ett lokalt K8s-kluster som använder Intels beprövade tredje generationens Xeon-processorer för tillförlitlighet i samband med Intel Optane PMem för att hålla kostnaden utan att påverka prestanda och Red Hats beprövade K8s-mjukvara. Dessa fördefinierade lösningar gör att kunderna snabbt kan distribuera ett K8S-kluster eftersom dessa lösningar kommer från Supermicro förutvecklade, validerade och testade.
Deras lösning kan distribueras på dagar snarare än de veckor det vanligtvis skulle ta att distribuera en egen lösning, och eftersom Supermicros lösning har testats omfattande för kompatibilitet, kommer du inte att stöta på några tids- eller kostnadskrävande lösningar som tenderar att att inträffa under införandet av ny teknik. På tal om kostnader så förhindrar prismodellen för Supermicros lösning klistermärkeschocken som kan komma när man använder ett publikt moln.
Oavsett vilka behov du har har Supermicro utvecklat en lösning som täcker dig; från Edge SKU designad för edge AI/ML-verk eller små utvecklingsteam, till Extreme SKU designad för regionala och centrala datacenter för produktionsarbetsbelastningar som kan användas för att ersätta offentliga molninstallationer.
För att få mer information om Supermicros K8s lösning kan du besöka deras webbportal här..
Kolla in Jumpstart-program för att komma igång med denna lösning.
Amazon