5. Arquitetura e Infraestrutura
5.3. Arquitetura Virtual do Datacenter
A virtualização possibilita otimizar o uso da infraestrutura de TI, incluindo servidores, storage e os dispositivos de rede. Ela agrega os vários recursos e apresenta um simples e uniforme conjunto de elementos em um ambiente virtual. O datacenter virtual pode então ser provisionado para o negócio com o conceito de infraestrutura compartilhada virtualmente.
Os principais recursos da arquitetura do datacenter virtual são: Processamento e memória, incluindo servidores, clusters e RPs (Resource Pools ou pool de recursos).
Os servidores virtuais representam os recursos virtuais de processamento e memória de um servidor físico rodando o software de virtualização. As máquinas virtuais (VMs) estão alojadas no servidor.
Os clusters virtuais são o conjunto de servidores que possibilitam agregar dinamicamente recursos de processamento e memória. Esses clusters atuam de forma coordenada e permitem adquirir funcionalidades que não são obtidas com um servidor isolado.
Os recursos de processamento e memória incluídos em servidores e clusters podem ser particionados em uma hierarquia de pool de recursos.
É no storage que ficam armazenados os dados, as aplicações e as informações de configuração. Os datastores são representações virtuais de combinações de recursos físicos de storage.
As máquinas virtuais (VMs) são associadas a um servidor virtual particular, um cluster , um pool de recursos e um datastore. Provisionar VMs é mais simples do que provisionar servidores físicos. Os recursos são provisionados para as VMs com base nas políticas definidas pelo administrador de sistemas, obtendo uma grande flexibilidade no novo ambiente. O pool de recursos pode ser reservado para uma VM específica, por exemplo. O pool de recursos permite alocar recursos específicos para as aplicações e funciona dentro de um cluster das máquinas virtuais.
A Figura 5-4 ilustra a relação entre o datacenter físico e o datacenter virtual. Os recursos de hardware passam a fazer parte de verdadeiros pools de recursos virtuais utilizados de acordo com os níveis de serviço requeridos pelas aplicações.
Figura 5-4 – Datacenter físico e virtual
O datacenter virtualizado é um conjunto de tecnologias (computing pods) que funcionam como grandes conjuntos de recursos, conforme ilustra a Figura 5-5 (a). Cada pool de recursos é representado por um conjunto de blades, storage e rede. Para cada conjunto existe um sistema de energia e refrigeração projetado para otimizar o uso dos recursos. Para cada conjunto de tecnologias existe uma plataforma simplificada de gerenciamento e provisionamento. Os containers podem ser os elementos físicos onde os PODs estão instalados, conforme ilustra a Figura 5-5 (b). Um conjunto de containers forma o datacenter, conforme ilustra a Figura 5-5 (c).
(b) Container e POD
(c) Datacenter modular
Figura 5-5 – Containers, PODs e datacenter
Na arquitetura convencional os servidores rodam sistemas operacionais exclusivos que utilizam dispositivos de I/O físicos ligados ao servidor. A virtualização modifica essa arquitetura, na medida em que invalida a ideia central de um servidor físico rodando um único sistema operacional.
A virtualização também invalida a ideia de que a relação entre o sistema operacional e a rede é estática. Como a virtualização abstrai o hardware do software, ela permite que a imagem do SO, agora uma máquina virtual, possa ser movimentada entre servidores ou mesmo entre datacenters. Do ponto de vista da rede, significa que os serviços implementados na camada de agregação precisam ser modificados para suportar a mobilidade das máquinas virtuais. Mesmo na camada de acesso, a mobilidade das máquinas virtuais pode trazer algumas novas necessidades que vão ao encontro das melhores práticas de redes estáticas.
No datacenter definido por software (Software Defined Data Centers – SDDC) toda a infraestrutura é fornecida como serviço.
Segundo a VMware, o datacenter definido por software amplia os benefícios financeiros e operacionais da virtualização de servidores para toda a infraestrutura (processamento, rede e armazenamento) através de uma abordagem arquitetural aberta. Além disso, usa a automação para permitir que a TI opere na mesma velocidade que os negócios.
A arquitetura do datacenter definido por software abstrai os recursos de hardware e cria um pool de recursos que agrega capacidade, automatização, eficiência e distribui as aplicações conforme as necessidades. Essa abstração não apenas ajuda a gerenciar serviços atuais de forma mais eficiente, como também permite que recursos sejam reconfigurados de imediato, novos projetos sejam desenvolvidos rapidamente usando provisionamento automatizado e programático e que o datacenter atinja um nível de escalabilidade que abordagens tradicionais não conseguem atingir.
O datacenter definido por software permite construir datacenters virtuais, como uma coleção isolada logicamente de computação virtual, armazenamento, rede e recursos de segurança. O elemento-chave do datacenter definido por software é a virtualização, que agora engloba
três componentes principais da computação: servidores,
armazenamento e redes. De acordo com o Gartner , o movimento SDx (tudo definido por software) crescerá na área de infraestrutura e operações (IO), amparado pelos conceitos de SDN (redes definidas por software) e SDS (armazenamento definido por software).
A rede definida por software (SDN) promete deixar a rede mais flexível, ágil e dinâmica, acompanhando o ritmo das demandas de negócios que estão em rápida e constante alteração atualmente. O benefício mais próximo para as empresas será a flexibilização do gargalo na virtualização de rede. Diferentemente do mundo cliente- servidor, em que a comunicação acontece entre dois pontos, no mundo da computação em nuvem as aplicações precisam acessar vários bancos de dados e servidores, gerando tráfego em múltiplos sentidos e ampliando a complexidade do ambiente.
O armazenamento definido por software (SDS) promete simplificar os recursos de armazenamento para permitir a criação eficiente de pools, a replicação e a distribuição sob demanda. O resultado é uma
camada de armazenamento semelhante ao processamento
virtualizado: agregado, flexível, eficiente e dimensionável. Os benefícios são as reduções, de forma generalizada, no custo e na complexidade da infraestrutura de armazenamento.
Entre as soluções SDN destacam-se Arista, Cisco , Microsoft e VMware (Nicira). Entre os SDS, destacam-se EMC , HP e Nutanix.
O desenvolvimento de protocolos abertos como o OpenStack e o OpenFlow está tornando possível a construção do datacenter definido por software, possibilitando a combinação de fornecedores através de uma API comum. Ao contribuir e dar suporte a essas iniciativas, as empresas participantes garantem que os serviços de hardware e datacenter permaneçam viáveis em um ambiente de datacenter definido por software.
O padrão OpenStack, por exemplo, permite controlar recursos de computação, armazenamento e rede, oferecendo uma plataforma comum para que serviços privados baseados em nuvem possam se estender perfeitamente com qualquer nuvem pública que ofereça APIs no padrão OpenStack. Já o padrão OpenFlow oferece um modelo de controle remoto de switches e roteadores de redes definido por software. Qualquer controlador habilitado para OpenFlow pode controlar qualquer dispositivo projetado para OpenFlow.
A Figura 5-6 ilustra os componentes do datacenter definido por software.
Figura 5-6 – Datacenter definido por software