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Principes et avantages d’une infrastructure hyperconvergée

L’objectif d’une infrastructure de machines virtuels (VM), qu’elle soit classique ou hyperconvergée, est d’exécuter les VM en mutualisant les 4 ressources processeurs, mémoire vive, stockage et réseau.

Ces 2 architectures ont en commun l’utilisation d’un hyperviseur (Vmware, Hyper-V, KVM…), mais se distinguent par le stockage. Alors que dans une infrastructure classique, le stockage est pris en charge par des baies de disques et présenté aux serveurs le plus souvent par un réseau de stockage, dans une infrastructure hyperconvergée, les disques durs sont directement intégrés aux serveurs.

Ainsi, en connectant entre eux les serveurs hyperviseurs (appelés nœuds) par un réseau Ethernet très haut débit (10 Gb le plus souvent), d’une part on simplifie l’architecture matérielle et d’autre part, on crée un cluster où l’ensemble des disques des nœuds est vu comme un espace de stockage unique partagé.

Source : https://www.hyperconverged.org/understanding-hyperconverged-infrastructure/

Les différentes solutions du marché supportent aujourd’hui des nœuds « full flash » ou des nœuds hybrides (mélange de SSD et de disques mécaniques capacitifs).

La résilience du cluster est apportée :

  • par les nœuds pour les ressources « compute » (CPU, RAM et réseau),
  • par le stockage distribué pour la ressource disque dur.

Les principaux avantages d’une infrastructure hyperconvergée :

  • Simplification de l’architecture,
  • Infrastructure clé en main,
  • Déploiement rapide,
  • Pilotage par logiciel,
  • Performance et résilience,
  • Evolutivité et flexibilité.

Les acteurs de l’hyperconvergence

D’après le cabinet IDC, les infrastructures hyperconvergées représentaient 54% du marché en avril 2020. Les acteurs de l’hyperconvergence mettent en avant le concept de Datacenter définit par logiciel (Software Defined Datacenter). D’après Vmware, la définition de l’hyperconvergence est « une architecture orientée logiciel intégrant étroitement les ressources de calcul, de stockage et de virtualisation en un système unique intégré dans une appliance x86 ou fourni sous forme de logiciel installable sur du matériel existant ».

Les acteurs principaux (Dell VxRail, Nutanix, HPE Simplivity, Cisco HyperFlex) délivrent en effet leurs solutions sous forme d’appliance. Néanmoins, certaines solutions peuvent aussi être mises en œuvre de toute pièce, à partir de serveurs sur lesquels seront installés les différents logiciels (gestion du stockage, hyperviseur et administration). C’est le cas par exemple chez Vmware, avec vSAN pour la gestion du stockage distribué, vSphere pour l’hyperviseur et vCenter pour l’administration. Si ce choix apporte de la souplesse, (il faudra vérifier quand même que les matériels serveurs sont compatibles avec les logiciels…), il est cependant plus complexe à gérer, par exemple pour application des correctifs, et nécessite des compétences techniques plus fortes.

Parmi les autres solutions moins connues des acteurs majeurs, on peut citer celle de Microsoft avec Storage Spaces Direct pour la gestion du stockage. Fonctionnalité apparue avec Windows Server 2016, elle est intéressante pour les petits clusters dans un environnement « full » Microsoft avec Windows Server et Hyper-V.

Comparatif des solutions du marché

La différence entre les solutions du marché se fait surtout sur le logiciel de gestion du stockage (le système de fichiers distribués), mais aussi sur le nombre minimum de nœuds dans le cluster, sur les hyperviseurs supportés et sur les fonctionnalités disponibles.

Plus le nombre de nœuds est important, plus la résilience du cluster est naturellement importante. Même si certaines solutions fonctionnent avec 2 nœuds comme vSAN (et même 1 seul pour HPE Simplivity), il est conseillé de fonctionner avec au moins 3 nœuds. Et comme pour une architecture classique, l’hyperconvergence se prête très bien à la mise en œuvre d’un Plan de Continuité d’Activité (PCA) avec 2 sites en réplication synchrone.

Concernant les hyperviseurs, logiquement le leader du marché (Vmware vSphere) est supporté par toutes les solutions commerciales. Microsoft Hyper-V sera quant à lui proposé par HPE Simplivity et Nutanix. Ce dernier offre aussi la particularité de proposer son propre hyperviseur (Acropolis). Il est aujourd’hui un excellent choix, que ce soit technique (offre toutes les fonctionnalités avancés d’un hyperviseur) ou financier (permet de s’affranchir des coûts de licences Vmware). Les solutions du libre (KVM et Xen) seront quant à elles surtout présentes chez les fournisseurs de Cloud.

Parmi les fonctionnalités disponibles, toutes les solutions commerciales offrent les fonctionnalités basiques telles que le démarrage et l’arrêt des VM, le déplacement des VM entre les nœuds, la haute-disponibilité avec bascule des VM en cas de panne d’un hyperviseur, les snapshots (très pratiques mais pas toujours suffisants pour se prémunir des crypto-lockers !) …

Concernant les sauvegardes et restauration, les mécanismes de snapshot offrent déjà une bonne réponse et de la restauration granulaire pour certaines solutions. Cependant, ce n’est pas suffisant si l’on perd tout le cluster. Les solutions tierces du marché seront alors un bon complément, à condition de respecter les bonnes pratiques et notamment la mise en place de sauvegardes déconnectées, comme les bandes ou les baies de stockage WORM. Ces bonnes pratiques sont d’ailleurs aussi valables pour les architectures classiques. Le leader de la sauvegarde des serveurs virtuels, Veeam, supporte sans distinction les hyperviseurs du marché sur architecture classique ou hyperconvergée (y compris Acropolis de Nutanix). Seule l’implémentation peut changer.

Cas d’usage de l’hyperconvergence

Enfin, comparé aux architectures classiques, citons quelques cas d’usage où les solutions d’hyperconvergence sont particulièrement adaptées :

  • Cluster de bases de données, notamment pour Oracle. Avec une isolation des clusters et un stockage distinct, on est en conformité pour les licences. Pour Oracle, ces 2 conditions permettent d’éviter un déplacement de VM inter-clusters et ainsi devoir licencier l’ensemble des processeurs des serveurs de tous les clusters.
  • Environnement de tests, de recette, de pré-production,… En cas d’hésitation à remplacer une architecture classique, ce peut être un bon moyen de se rassurer avant de basculer sa production.
  • Postes de travail virtuels (ou VDI). La montée en charge linéaire inhérente à l’ajout de postes virtuels est très bien prise en charge par les solutions hyperconvergées. Il suffit d’ajouter des nœuds pour suivre cette montée en charge progressive.

D’une manière générale, les solutions hyperconvergées sont adaptées lorsqu’il y a une consommation équilibrée des ressources CPU, RAM et stockage. On comprend qu’avec un besoin de stockage très important, une architecture classique avec baies de disques sera probablement une meilleure solution, même s’il existe des solutions de contournement comme des nœuds dédiés au stockage chez Nutanix par exemple.

Pour aller plus loin…

Depuis 4 ans, COGITIS dispose d’une infrastructure hyperconvergée. Nous utilisons 2 clusters Nutanix, l’un pour nos applications internes, l’autre pour les services numériques que nous proposons à nos adhérents et clients. Nous allons les remplacer en 2021 et n’envisageons pas de revenir à une architecture classique.

Quel que soit le projet d’infrastructure, nos consultants peuvent accompagner votre collectivité. En 2018, nous avons par exemple mené une étude d’opportunité sur l’hyperconvergence pour le Département de l’Aude, avant le remplacement de l’infrastructure Vmware.

Vous avez un projet d’hyperconvergence ? Contactez Cogitis !

www.cogitis.fr/contact – 04 67 16 18 49

Sources

https://www.hyperconverged.org/fr/10-choses-que-lhyperconvergence-peut-faire-pour-vous/

https://www.vmware.com/fr/topics/glossary/content/hyperconvergence.html

https://www.nutanix.com/fr/hyperconverged-infrastructure

L’équipe de Cogitis
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