Cloud Ready Datacenters Door Kurt Glazemakers, CTO Terremark Europe November 2010 1
Inleiding Cloud computing heeft op verschillende niveaus invloed op de inrichting van een datacenter. Met als aanjager virtualisatie op het niveau van server, netwerk en storage wordt de dichtheid (density) per vierkante meter snel groter. Het is daarom goed om stil te staan bij de fysieke en virtuele veranderingen die ons te wachten staan om een cloud-ready datacenter te realiseren. In dit artikel worden een aantal ontwikkelingen, aandachtspunten en oplossingen besproken rondom het Cloud - ready maken van een datacenter. Impact van Cloud Computing op Datacenters Zo n tien jaar geleden, toen de x86-systemen nog minder krachtig waren, was er fysiek veel meer ruimte nodig om applicaties in datacenters te hosten. Met één toepassing per server, die niet eens twintig procent benut werd, lag de gemiddelde stroomvoorziening op 800 a 1000 watt per vierkante meter (w/m 2 ). Dat is de afgelopen jaren al gestegen tot 1500 w/m 2 en de verwachting is dat de gevraagde gemiddelde capaciteit naar 2000 tot 2500 (w/m 2 ) gaat. Ter vergelijking, een gemiddeld huishouden verbruikt gemiddeld 60 w/m 2 voor verwarming van de woning. Het is duidelijk dat de stijging van de gemiddelde gevraagde capaciteit veroorzaakt wordt door de toegenomen rekenkracht van de servers in combinatie met een hogere bezettingsgraad per server dankzij virtualisatie. Deze achterliggende infrastructuur is benodigd om invulling te geven aan de vraag naar Cloud Computing. Veel van de huidige datacenters zijn echter als geheel niet voorbereid op het grootschalig onderbrengen van cloud computing-implementaties. De voor dit type computing vereiste piekbelasting van zes tot tien kilowatt die op dit moment reëel is kan in verschillende datacenters wel gedragen worden door de creatie van warme zones. Daardoor wordt het w/m 2 uitgebreid ten koste van andere delen van het datacenter. Het is echter veilig om te stellen dat er wereldwijd in dit perspectief nog niet veel cloud-ready datacenters zijn. Bij het bouwen van high density-omgevingen is de fysieke realisatie een aspect, dat een grote impact heeft op de kosten om een cloud computing-datacenter te bouwen. Zoals bekend, zijn de energiekosten voor een datacenter een substantieel onderdeel van de maandelijkse financiële last, dat in de miljoenen euro s per maand kan lopen. Naast het energieverbruik voor de servers, opslagen netwerkapparatuur zelf is er ook energie nodig voor de randapparatuur als fail-over systemen, generatoren en koeling (vaak weergegeven in de meetwaarde PUE, Power Usage Efficiency ). De afgelopen jaren is dit getal al teruggebracht van 2 naar 1,8 en momenteel worden nieuwe datacenters gebouwd met als doel lager te komen dan 1,3, vooral gerealiseerd door slimmere manier van luchtkoeling en verwarming en door de locatie van het datacenter zelf. 2
CO 2 reductie in Nederlandse datacenters Nederland, waar Terremark momenteel een nieuw network access point (NAP) bouwt, heeft als groot voordeel dat er het grootste deel van het jaar gebruik gemaakt kan worden van buitenlucht vrije koeling om in het datacenter de gewenste temperatuur tussen 16 24 graden Celsius te bereiken. In combinatie met de hot corridors (achter de computerrekken) en cold corridors (ervoor, waar de lucht moet binnenstromen) ter voorkoming van luchtmenging, inmiddels alweer zo n vier a vijf jaar gemeengoed in de datacenterwereld, vallen hier aanzienlijke besparingen op het stroomverbruik te behalen. Dit impliceert niet alleen een kostenbesparing maar ook een reductie van de uitstoot van CO 2. In relatie tot cloud computing zijn hierbij twee trends waar te nemen. Enerzijds komen de verhoogde vloeren hoger te liggen; van veertig tot zestig centimeter traditioneel naar ongeveer een meter in een cloud ready-datacenter om meer aanvoer te realiseren. Dientengevolge zullen ook de plafonds hoger komen te liggen om de warmte af te kunnen voeren. Anderzijds verschuift de sturing voor de koeling van de servers van de aanvoer van airco-units naar de racks zelf om sneller en efficiënter te kunnen anticiperen op temperatuurwisselingen. Virtualisatie als aandrijver voor Cloud Computing Virtualisatie, als aandrijver voor cloud computing, zal tot steeds meer lagen binnen een ITinfrastructuur doordringen. Nu al is het goed mogelijk tot tachtig procent van alle toepassingen te virtualiseren, waarbij de resterende twintig procent ofwel vanuit licentietechnisch oogpunt (onderhoudscontracten)ofwel vanuit legacy-overwegingen niet gevirtualiseerd wordt. De virtualisatieslag heeft als groot voordeel dat de mogelijkheid ontstaat om de burst-capaciteit uit te breiden. De virtuele machines zullen namelijk niet allemaal tegelijkertijd aanspraak maken op de beschikbare rekenkracht en schijfruimte, zeker wanneer deze burst-capaciteit nog eens met verschillende klanten op hetzelfde platform kan worden aangeboden. Daarnaast stelt het organisaties in staat om daadwerkelijk pay per use te gaan invoeren en zo kostenposten heel expliciet te kunnen toewijzen aan klanten of afdelingen. Om dat effectief te kunnen bewerkstelligen, zullen ook dataopslag en networking meegenomen moeten worden in het cloud-concept. In de basis zullen beide componenten uitgebreid moeten worden om de toenemende datastromen en opslagcapaciteit goed aan te kunnen. Op het niveau van dataopslag zijn thin provisioning en opslagvirtuallisatie sterk in opkomst. Partijen als Equallogic (nu onderdeel van Dell) en Lefthand ( nu onderdeel van HP) die deze mogelijkheden faciliteren, lagen al langer goed in de markt bij hostingorganisaties. Meer recent was er de felle, door HP gewonnen strijd om de technologie van 3Par, dat storagebeheervoor gevirtualiseerde SAN s op grote schaal mogelijk maakt. 3
Virtualisatie op netwerkniveau Op netwerkniveau wordt al veel langer gevirtualiseerd. De eerste vlans dateren uit de jaren tachtig en in dat perspectief is er binnen cloud computing niets nieuws onder de zon. Waar de grootste verschuiving plaatsvindt is de integratie tussen het fysieke netwerk en het virtuele netwerk. De Cisco Nexus1000v is hiervan een duidelijke exponent; het is een virtuele switch met alle functies van een fysieke switch. Deze ontwikkeling lost een blinde vlek op die werd veroorzaakt, doordat activiteiten tussen verschillende virtuele machines op dezelfde host niet zichtbaar waren voor de netwerkbeheerder en dus ongemerkt processen konden verstoren. Dit nieuwe type routers lost dat probleem op, ook vanuit het beveiligingsoogpunt. Een goed voorbeeld hiervan zijn Intrusion Detection Systems. Deze werden in het verleden aan een fysieke datapoort gekoppeld via een agent en dan gemirrord om te kunnen uitlezen of er werd geprobeerd in te breken op de server. Oneigenlijke informatie-uitwisseling tussen virtuele machines op een host kon ongemerkt plaatsvinden. Databeveiliging van de virtuele architectuur Binnen de nieuwe gevirtualiseerde architectuur zal databeveiliging steeds meer vanuit policies gestuurd worden die gelden voor de virtuele machine en informatie bevatten over de hardware, het netwerk en de opslag. De hypervisor-laag dient daarbij voor de inrichting van de complete omgeving en het beheer ervan. Het wordt als het ware een cloud-besturingssysteem. Deze stelling wordt onderstreept door de ambitie van de grote IT-fabrikanten om cloud computing-bouwblokken te kunnen leveren aan het datacenter voor een geïntegreerde benadering van server, netwerk en storage. Het Virtual Compute Environment (VCE), het samenwerkingsverband tussen VMware, Cisco en EMC, is hiervan het meest expliciete voorbeeld en de acquisities van 3Com en 3Par door HP wijzen eveneens deze richting op. Internetconnectiviteit Tot slot is het nog van belang om erop te wijzen dat de behoefte aan internetconnectiviteit in een cloud-ready datacenter navenant toeneemt. Dit heeft te maken met de huidige beweging naar hybride clouds, waarbij bedrijven een deel van hun workload in huis hebben staan en een deel - tijdelijk in de cloud plaatsen. Wil een cloud-ready datacenter in staat zijn om snel te kunnen schalen en toepassingen over de verschillende locaties te synchroniseren, dan veroorzaakt dat een aanzienlijke bijkomende belasting. Daarop kan geanticipeerd worden door zoveel mogelijk carrierneutraal te werken. De klant moet de keuze hebben om te kiezen met welke telecomaanbieder hij in zee gaat en niet gebonden zijn aan de provider die dat datacenter beheert. Vanuit datzelfde perspectief zal een lidmaatschap van de AMS-IX, één van de grootste internetknooppunten ter 4
wereld, een voordeel zijn, aangezien daarmee tegen een vaste prijs per poort per maand eenvoudig open peering kan worden toegepast om grote hoeveelheden data te verplaatsen of te repliceren. Wat betekent dit voor u? In dit artikel worden een aantal ontwikkelingen, aandachtspunten en oplossingen besproken rondom het Cloud-ready maken van een datacenter in algemene zin. Wilt u weten of uw datacenter Cloudready is? Neem dan contact op met Terremark voor een inventarisatie. 5