Виртуальные рабочие места давно используются не только крупными корпорациями, но и компаниями среднего масштаба, которым необходимо централизованно управлять пользовательскими средами, данными и приложениями. VDI позволяет сотрудникам работать практически с любого устройства, однако сама виртуализация не гарантирует высокой доступности. Если сервер, система хранения или сетевой компонент становится единственной точкой отказа, сбой способен одновременно остановить работу десятков или сотен пользователей. Поэтому при проектировании VDI особое значение имеет отказоустойчивая аппаратная архитектура.
Одним из вариантов построения такой среды является аппаратное решение для отказоустойчивой инфраструктуры виртуальных рабочих мест, позволяющее объединить вычислительные ресурсы, хранилище и механизмы резервирования в единую инфраструктуру.
Почему отказоустойчивость особенно важна для VDI
При использовании обычных персональных компьютеров выход из строя одного устройства влияет, как правило, только на одного сотрудника. В виртуальной инфраструктуре ситуация отличается. Один физический сервер может обслуживать десятки виртуальных рабочих столов, а общая система хранения может содержать данные всех пользователей.
Поэтому потенциальными точками отказа становятся:
- серверные узлы;
- дисковые массивы;
- контроллеры хранения;
- сетевые коммутаторы;
- источники питания;
- гипервизоры;
- серверы управления виртуальными рабочими местами.
Если архитектура построена без резервирования, даже небольшая аппаратная неисправность способна привести к значительному простою.
Кластер серверов вместо одного мощного узла
Один из основных принципов отказоустойчивой VDI-инфраструктуры заключается в распределении нагрузки между несколькими физическими серверами.
Например, вместо одного сервера с большим количеством процессоров и оперативной памяти можно использовать кластер из трех или четырех узлов. В нормальном режиме виртуальные машины распределяются между ними, а при отказе одного узла его нагрузка автоматически или вручную переносится на оставшиеся серверы.
Для этого необходимо заранее предусмотреть резерв вычислительной мощности. Если три сервера постоянно работают практически со 100-процентной загрузкой, потеря одного из них приведет к нехватке ресурсов. Поэтому инфраструктура обычно проектируется по принципу N+1, когда система сохраняет работоспособность при отказе одного компонента.
Для более критичных сред может использоваться схема N+2.
Отказоустойчивая система хранения
Для VDI производительность дисковой подсистемы имеет критическое значение. Особенно высокая нагрузка возникает утром, когда большое количество сотрудников практически одновременно запускает виртуальные рабочие места.
Хранилище должно обеспечивать:
- достаточное количество операций ввода-вывода;
- минимальные задержки;
- защиту от выхода дисков из строя;
- резервирование контроллеров;
- возможность горячей замены накопителей;
- стабильную производительность при деградации массива.
На практике применяются RAID-массивы, распределенные программно-определяемые хранилища или гиперконвергентные системы.
SSD и NVMe значительно увеличивают скорость работы виртуальных машин, однако одного быстрого накопителя недостаточно. Необходимо резервировать сами диски, контроллеры и пути доступа к данным.
Резервирование сети
Сетевая инфраструктура также не должна содержать одиночных критичных компонентов. Серверы желательно подключать минимум через два сетевых интерфейса к разным коммутаторам.
Это позволяет сохранить доступность системы при:
- отказе сетевого адаптера;
- повреждении кабеля;
- выходе из строя порта;
- перезагрузке коммутатора;
- техническом обслуживании оборудования.
Для высоконагруженной VDI-среды могут применяться соединения 10, 25, 40 Гбит/с и выше. Конкретная пропускная способность зависит от числа рабочих мест, характера приложений и архитектуры хранения.
Резервирование электропитания
Отказоустойчивость невозможна без надежного электропитания. Серверное оборудование обычно оснащается двумя блоками питания, каждый из которых подключается к независимой линии.
Дополнительно используются:
- ИБП;
- автоматические устройства переключения питания;
- резервные электролинии;
- дизельные или газовые генераторы;
- мониторинг состояния электросети.
Даже если серверы и хранилища полностью продублированы, отсутствие резервного питания способно одновременно отключить всю инфраструктуру.
Гиперконвергентная архитектура
Для VDI все чаще применяется гиперконвергентный подход. В такой системе вычислительные ресурсы и хранилище объединяются в нескольких стандартных серверных узлах.
Каждый узел предоставляет:
- процессорные ресурсы;
- оперативную память;
- локальные накопители;
- сетевые интерфейсы.
Программный уровень объединяет оборудование в общий кластер. При выходе одного сервера из строя виртуальные машины и данные остаются доступными через другие узлы.
Преимущество такой архитектуры заключается также в удобстве масштабирования. Если компании требуется больше виртуальных рабочих мест, в кластер можно добавить еще один серверный узел.
Что учитывать при расчете оборудования
Перед выбором аппаратной платформы необходимо определить реальную нагрузку пользователей.
Для расчета учитываются:
- количество одновременных виртуальных рабочих мест;
- объем оперативной памяти на одного пользователя;
- количество виртуальных процессоров;
- требуемая дисковая производительность;
- объем пользовательских данных;
- сетевой трафик;
- допустимое время простоя;
- планируемый рост инфраструктуры.
Например, офисный пользователь, работающий с браузером и документами, требует существенно меньше ресурсов, чем инженер, использующий CAD, обработку изображений или специализированное программное обеспечение.
Поэтому расчет исключительно по количеству сотрудников может привести либо к недостаточной производительности, либо к неоправданно дорогой конфигурации.
Мониторинг и резервное копирование
Отказоустойчивая инфраструктура снижает вероятность простоя, но не заменяет резервное копирование. Репликация ошибочно удаленного или поврежденного файла может мгновенно распространить проблему на несколько серверов.
Поэтому отдельно необходимо организовать резервное копирование:
- виртуальных машин;
- пользовательских данных;
- конфигураций;
- управляющих серверов;
- критичных баз данных.
Также необходим постоянный мониторинг температуры, нагрузки процессоров, памяти, дисковой подсистемы, сетевых интерфейсов и состояния накопителей.
Это позволяет обнаружить деградацию оборудования еще до полного отказа.
Итог
Надежная инфраструктура виртуальных рабочих мест строится не вокруг одного максимально мощного сервера, а вокруг системы резервирования. Серверные узлы, накопители, сеть и электропитание должны проектироваться так, чтобы отказ отдельного компонента не приводил к остановке всей VDI-среды.
При грамотном расчете такая архитектура обеспечивает высокую доступность виртуальных рабочих мест, упрощает обслуживание оборудования и позволяет масштабировать систему по мере роста компании. Именно комплексный подход к вычислительным ресурсам, хранению данных, сети и резервированию позволяет превратить VDI из простой технологии удаленного доступа в надежную корпоративную платформу.
