Инструменты пользователя

Инструменты сайта

Вы посетили: • cluster_architecture • modeling • fundamentals
topics:08:composable

Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

Ссылка на это сравнение

topics:08:composable [2025/10/12 15:09] – создано admintopics:08:composable [2025/10/12 15:13] (текущий) – admin
Строка 1: Строка 1:
 ====== Компонуемая и дезагрегированная архитектура ЦОД ====== ====== Компонуемая и дезагрегированная архитектура ЦОД ======
  
-Раздел описывает принципы **компонуемой (composable)** и **дезагрегированной (disaggregated)** архитектуры центров обработки данных, формирующей основу для программно-определяемых инфраструктур.   +Раздел рассматривает принципы **компонуемой (composable)** и **дезагрегированной (disaggregated)** архитектуры центров обработки данных — физическую основу для реализации программно-определяемых сред (SDE).   
-Главная идея — разделить физические ресурсы (вычисления, память, хранение, сеть) и объединять их программно в соответствии с текущими задачами.+Главная цель — разделить ресурсы на независимые пулы и объединять их программно в соответствии с требованиями нагрузки.
  
-===== Концепция и предпосылки ===== +===== Общая идея ===== 
-Традиционные ЦОД строятся по принципу статических стоек, где ресурсы объединены аппаратно — каждая серверная единица включает собственные вычисления, хранилище и сеть.   +Традиционные ЦОД построены по модели **spine–leaf**, где серверы в стойках соединены с коммутаторами уровня Top-of-Rack (ToR), а те, в свою очередь, связаны через центральный коммутатор (spine).   
-Такой подход ограничивает гибкость и приводит к неравномерной загрузке мощностей.+Каждый сервер включает вычислительные ядра, память, накопители и сетевые интерфейсы, объединённые физически в один блок.   
 + 
 +Такое проектирование создаёт проблему синхронного обновления: если требуется заменить один компонент, приходится обновлять весь узел целиком. Это ограничивает внедрение новых технологий и снижает эффективность использования оборудования.
  
 <WRAP info> <WRAP info>
-**Компонуемая архитектура** устраняет это ограничение, позволяя формировать виртуальные серверы из независимых пулов ресурсов.   +**Дезагрегация** устраняет эту зависимость, разделяя процессоры, память, диски, графические ускорители и сетевые адаптеры на отдельные модули.   
-**Дезагрегация** означает физическое разделение этих пулов: процессорных модулей, памяти, графических ускорителей, хранилищ и сетевых интерфейсов.+**Компоновка** (composition) позволяет программно объединять их в нужную конфигурацию под конкретную задачу.
 </WRAP> </WRAP>
  
 ===== Принципы построения ===== ===== Принципы построения =====
-1. **Разделение ресурсов.**   +1. **Разделение ресурсов по типам.**   
-   Каждая категория (вычисления, память, хранение, сеть) существует как независимый модуль, подключаемый через высокоскоростную шину (PCIe, CXL, InfiniBand и др.).+   Вычислительные узлы, память, графические ускорители и хранилища существуют как независимые элементы инфраструктуры.
  
-2. **Программная компоновка.**   +2. **Формирование пула ресурсов.**   
-   Управляющая плоскость SDE формирует «виртуальные узлы» под конкретную нагрузку, объединяя нужные модули в логическую конфигурацию.+   Ресурсы объединяются в пулы (CPU, RAM, GPU, SSD, сеть), доступные для динамического выделения.
  
-3. **Динамическое масштабирование.**   +3. **Программная компоновка.**   
-   При изменении требований система автоматически перестраивает состав ресурсов без физического вмешательства.+   Логические серверы создаются на основе политик SDE, которые определяют требуемые характеристики нагрузки.
  
-4. **Оптимизация по возможностям.**   +4. **Динамическое масштабирование.**   
-   Распределение выполняется не по типу оборудования, а по характеристикам — производительности ядра, объёму памяти, пропускной способности сети и т.д.+   Состав «виртуального узла» изменяется автоматически при изменении нагрузки или отказе компонентов. 
 + 
 +5. **Гибкость обновления.**   
 +   Модули могут модернизироваться независимо, без замены всего узла или стойки.
  
 <WRAP box round> <WRAP box round>
-**Логическая схема компонуемого ЦОДа**+**Логика работы компонуемой инфраструктуры**
 <mermaid> <mermaid>
 flowchart TB flowchart TB
   classDef big font-size:12px,stroke-width:1.2px,padding:10px;   classDef big font-size:12px,stroke-width:1.2px,padding:10px;
  
-  Pools["Пулы ресурсов (CPU / GPU / RAM / Storage / Network)"]:::big --> Composition["Плоскость компоновки (Software-Defined Control)"]:::big +  Pools["Пулы ресурсов: CPU / GPU / RAM / SSD / Network"]:::big --> Composition["Плоскость компоновки (Software-Defined Control)"]:::big 
-  Composition --> WorkloadA["Виртуальный узел A (аналитика)"]:::big +  Composition --> Workload1["Конфигурация A (аналитика)"]:::big 
-  Composition --> WorkloadB["Виртуальный узел B (базы данных)"]:::big +  Composition --> Workload2["Конфигурация B (OLTP)"]:::big 
-  Composition --> WorkloadC["Виртуальный узел C (веб-приложения)"]:::big +  Composition --> Workload3["Конфигурация C (AI/ML)"]:::big 
-  Observ["Мониторинг и оркестрация"]:::big --- Composition+  Monitoring["Мониторинг и управление политиками"]:::big --- Composition
 </mermaid> </mermaid>
 </WRAP> </WRAP>
  
-===== Преимущества подхода =====+===== Преимущества =====
 <WRAP tip> <WRAP tip>
-- Гибкое формирование вычислительных узлов под задачу без простоев.   +  * **Гибкость.** Возможность создавать любые конфигурации без физического вмешательства.   
-- Повышение коэффициента использования оборудования.   +  * **Оптимизация затрат.** Повышение загрузки оборудования и снижение избыточных ресурсов.   
-- Возможность модернизации отдельных модулей без замены всей стойки.   +  * **Масштабируемость.** Быстрое расширение мощностей за счёт добавления отдельных модулей.   
-- Снижение капитальных и эксплуатационных затрат.   +  * **Долговечность.** Замена и обновление оборудования выполняются по мере необходимости, а не синхронно.   
-- Быстрая реакция на изменение профиля нагрузки.+  * **Энергоэффективность.** Отсутствие постоянного резервирования вычислительных блоков.
 </WRAP> </WRAP>
  
-===== Ограничения и вызовы ===== +===== Практические особенности ===== 
-<WRAP important> +- **Локализация данных.**   
-- Высокие требования к скорости и задержкам межсоединений.   +  Совместное использование ресурсов требует высокой пропускной способности сетевых соединений. Например, при работе с базами данных доступ к данным по Ethernet снижает задержки по сравнению с SATA.
-- Необходимость поддержки протоколов низкоуровневого взаимодействия.   +
-- Сложность балансировки при высокой плотности виртуальных соединений.   +
-- Безопасность и контроль доступа к разделённым физическим ресурсам. +
-</WRAP>+
  
-===== Интеграция с программно-определяемыми средами ===== +- **Обеспечение кэширования.**   
-Дезагрегированные ресурсы становятся базой для **Software-Defined Datacenter (SDDC)**: +  Рекомендуется сохранять часть локальной DRAM для ускорения обмена между ЦП и внешними пулами памяти, чтобы снизить задержки при обращении к удалённым ресурсам.
-  * Управление ресурсами осуществляется через общий слой абстракции.   +
-  * Система оркестрации динамически создаёт вычислительные кластеры.   +
-  * Взаимодействие между модулями осуществляется по унифицированным протоколам.+
  
-<WRAP info> +- **Сбалансированное распределение нагрузки.**   
-В отличие от традиционного «стойка-к-сети» (top-of-rack) подхода, где конфигурация фиксирована, компонуемый ЦОД предоставляет гибкость на уровне физического слоя и снижает стоимость эксплуатации при масштабировании. +  Использование SMT (Simultaneous Multithreading) и высокопараллельных приложений помогает уменьшить потери производительности при разделении памяти и I/O.
-</WRAP>+
  
-===== Практическое значение ===== +- **Синхронизация и задержки.**   
-- Компонуемая архитектура позволяет создавать гибкие **ресурсные кластеры** под конкретные приложения (например, аналитические, ИИ или хранилищные).   +  В компонуемых системах наблюдается полнее использование ЦП и повышение пропускной способности до 1,5–1,6 раз по сравнению с традиционными архитектурами, при этом снижение производительности при удалённом доступе к данным минимально (до 10–15 %). 
-- Дезагрегация делает возможным **удалённое объединение модулей** разных типов и поколений в рамках одного дата-центра.   + 
-- При интеграции с SDE достигается баланс между производительностью, стоимостью и эффективностью.+===== Технологические уровни реализации ===== 
 +1. **Аппаратный уровень.**   
 +   Используются высокоскоростные межсоединения (PCIe, CXL, InfiniBand) и механизмы RDMA для низкой задержки при доступе к удалённым ресурсам. 
 + 
 +2. **Уровень гипервизора и ОС.**   
 +   Управление ресурсами реализуется через драйверы и диспетчеры памяти, поддерживающие «горячее» подключение модулей. 
 + 
 +3. **Платформенный уровень.**   
 +   Плоскость SDE обеспечивает взаимодействие приложений с пулами ресурсов через политики, SLA и шаблоны конфигурации. 
 + 
 +4. **Прикладной уровень.**   
 +   Приложения взаимодействуют с инфраструктурой через API и политики, формируя нужный набор характеристик без прямого доступа к оборудованию. 
 + 
 +===== Эффективность и примеры ===== 
 +Исследования показывают, что: 
 +  * компонуемые системы выдерживают нагрузку до **1,6×** выше по сравнению с классическими серверами; 
 +  * при оптимальном выделении памяти и кэшировании DRAM потери производительности составляют не более **10 %**; 
 +  * возможно снижение потребности в выделенной памяти до **60 %** при динамическом перераспределении ресурсов между кластерами. 
 + 
 +<WRAP tip> 
 +Такая архитектура особенно эффективна для сред, где сочетаются разные типы нагрузок — аналитика, машинное обучение, транзакции.   
 +Ресурсы при этом перераспределяются без остановки приложений и без физического вмешательства в конфигурацию стоек. 
 +</WRAP>
  
 ===== Ключевые идеи ===== ===== Ключевые идеи =====
 <WRAP tip> <WRAP tip>
-- Дезагрегация физически разделяет ресурсы, а компоновка объединяет их программно.   +- Компонуемая архитектура позволяет программно объединять физически разделённые ресурсы.   
-- Управление осуществляется через единую плоскость SDE.   +- Дезагрегация снижает зависимость между компонентами и продлевает срок службы инфраструктуры.   
-- Повышается эффективность использования оборудования и гибкость масштабирования.   +- Управление осуществляется через единую программно-определяемую плоскость.   
-- Обеспечивается независимая модернизация отдельных подсистем.   +- Архитектура обеспечивает оптимизацию нагрузки, гибкость масштабирования и энергоэффективность.   
-- Архитектура формирует основу для ЦОД нового поколения — адаптивного, энергоэффективного и программно управляемого.+- ЦОД становится модульным, самонастраиваемым и экономически устойчивым.
 </WRAP> </WRAP>
 +
  
topics/08/composable.1760281745.txt.gz · Последнее изменение: — admin