Инструменты пользователя

Инструменты сайта

Вы посетили: • fundamentals • cluster_architecture
topics:09:cluster_architecture

Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

Ссылка на это сравнение

Следующая версия		Предыдущая версия
topics:09:cluster_architecture [2025/10/12 16:42] – создано admintopics:09:cluster_architecture [2025/10/12 16:55] (текущий) – [Много-региональная архитектура] admin
Строка 1: Строка 1:
 ====== Архитектуры управления ресурсами в крупных кластерах ====== ====== Архитектуры управления ресурсами в крупных кластерах ======
-Масштабирование кластеров приводит к росту накладных расходов планирования и оркестрации. Эффективные архитектуры распределяют управление по уровням и доменам отказа.+При росте вычислительных систем классическая централизованная схема перестаёт справляться с управлением.   
 +Чтобы поддерживать масштабируемость и надёжность, используется стратегия **разделяй и управляй**, при которой общий кластер разбивается на независимые области (регионы, ячейки, каскады), каждая из которых управляется отдельно, но подчиняется общей логике работы. 
 + 
  
 <WRAP center> <WRAP center>
 $$ $$
-\text{Задача размера }N \;\to\; K \text{ независимых подзадач},\quad +\text{Кластер из }N\text{ узлов разбивается на }K\text{ независимых областей,} 
-T_{\text{total}} \approx \max_i T_i\;+\;T_{\text{overhead}}+\quad 
 +T_{\text{общее}} \approx \max_i T_i + T_{\text{накладные расходы}}
 $$ $$
 </WRAP> </WRAP>
  
-===== Подходы разделения на домены ===== +===== Основные подходы ===== 
-Три практические стратегии (на примере OpenStack и совместимых стеков):+В современных платформах (например, OpenStack) применяются три проверенных метода распределения управления ресурсами:
  
-^ Подход ^ Суть ^ Когда применять ^ +^ Подход ^ Суть ^ Когда целесообразно применять ^ 
-| **Мульти-регион (multi-region)** | Несколько независимых регионов (площадки/ЦОД), общий контур аутентификации. Сервисы внутри региона автономны. | Геораспределённость, изоляция доменов отказа, разные версии/политики по регионам. | +| **Много-региональная схема** | Разделение на независимые площадки (регионы), объединённые единой системой учётных записей. Каждая площадка — полноценный кластер. | Географически распределённые ЦОД, изоляция зон отказа, разные политики и версии ПО. | 
-| **Nova Cells (multi-cell)** | Деление вычислительного кластера на «ячейки» (cells) с иерархией: корневая ячейка, API-ячейки, вычислительные ячейки. | Очень большие пулы ВМ, контроль планировщиков и очередей, локализация трафика управления. | +| **Многоячеечная схема (Nova Cells)** | Деление вычислительного контура на иерархию «ячейка управления — ячейка вычислений». Каждая ячейка имеет собственные очереди и базы данных. | Очень крупные кластеры с тысячами серверов, требующие независимого планирования. | 
-| **Каскадирование (cascading)** | Верхний OpenStack управляет множеством нижних кластеров через единый API-шлюз. | Единая витрина ресурсов для 10+ площадок и смешанных облаков (в т.ч. публичных). |+| **Каскадная схема** | Над несколькими кластерами выстраивается общий уровень управления и единый каталог ресурсов. | Интеграция частных и публичных площадок в единую систему. |
  
 ---- ----
  
-===== Мульти-регион ===== +===== Много-региональная архитектура ===== 
-- Общий сервис идентификации (Keystone), отдельные контроллеры и пулы ресурсов по регионам.   +В этой схеме каждый регион представляет собой самостоятельный набор сервисов с общей системой авторизации.   
-- Свобода версий и конфигураций между регионами, простая эксплуатация.   +Администратор управляет всеми регионами через общий интерфейс, а пользователи выбирают площадку, где размещаются их ресурсы.
-- Недостаток: кросс-регионная миграция ВМ и общие пулы обычно не поддерживаются «из коробки».+
  
 <WRAP box round> <WRAP box round>
-**Схема мульти-региона**+**Пример много-региональной организации**
 <mermaid> <mermaid>
 flowchart LR flowchart LR
   classDef small font-size:16px,stroke-width:1px;   classDef small font-size:16px,stroke-width:1px;
  
-  U["Пользователь/клиент"]:::small --> API["Единая точка входа (каталог услуг)"]:::small +  U["Пользователь"]:::small --> E["Единая точка доступа (каталог сервисов)"]:::small 
-  K["Keystone (общий)"]:::small --> R1API["API региона R1"]:::small +  A["Служба авторизации"]:::small --> R1API["Регион 1 — интерфейс управления"]:::small 
-  K --> R2API["API региона R2"]:::small +  A --> R2API["Регион 2 — интерфейс управления"]:::small 
-  API --> R1API +  E --> R1API 
-  API --> R2API+  E --> R2API
  
-  subgraph R1["Регион R1"] +  subgraph R1["Регион 1"] 
-    R1API --> R1Pool["Пул ресурсов\n(Вычисления/Сеть/Хранилище)"]:::small+    R1API --> R1Pool["Ресурсы: вычисления, сеть, хранилище"]:::small
   end   end
   style R1 fill:#fff9d9,stroke:#d4c882,stroke-width:1px;   style R1 fill:#fff9d9,stroke:#d4c882,stroke-width:1px;
  
-  subgraph R2["Регион R2"] +  subgraph R2["Регион 2"] 
-    R2API --> R2Pool["Пул ресурсов\n(Вычисления/Сеть/Хранилище)"]:::small+    R2API --> R2Pool["Ресурсы: вычисления, сеть, хранилище"]:::small
   end   end
   style R2 fill:#fff9d9,stroke:#d4c882,stroke-width:1px;   style R2 fill:#fff9d9,stroke:#d4c882,stroke-width:1px;
Строка 49: Строка 52:
  
 <WRAP info> <WRAP info>
-- Примеры: регионы «Запад/Восток» в публичном облаке + корпоративный регион на собственной площадке.   +  * Подходит для распределённых площадок: например, **Москва — Новосибирск — Казань**.   
-- Российский контекст: Яндекс Облако, VK Cloud, Selectel поддерживают многорегиональные размещения.+  * В России такой принцип реализован в **Яндекс Облаке**, **VK Cloud**, **Selectel** и **СберCloud**.   
 +  * Преимущество — простота управления и независимость регионов.   
 +  * Недостаток — отсутствие «живой» миграции виртуальных машин между регионами.
 </WRAP> </WRAP>
  
 ---- ----
  
-===== Nova Cells (многоячеечная архитектура) ===== +===== Многоячеечная структура (Nova Cells) ===== 
-Цель — масштабировать вычислительный сервис за счёт разделения планирования, очередей и баз данных. +Используется для масштабных вычислительных кластеров, где сотни и тысячи серверов объединены в общую систему.   
- +Архитектура делит сервисы на уровни — верхний координирует работу ячеек, каждая ячейка управляет своей группой серверов и локальной базой.
-- **Root cell**: агрегирует каталоги и маршрутизирует запросы.   +
-- **API-cells**: принимают пользовательские операции.   +
-- **Compute-cells**: содержат планировщик/исполнитель и набор узлов.+
  
 <WRAP box round> <WRAP box round>
-**Иерархия Nova Cells (упрощённо)**+**Пример иерархии ячеек**
 <mermaid> <mermaid>
 flowchart TB flowchart TB
   classDef small font-size:16px,stroke-width:1px;   classDef small font-size:16px,stroke-width:1px;
  
-  Root["Root cell\n(Nova-API, каталоги)"]:::small --> API1["API cell #1\n(очереди, БД)"]:::small +  Root["Корневая ячейка (управление и маршрутизация запросов)"]:::small --> API1["Ячейка интерфейсов №1"]:::small 
-  Root --> API2["API cell #2\n(очереди, БД)"]:::small +  Root --> API2["Ячейка интерфейсов №2"]:::small 
-  API1 --> C11["Compute cell #1\n(планировщик, исполнитель, узлы)"]:::small +  API1 --> C11["Вычислительная ячейка 1 (планировщик, узлы)"]:::small 
-  API1 --> C12["Compute cell #2\n(...)"]:::small +  API1 --> C12["Вычислительная ячейка 2"]:::small 
-  API2 --> C21["Compute cell #3\n(...)"]:::small +  API2 --> C21["Вычислительная ячейка 3"]:::small 
-  API2 --> C22["Compute cell #4\n(...)"]:::small+  API2 --> C22["Вычислительная ячейка 4"]:::small
 </mermaid> </mermaid>
 </WRAP> </WRAP>
  
 <WRAP info> <WRAP info>
-- Применяется в сверхкрупных кластерах (тысячи узлов).   +  * Применяется в суперкомпьютерах и крупных облаках (например, CERN, Сколтех).   
-- Локализует трафик управления и сбои внутри ячейки.   +  * Повышает устойчивость: сбой в одной ячейке не влияет на остальные.   
-- Требует продуманной телеметрии и трассировки между ячейками.+  * Позволяет равномерно распределять нагрузку и управлять развитием кластера поэтапно.
 </WRAP> </WRAP>
  
 ---- ----
  
-===== Каскадирование OpenStack (cascading) ===== +===== Каскадная организация ===== 
-Верхний слой предоставляет единый API и каталог услуг; нижние кластеры остаются самостоятельными «облаками».+Каскадная структура применяется, когда требуется объединить несколько независимых облаков в общую систему.   
 +Над ними создаётся единый уровень управления, предоставляющий общий каталог ресурсов и возможность выбора площадки без ручного переключения.
  
 <WRAP box round> <WRAP box round>
-**Каскадирование кластеров**+**Каскадная схема управления**
 <mermaid> <mermaid>
 flowchart TB flowchart TB
   classDef small font-size:16px,stroke-width:1px;   classDef small font-size:16px,stroke-width:1px;
  
-  TopAPI["Верхний OpenStack API\n(единая витрина ресурсов)"]:::small --> C1["Нижний кластер 1\n(OpenStack)"]:::small +  Top["Верхний уровень управления (единый каталог ресурсов)"]:::small --> Cloud1["Кластер 1"]:::small 
-  TopAPI --> C2["Нижний кластер 2\n(OpenStack)"]:::small +  Top --> Cloud2["Кластер 2"]:::small 
-  TopAPI --> C3["Нижний кластер 3\n(OpenStack/совместимый)"]:::small+  Top --> Cloud3["Кластер 3"]:::small
  
-  C1 --> R1["Ресурсы кластера 1"]:::small +  Cloud1 --> R1["Ресурсы площадки 1"]:::small 
-  C2 --> R2["Ресурсы кластера 2"]:::small +  Cloud2 --> R2["Ресурсы площадки 2"]:::small 
-  C3 --> R3["Ресурсы кластера 3"]:::small+  Cloud3 --> R3["Ресурсы площадки 3"]:::small
 </mermaid> </mermaid>
 </WRAP> </WRAP>
  
 <WRAP info> <WRAP info>
-- Поддерживает десятки площадок и смешанные среды (частные/публичные).   +  * Позволяет объединить разные среды (публичные, частные, корпоративные).   
-- Для сетевой автоматизации в мультиоблаке применяются проекты уровня интеграции (аналог Tricircle/Neutron).   +  * В российской практике аналогичные функции реализуют решения на базе **OpenStack + Ceph**, а также платформы **РосПлатформа** и **SberCloud Hybrid**.   
-- Для унификации доступа к вычислениям и хранилищам — API-шлюзы (аналог Trio2o).+  * Для сетевой автоматизации используются компоненты, обеспечивающие маршрутизацию и распределение трафика между кластерами.
 </WRAP> </WRAP>
  
Строка 114: Строка 117:
 ===== Сравнение подходов ===== ===== Сравнение подходов =====
 ^ Подход ^ Преимущества ^ Ограничения ^ ^ Подход ^ Преимущества ^ Ограничения ^
-| **Мульти-регион** | Простая эксплуатация; изоляция доменов отказа; регионы могут отличаться по версиям и политике. | Нет кросс-регионных пулов и «живой» миграции ВМ; единый каталог нужен отдельно. | +| **Много-региональный** | Простота настройки, независимость площадок, изоляция зон отказа. | Отсутствует прямая миграция ВМ, требуется общий каталог сервисов. | 
-| **Nova Cells** | Масштаб вычислительного сервиса; локализация отказов; контроль планировщиков. | Сложнее трассировка, сквозной мониторинг и операционные процессы. | +| **Многоячеечный (Nova Cells)** | Высокая масштабируемость, локализация ошибок, гибкое развитие. | Более сложная эксплуатация, необходима система централизованного контроля. | 
-| **Каскадирование** | Единый API для многих кластеров; смешанные среды (частные/публичные); мягкая миграция. | Дополнительный верхний слой; задержки на проксирование; требования к согласованности каталогов. |+| **Каскадный** | Единая точка управления, объединение разнородных площадок. | Повышенные требования к пропускной способности и согласованности данных. | 
 + 
 +----
  
 ===== Практические рекомендации ===== ===== Практические рекомендации =====
 <WRAP tip> <WRAP tip>
-- Для геораспределённости и простоты — **мульти-регион** с общим идентификационным контуром.   +  * Для распределённых центров — использовать **много-региональную схему** с общей авторизацией.   
-- Для «супер-кластера» вычислений — **Nova Cells** с чётким разделением ячеек и метрик.   +  * Для мощных вычислительных кластеров — **многоячеечную структуру**, где каждая ячейка автономна.   
-- Для объединения разнородных площадок и гибридов — **каскадирование** с единым API-шлюзом.   +  * Для объединения разных облаков и площадок — **каскадную архитектуру** с общим уровнем управления.   
-- Планировать единый слой наблюдаемости и биллинга, иначе выигрыш масштаба теряется.   +  * Обязательно предусматривать централизованный учёт, наблюдаемость и оповещения.   
-- Тестировать сценарии деградации: отказ одной ячейки/региона не должен влиять на остальные.+  * Проверять устойчивость при отказах отдельных площадок и сетевых сегментов.
 </WRAP> </WRAP>
  
 ===== Ключевые идеи ===== ===== Ключевые идеи =====
 <WRAP tip> <WRAP tip>
-- Разделяй управление по доменам: регион, ячейка, каскад.   +  * Эффективное управление в крупных кластерах строится по принципу «многоуровневой иерархии».   
-- Локализуй трафик управления и очереди — это ограничивает «лавину» сбоев.   +  * Разделение на регионы, ячейки и каскады снижает риски и повышает масштабируемость.   
-- Единый каталог и API ускоряют интеграции и миграции.   +  * Единое управление и каталог сервисов обеспечивают удобство эксплуатации.   
-- Сквозной мониторинг и трассировка — обязательны при многоуровневых схемах.   +  * Для России перспективно сочетание открытых решений (OpenStack, Ceph) и отечественных платформ.   
-- Выбор архитектуры зависит от профиля нагрузки, географии и зрелости процессов эксплуатации.+  * Успешное внедрение требует баланса между автономностью площадок и централизованным контролем.
 </WRAP> </WRAP>
 +
  
topics/09/cluster_architecture.1760287330.txt.gz · Последнее изменение: — admin