デルテクノロジーズ「天山七剣士」がコンテナ永続ストレージの課題に取り組む

現在、「クラウドネイティブ」という概念が世界を席巻しています。特にデジタル経済の急速な発展と拡大に伴い、ますます多くの企業がコンテナやクラウドネイティブのテクノロジーと手法を採用し、デジタル変革を加速させ始めています。

しかし、コンテナの普及は企業のデータセンター インフラストラクチャにも大きな課題をもたらしており、最初に影響を受けるのはストレージです。コンテナの最も重要な機能は、自由に呼び出したり解除したりできることですが、エンタープライズ データは長期にわたる保存とバックアップが必要です。

これを踏まえると、コンテナの永続ストレージとそこから拡張される永続データ保護管理は、コンテナ アプリケーションのライフサイクルから独立してデータが存在するために不可欠です。

この目的のために、Dell Technologies は最新の CSI インターフェイスをベースとし、一連のストレージ プラグイン機能を実装した新しいソリューションを提供しました。これにより、Dell EMC のエンタープライズ レベルのストレージ製品を Kubernetes に簡単に接続できるようになり、コンテナ プラットフォームに効率的で信頼性が高く、安全な永続ストレージ サービスを真に提供できるようになります。

それだけでなく、Dell Technologies は、仮想マシン、アプリケーション、Kubernetes を同時に対象とする、市場初かつ唯一のエンタープライズ レベルの保護ソリューションもリリースしました。コンテナ内の永続的なデータ保護管理の課題を解決し、企業がクラウドネイティブ アーキテクチャを最も迅速かつ簡単な方法で実装できるように支援し、クラウドネイティブへの移行を容易に開始できるようにします。

データ永続性の3つの課題

ご存知のとおり、クラウド ネイティブの元のアーキテクチャ設計では、クラウド ネイティブ アプリケーション プロセスは「ステートレス」で、さまざまなノード間で共有できる必要があることが強調されていました。この設計の利点は、クラウド ネイティブ アプリケーションをいつでも起動し、動的にスケーリングできることです。いずれかのアプリケーション プロセスに問題が発生したり、「ハングアップ」したりしても、クラウド ネイティブ アプリケーション全体には影響しません。

同様に、ストレージ インフラストラクチャの場合、通常の状況では、アプリケーションが永続的なデータ ストレージを実現する必要がある場合、バックエンド ストレージに引き渡してサービスを提供することができます。従来のモデル、つまり「バックエンド サービス」に従って、物理マシン環境または仮想マシン環境に展開できます。そのため、クラウド ネイティブが初めて登場したとき、コンテナ環境にデータの永続性が適用されるのを見るのは実際には困難でした。

しかし、クラウドネイティブの台頭により、コンテナ化の開発トレンドは「抗えない」ものとなり、新たな問題を引き起こしています。つまり、Kubernetes コンテナは、初期の「ステートレス」アプリケーション展開シナリオから、DevOps 開発と運用、継続的インテグレーション、ビッグデータ人工知能トレーニングなどのさまざまなタイプのデータ処理ビジネスシナリオにまで拡張し続けており、コンテナの永続ストレージに対する要件がさらに高まっています。 Dell Technologies のプリセールス システム エンジニアリング部門のソリューション アーキテクトである Lin Xiaoyin 氏によると、この新たな課題は次の 3 つの側面で現れます。

まず、起動速度の観点から見ると、コンテナ自体が軽量であるため、従来の物理マシンや仮想マシンに比べて起動速度がはるかに高速です。コンテナが数秒で起動する場合、従来のプロセッサと仮想マシンは数分で起動するため、「非同期」および「不一致」の起動速度の問題が発生します。これには、コンテナの下部にあるストレージ マウントもコンテナの高速起動の速度に一致できる必要があります。

第二に、ワークロードの観点から見ると、コンテナ アプリケーションのライフ サイクルは、従来のワークロードよりも弾力性が高く、短くなることがよくあります。これは、コンテナのデータ ストレージがコンテナのライフ サイクル特性をサポートできる必要があることも意味します。たとえば、企業内のコンテナの数を 5 つの同時コンテナから 10 個以上に弾力的に拡張する必要がある場合、基盤となるストレージもそのような要求に動的かつ迅速に応答する必要があり、そのためにはストレージが動的にストレージを提供する機能も必要になります。

最後に、スケーラビリティの観点から見ると、軽量であることから、企業が導入するコンテナの規模は通常大きく、複数のノードに分散されます。したがって、基盤となるストレージも同時アクセスを高度にサポートし、多数の物理サーバーのアクセスをサポートできる必要があります。同時に、コンテナの大規模な分散展開要件を満たすために、水平拡張をサポートできる必要があります。

コンテナの継続的な成熟とアプリケーションの深化に伴い、一般的なデータベース、データ共有などのアプリケーションの最新化を完了するために、アプリケーションをコンテナに移行したいと考える企業ユーザーがますます増えていることは容易に想像できます。ただし、これまでのストレージ デバイスのほとんどは、コンテナ アプリケーションの永続性を考慮して設計および開発されていませんでした。これにより両者間の「矛盾」はますます激しくなり、この課題を解決することが「急務」となっているようだ。

デルテクノロジーズ「天山七剣士」

振り返ってみると、業界ではデータの永続性の問題を解決するために、実際に調査と実践の過程を続けています。以前、Kubernetes は「ツリー内」方式でストレージ プラグインをサポートしていました。いわゆる「インツリー」とは、ストレージ プラグインのコードが Kubernetes のメイン コード内で維持され、コア Kubernetes バイナリ ファイルとともにリンク、コンパイル、ビルド、リリースされることを意味します。この方法はコンテナ オーケストレーターと連携できますが、その欠点は実はかなり明白です。

最大の問題は、ストレージの多様性と Kubernetes の更新サイクルと反復サイクルの不一致により、ストレージ プラグインの開発者が両者を「足並みを揃える」ことが難しいことです。たとえば、一部の商用ストレージ システムのサポート コードはオープン ソースには適していません。また、サードパーティのストレージプラグインのエラーも、Kubernetes の動作の安定性に一定の影響を与えます。

このような背景から、 CSI (Container Storage Interface) という新しいアプローチが誕生しました。これは、コンテナ オーケストレーション システム (CO、Cloud Foundry、Kubernetes、Mesos など) がストレージ システム ドライバーを統合するための最新の方法です。業界標準の「コンテナ ストレージ インターフェイス」を定義し、コンテナとストレージ プラグインを完全に分離できます。

CSI 標準は Kubernetes バージョン 1.9 で導入され、バージョン 1.13 で正式に GA になったと理解されています。 CSI ストレージ プラグインは「out-of-tree」と呼ばれます。初期の「in-tree」方式と比較すると、そのコードは Kubernetes から独立しており、ストレージベンダーが独自に構築してリリースできます。したがって、ストレージ ベンダーは、複数の CO システムで動作するように CSI 標準に準拠したプラグインを開発するだけで済みます。 CO リリース プランに縛られる必要がなくなり、独立して開発し、非同期でインストールできるようになります。これは、主流のストレージとコンテナ オーケストレーション エンジンを組み合わせる新しい方法になりました。

Dell Technologies は、Kubernetes が初めてリリースされた 2018 年から CSI 標準を重視してきました。その年以来、同社は Dell EMC のエンタープライズ レベルのストレージ向けの CSI プラグインをリリースしており、顧客がオープン ソースを通じて Github から直接ダウンロード、インストール、使用することもできます。

現在までに、Dell Technologies の Dell EMC PowerMax、XtremIO、VxFlex OS、SC、Isilon ストレージ製品ファミリー、新世代の第 5 世代ストレージ PowerStore、および VMware の vSphere はすべて、Kubernetes 上で実行されるコンテナ化されたワークロードを「天山七剣」方式で完全にサポートするための関連 CSI プラグインをリリースしています。

実際、Dell Technologies のコンテナ永続ストレージ ソリューションは長いサポートの歴史があるだけでなく、企業の中核的な生産環境でも広く使用されています。たとえば、Dell EMC は、PowerFlex OS CSI プラグインを通じてコン​​テナ内で実行される Oracle データベースをサポートできるだけでなく、MongoDB、Cassandra、PostgreSQL、CockroachDB など、コンテナ内で実行されるクラウドネイティブ データベースもサポートできます。さらに、Dell EMC は、XtremIO CSI プラグインなどを通じて、コンテナ内で実行される SQL Server 2019 データベースもサポートできます。

さらに重要なのは、Dell Technologies のコンテナ永続ストレージには「ハードウェアとソフトウェアを組み合わせる」機能もあることです。つまり、VMware の vSphere も CSI をサポートしており、Dell EMC ストレージ製品の CSI プラグインと「完璧な組み合わせ」を形成しています。 Kubernetes 環境が vSphere 環境上に構築されている場合、お客様は CSI を使用して vSphere 環境内の vSAN、VMFS、または NFS ストレージに直接アクセスできます。ただし、Kubernetes が VMware 環境上にない場合や、パフォーマンス、スケーラビリティなど、ストレージに他の要件がある場合は、Dell EMC のエンタープライズ レベルのストレージを選択できます。

この点について、Dell Technologies プリセールス システム エンジニアリング部門のソリューション アーキテクトである Lin Xiaoyin 氏は、さまざまなワークロードの特殊性とストレージの多様性により、企業はさまざまなコンテナ永続ストレージ ソリューションも必要とすると述べています。たとえば、顧客がレイテンシに対して高い要件を持ち、エンドツーエンドの NVMe と SCM などのオールフラッシュ メディアからのサポートを必要としている場合は、PowerMax と PowerStore が適切な選択肢となります。別の例として、顧客のクラスタ規模が比較的大きく、データ ストレージの要件が厳しい場合、Isilon は PB レベルで大規模な分散ファイルを保存できます。

要約すると、コンテナ永続ストレージの課題を解決するために、Dell Technologies は、さまざまなワークロードとさまざまなストレージ要件に合わせて、「7 つの剣」方式で豊富で多様な選択肢をエンタープライズ レベルの顧客に提供しています。お客様は、実際のニーズに応じて「ソフトおよびハード」機能と CSI サポートを備えた Dell Technologies のエンタープライズ レベルのストレージを選択し、コンテナ永続ストレージによってもたらされる課題をより適切に解決できます。

コンテナ環境におけるデータ保護は重要

Dell Technologies の技術革新が「決して止まらない」ことは特筆に値します。ガートナーの調査レポートによると、2022 年までに世界の企業の 75% 以上がコンテナ化されたアプリケーションを本番環境で実行することになります。コンテナと Kubernetes を使用する場合、データの損失とデータ追跡機能が依然として主な懸念事項であることを考慮すると、企業がクラウドネイティブ テクノロジーのメリットを最大限に引き出したい場合、データ保護を後回しにすることはできません。

客観的に言えば、コンテナ環境におけるデータ保護は業界の最先端のトピックです。現在、コンテナ データ保護を提供できるベンダーやソリューションは市場に多くありません。しかし、データ保護の世界的リーダーとして、Dell Technologies は「時代の流れに遅れずについていき」、Kubernetes アプリケーション負荷のデータ保護を提供し、コンテナ環境におけるデータ保護の新たなブレークスルーを模索していることは間違いありません。

これは Dell EMC Power Protect Data Manager (PPDM) であり、Oracle や SAP、VM、コンテナなどの VM、アプリケーション、Kubernetes を同時に保護する初のかつ唯一のエンタープライズ グレードの保護ソリューションでもあり、これにより顧客は単一のプラットフォーム上でミッション クリティカルなワークロードのデータ保護を実現できます。

さらに、PPDM は VMware とも緊密に連携し、VMware Project Pacific の開発にも当初から参加しています。 Project Pacific は、vSphere の包括的な変換と最適化、および Kubernetes の緊密な統合と組み込みを通じて、最新の vSphere7 を Kubernetes ネイティブ プラットフォームに開発しました。 PPDM は Project Velero で Kubernetes ネイティブ アーキテクチャを活用し、それをユーザー インターフェイスに直接統合しました。これにより、次の 3 つの「独自の」利点がもたらされます。

まず、集中管理です。 PPDM ソフトウェアは、仮想マシン、アプリケーション、コンテナーなどのさまざまなワークロードを 1 つのプラットフォームを通じて管理できます。 2 つ目は、効率的で柔軟性があり、重複データを排除するストレージを保護し、DD/DDVE (Data Domain および Data Domain Virtual Edition) を通じて TCO コストの削減をサポートします。 3 つ目は、Kubernetes 専用に構築されていることです。お客様が Kubernetes API を使用する場合、PPDM はクラスターを柔軟に保護できます。 PDM は Kubernetes リソースを自動的に検出、表示、監視することもできます。さらに、PPDM には追加項目なしでノード アフィニティなどの機能もあり、最終的には Kubernetes ワークロードをより効率的かつ安全に保護します。

Kubernetes 環境において、PPDM は真に革新的なソリューションとプランを提供し、ユーザーがさまざまな困難なデータ保護の問題を簡単に解決し、企業顧客のコンテナ永続データ保護の問題を解決するのに役立つことがわかります。

まとめると、クラウドネイティブとハイブリッドマルチクラウド時代の到来により、企業の開発モデルとアプリケーションの展開は根本的な変化を遂げており、インフラストラクチャに前例のない新たな課題が生じています。 Dell Technologies は、VCF 4.0 (VxRail 7.0 上の VCF 4.0) に基づく新世代のエンジニアリング統合クラウド ネイティブ プラットフォーム、CSI プラグイン インターフェイスを備えたエンタープライズ レベルのストレージ「ファミリー」、クラウド ネイティブ ワークロード データ保護機能 (PPDM) をサポートするワンストップ ソリューションを提供しており、企業がクラウド ネイティブをより迅速に実現するための重要なステップを踏むのに大いに役立ちます。

この観点から見ると、コンテナがあるところならどこでも Dell Technologies が必要とされており、Dell Technologies の技術革新のペースは「決して止まることはない」のです。将来のコンテナの新しい世界では、より大きな革新と想像力が、Dell Technologies による再定義、革新、拡張を待っています。