Динамическое управление рабочей нагрузкой (Dynamic Workload Management, DWLM) -- умение почувствовать изменения в спросе и автоматически активизировать нужные приложения и серверные ресурсы с целью удовлетворения возникающих потребностей -- довольно быстро становится основополагающим условием работы новых центров обработки данных. Данная технология помогает повысить эффективность и преодолеть нехватку критически важных для ЦОД ресурсов -- дискового пространства, охлаждающих мощностей и энергоснабжения.

Недостаток ресурсов во многом обусловлен одним из основных принципов проектирования ЦОД, которого строители придерживаются уже много лет. Первоочередной задачей считается максимальное уплотнение вычислительных ресурсов и выполнение правила, согласно которому совокупная стоимость ЦОД должна быть пропорциональна его общей площади. Естественным следствием такого подхода являются относительно скромные масштабы существующих центров данных.

Даже те ЦОД, которые строились с запасом, испытывают сегодня нехватку пространства. Это объясняется следующими тенденциями.

• Автоматизация бизнес-процессов и рост популярности Web-технологий привели к тому, что серверные мощности среднего предприятия в последнее десятилетие ежегодно увеличиваются на 10%.
• Консолидация центров обработки данных и централизация ресурсов используются как средство сократить операционные затраты, упростить соблюдение нормативных требований и улучшить безопасность.
• Требования к энергоснабжению и охлаждению серверов устойчиво растут по мере роста спроса на системы повышенной производительности.
• Цены на электроэнергию ежегодно увеличиваются приблизительно на 5% в год.

При проектировании новых центров данных организации стремятся улучшить мониторинг и расчет основных показателей, усовершенствовать принципы проектирования, построить высокоэффективные сети, а также системы охлаждения и преобразования энергии.

Мало кто сомневается в том, что для повышения эффективности и оптимизации функционирования ЦОД лучше всего применять комплексный подход. Учитывать необходимо абсолютно все: характер управления и работу охлаждающих систем, распределение и преобразование электроэнергии, местоположение, особенности физического размещения и строительные материалы, ИТ-оборудование и операционное управление.

Трудность, однако, состоит в том, что для многих компаний вопросы затрат на строительство ЦОД и ограничения мощностей по-прежнему имеют первоочередное значение. Они просто не оставляют себе никаких резервов для дальнейшего расширения ни с точки зрения пространства, ни с точки зрения энергоснабжения.

Такие организации реализуют свои стратегические проекты в течение одного-трех лет, и решения, ориентированные на долгосрочную перспективу, им просто неинтересны. Они ищут способы относительно быстро и недорого залатать имеющиеся прорехи, получить ощутимый выигрыш и в идеале применить все результаты проделанной работы при строительстве будущих ЦОД. Динамическое управление рабочей нагрузкой как раз и может стать одним из способов подобного латания дыр.

Цель динамического управления рабочей нагрузкой заключается в сокращении потребления основных серверных ресурсов ЦОД. Идея состоит в том, чтобы минимизировать количество оборудования, закрепленного за нерегулярно и редко выполняемыми приложениями.

Для динамического управления рабочей нагрузкой нужны четыре элемента: механизмы виртуализации серверов, компоненты мониторинга нагрузки, синхронизация взаимодействия и средства распределения нагрузки.

Чаще всего технология виртуализации серверов используется, чтобы сократить число серверов. Возможность выполнять самые разные задачи одним физическим сервером позволяет ИТ-службам избежать распространенного сценария, при котором 80% серверов работают не на полную мощность. Как правило, простаивает от 5 до 30% вычислительных ресурсов.

Еще одна важная отличительная черта виртуализации заключается в том, что она задает дополнительный уровень абстракции между приложениями, операционными системами и оборудованием, на котором все это работает. Другими словами, рабочую нагрузку можно распределять без учета зависимости приложений от различных элементов низкоуровневых систем (версии BIOS, драйверы, особенности операционной системы). Без такого уровня абстракции процесс внедрения динамического управления нагрузкой окажется слишком сложным или будет иметь существенные ограничения.

Динамическое управление нагрузкой позволяет извлечь дополнительную выгоду из традиционных механизмов виртуализации серверов и выйти за рамки первоначальной консолидации. И здесь на сцену выходят три оставшихся компонента.

Роль механизмов мониторинга нагрузки, казалось бы, понятна: им поручается следить за состоянием и характером использования серверов. Но на самом деле они позволяют добиться гораздо большего. Владения ситуацией и здравого смысла вполне достаточно для того, чтобы получить подробную информацию о ресурсных ограничениях: нехватке оперативной памяти или дискового пространства, распределении нагрузки между конкретными серверами -- получении данных о том, какое приложение и где выполняется.

Далее в игру вступает "оркестратор" -- механизм синхронизации действий. Имея в своем распоряжении информацию об ограничениях ресурсов, это приложение выдает инфраструктуре виртуализации запрос на выделение мощностей дополнительных серверов (которые в противном случае просто простаивали бы) и следит за тем, чтобы нагрузка на них не превышала разрешенного порога.

И наконец, последний элемент, который часто упускают из виду. Речь идет о устройстве управления служебным трафиком. Получая уведомления о выделении ресурсов дополнительных серверов, это устройство обеспечивает их добавление в нужный пул ресурсов, соответствующим образом настраивает шаблоны распространения трафика и следит за соблюдением всех прочих политик управления трафиком.

Для реализации указанных функций лучше всего использовать полнофункциональный контроллер доставки приложений. Таким образом, одно устройство будет отвечать как за мониторинг нагрузки, так и за управление ее распределением. Число серверов можно уменьшить, оснастив контроллер доставки функциями перераспределения нагрузки. Это позволит разгрузить основные серверы путем кэширования часто запрашиваемой информации и освобождения их от выполнения задач, требующих интенсивных вычислений, например от шифрования.

Наиболее часто динамические средства управления нагрузкой применяют в организациях, которым приходится обслуживать множество крупных Web-приложений. Обычно на практике нагрузку приложений распределяют между дополнительными серверами, чтобы обеспечить высокие показатели готовности и вместе с тем удовлетворить требования, предъявляемые к пиковой нагрузке. При динамическом управлении нагрузкой единый пул дополнительных серверов распределяется между несколькими приложениями -- таким образом общее число резервных и перегруженных серверов снижается на 50% и более.

Кроме того, для большинства организаций характерна нерегулярная и редко возникающая нагрузка, эффективность обслуживания которой повышается при использовании механизмов динамического управления нагрузкой. Для центров обработки данных, у которых на счету каждая копейка, каждый сантиметр пространства, каждый ватт потребляемой энергии и каждая единица тепловой мощности, технологии гибкого управления ресурсами приобретают очень большое значение.