HCI implementace

Proč hyperkonvergence a kdy dává smysl

Hyperkonvergovaná infrastruktura (HCI) konsoliduje výpočet, úložiště a síť do jediného softwarově definovaného řešení provozovaného na běžných x86/ARM serverech. Mezi nejrozšířenější platformy patří VMware vSAN (součást ekosystému vSphere) a Nutanix (AOS s hypervizory AHV/ESXi/Hyper-V). HCI zjednodušuje provoz, urychluje nasazení, přináší škálování po nodech a automatizovanou správu životního cyklu. Typické scénáře: konsolidace datového centra, VDI, databáze a aplikační clustery, ROBO/edge lokality a privátní cloud s Kubernetes.

Referenční architektura HCI: stavební bloky

• Hypervizor: vSphere/ESXi pro vSAN, AHV (KVM) nebo ESXi pro Nutanix.
• Distribuované úložiště: vSAN Datastore vs. Nutanix ADSF (AOS Distributed Storage Fabric).
• Management: vCenter + vSAN UI/ARIA Operations vs. Nutanix Prism Element/Central.
• Síť: datová (VM/overlay), storage replikace (vSAN/Nutanix), management/out-of-band, vMotion/Live Migration.
• Volitelné služby: souborové/sharované služby (vSAN File Services, Nutanix Files), objektové (Nutanix Objects), Kubernetes (Tanzu, Nutanix Kubernetes Engine).

Návrh hardwaru: profily uzlů a diskové skupiny

• Compute profily: „dense CPU“, „memory heavy“, „balanced“. Zvažte NUMA zarovnání, velikost paměti pro databázová a in-memory pracovní zatížení.
• Úložiště: all-flash s NVMe cache (write buffer) a NVMe/SAS SSD pro kapacitu. vSAN používá cache+capacity disk groups; Nutanix pracuje s per-node cache (OPLOG/extent store) bez explicitních skupin.
• Urychlení IO: NVMe-oF/PCIe, volitelně RDMA (RoCE) pro vSAN Express Storage Architecture (ESA) a AOS (ahoj RDMA v některých validovaných konfiguracích).
• Síťové prvky: 25/100 GbE spine-leaf, QoS pro storage replikaci, LACP/VLT. Podpora jumbo rámců, ale pouze pokud je end-to-end konzistentní.
• Form factor: 1U „dense“ pro edge/ROBO, 2U s více disky pro core. Dbejte na chlazení NVMe modulů a sloty pro budoucí rozšíření.

Topologie a domény selhání

HCI replikace je citlivá na latenci a domény selhání. Při návrhu použijte:

• Fault Domains: skupiny serverů sdílející riziko (rack, PDU). vSAN i Nutanix umožňují mapování tak, aby kopie dat ležely v odlišných doménách.
• 2-Node/ROBO: vyžadují witness (vSAN Witness Appliance / Nutanix Witness) v třetí lokalitě nebo cloudu pro quorum.
• Stretched/Metro cluster: synchronní replikace mezi dvěma lokalitami s latencí obvykle < 5 ms a třetím witness pro rozhodování.

VMware vSAN: architektura a klíčové vlastnosti

• Datastore: sdílený vSAN datastore přes všechny uzly v clusteru, řízený Storage Policy Based Management (SPBM).
• ESA vs. OSA: Express Storage Architecture (moderní, pouze all-flash, efektivnější log-structured IO) vs. Original Storage Architecture (cache+capacity disk groups).
• Storage Policies: FTT/FTM (RAID-1/5/6), stripe width, checksum, object space reservation, IOPS limit, encryption.
• Datové služby: deduplikace/komprese (per disk group/ESA), šifrování na úložišti (KMS), vSAN File Services (NFS), snapshoty/klony, HCI Mesh (sdílení kapacity mezi clustery).
• Integrace: vMotion, DRS, HA, vSphere Lifecycle Manager (vLCM) pro firmware/driver/ESXi image management.

Nutanix AOS: architektura a klíčové vlastnosti

• DSF (ADSF): distribuovaná log-structured fabric s per-VM mikroslužbami; data a metadata jsou replikována napříč uzly.
• Hypervizor: nativní AHV (KVM) s Prism, event. ESXi/Hyper-V. AHV přináší jednodušší licencování a hlubší integraci s Prismem.
• Datové služby: deduplikace, komprese, EC-X (erasure coding), šifrování (KMS), Metro Availability, Leap (DR/Orchestrace), Files (NAS), Objects (S3), Volumes (iSCSI).
• Lifecycle: LCM pro orchestraci updatů BIOS/firmware/AOS/hypervizoru, jeden „one-click“ proces.
• Správa: Prism Element (cluster), Prism Central (multi-cluster), Calm (aplik. orchestrace), Karbon (Kubernetes).

Výkon a latence: zásady dimenzování

• IO profil: OLTP s nízkou latencí (malé random IO) vs. analytika/VDI (sekvenční bursty). Zvolte poměr cache/kapacita a typ SSD (write-intensive pro cache).
• Síť: vyhrazené VLANy pro storage a VM traffic; latence mezi uzly < 1 ms v rámci clusteru; u Metro < 5 ms RTT.
• Overhead replikace: RAID-1 zvyšuje zápisový IO, RAID-5/6/EC snižují kapacitní režii, ale mají vyšší nároky na CPU a latenci při zápisu.
• NUMA a CPU: vyhýbejte se přesahům VM přes NUMA uzly; pro databáze preferujte větší frekvenci před extrémním počtem jader.

Politiky a SLA: jak mapovat požadavky aplikací

HCI staví na per-VM/per-vDisk politikách. Doporučený postup:

1. Segmentujte workloady (kritické DB, VDI, general purpose, zálohy/archiv).
2. Pro každý segment definujte policy: úroveň ochrany (FTT/EC-X), limitace IOPS/throughput, latency target, snapshot retence.
3. Automatizujte přiřazení politik přes tagy/kategorie, šablony a IaC (vSphere Tags/Storage Policies, Nutanix Categories/Calm blueprints).

Bezpečnost a compliance

• Šifrování: vSAN Encryption na datastore úrovni (externí/vestavěný KMS), Nutanix Native/SED a KMS s KMIP, šifrování v letu (TLS, IPsec dle potřeby).
• Oddělení tenanta: RBAC, kategorie a segmentace sítě (NSX/Tanzu, Nutanix Flow/Flow Microsegmentation).
• Audit a logování: integrace do SIEM, detailní události z hypervizoru, storage a managementu.

Provozní model a životní cyklus

• Update domény: vSAN i Nutanix podporují rolling upgrade bez výpadku; plánujte „drain“ uzlu, evakuaci dat (vSAN) nebo rebuild bandwidth (AOS).
• Kapacitní management: sledujte free-space headroom (doporučení 25–30 %), aby probíhaly rebuilty a EC bez rizika stop-the-world.
• Monitoring: ARIA Operations/Log Insight, Skyline Health (vSAN) vs. Prism Insights/Cluster Health (Nutanix). Měřte IOPS, latenci, rebalancing, hot-spots.

Zálohování a DR

• Snapshoty vs. backup: snapshoty jsou krátkodobé a aplikačně konzistentní se správnými guest-toolsy. Pro dlouhodobou retenci použijte VADP-kompatibilní zálohy (vSphere) nebo integrované řešení (Nutanix Mine/3rd-party).
• Replikace: vSAN streč/obalené LUNy, vSphere Replication/SRM; u Nutanix nativní Async/Sync/Metro a orchestrátor Leap. Testujte runbooky DR.

Migrace a přechod z klasického SAN/NAS

1. Inventura workloadů: IOPS/latence, RPO/RTO, licenční vazby (DB, OS).
2. Pilotní cluster: validace výkonu a politik, POC s nejkritičtější aplikací.
3. Datová migrace: vMotion/Storage vMotion (vSphere), Nutanix Move či nástroje třetích stran pro P2V/V2V.
4. Cut-over: fázovaný nebo „big-bang“ podle závislostí; rollback plán s časovým oknem.

Licenční a ekonomický model

• vSAN: licence per CPU/host nebo per-core (v závislosti na edici a kontraktu), edice (Standard/Advanced/Enterprise/Enterprise Plus) se liší funkcemi (stretch, data services, HCI Mesh).
• Nutanix: subscription per-node/per-core (Starter/Pro/Ultimate), zahrnuje AOS a dle varianty AHV/Files/Objects/Flow. AHV eliminuje náklady na ESXi.
• TCO: porovnejte CAPEX (uzly, sw subscription) a OPEX (energie, prostor, provozní náklady). Započtěte úspory za jednodušší provoz a rychlejší provisioning.

Edge a ROBO implementace

• 2-node s witness: minimální footprint, lokální běh kritických VM; centrální správa (vCenter/Prism Central).
• Automatizace: image-based nasazení (vLCM/ESXi Image, Nutanix Foundation Central), zero-touch deployment, politické řízení zdrojů.
• Omezená konektivita: cacheovatelný management, lokální DNS/NTP, watchdog pro autonomní recovery.

Nejčastější chyby a jak se jim vyhnout

• Nedostatečná síť: storage replikace na přetížených 10GbE bez QoS; řešení: 25GbE+, oddělení VLAN a sledování p99 latence.
• Podceněný cache tier: malý write buffer → vyšší latence; řešení: NVMe cache s vyšším endurance a kapacitou (min. 10 % write-working-set).
• Chybějící headroom: cluster na 80–90 % kapacity neumožní rebuilty; řešení: plánovat rozšíření dřív, držet rezervu 25–30 %.
• Nekonzistentní firmware/driver: vede k výpadkům a degradaci; řešení: vLCM/LCM, HCL/compatibility nutně dodržovat.
• Špatné politiky: univerzální RAID-1 všude nebo naopak agresivní EC pro latency-senzitivní workloady; řešení: segmentace a test per-policy.

Automatizace a IaC

• VMware: vSphere REST/PowerCLI, vSAN Management API, Terraform (vSphere provider), Aria Automation/Tanzu.
• Nutanix: Prism Central v3 API, Terraform (Nutanix provider), Calm moduly, Ansible role pro AHV/Prism.
• GitOps: verzování politik, šablon a konfigurací; CI/CD pro infrastrukturní změny a drift detekci.

Výkonnostní a kapacitní plánování: metodika

1. Baseline: měření stávajícího prostředí (p95/p99 latence, read/write ratio, block size, burst pattern).
2. Model: simulace FTT/EC režie, cluster rebuild time při výpadku uzlu/disku.
3. Pilot & test: syntetické i aplikační testy (HammerDB, vdBench, LoginVSI) s politikami odpovídajícími produkci.
4. Run: průběžné right-sizing, automatická detekce „noisy neighbors“, plánovaná expanze o uzly nebo pouze o disky (pokud platforma dovoluje).

Kontrolní seznam pro implementaci

• Ověřená HCL/BOM pro servery, NIC, SSD (write-intensive pro cache).
• 25/100 GbE fabric, vyhrazené VLANy, QoS a jumbo frames end-to-end.
• Design fault domains a případně witness/metro s požadovanou latencí.
• Definované storage policy per workload (FTT/RAID/EC, IOPS limity, šifrování).
• Monitoring p95/p99 latence, headroom 25–30 % kapacity i výkonu.
• Automatizovaný LCM (firmware/driver/hypervizor/AOS), emergency runbook.
• DR runbooky: replikace, pravidelné „non-disruptive“ testy, zálohy.
• Security: KMS, RBAC, mikrosegmentace, audit logy, compliance.

Závěr: výběr mezi vSAN a Nutanix

Rozhodnutí se obvykle řídí stávajícím ekosystémem a preferencí provozního modelu. VMware vSAN přináší těsnou integraci s vSphere, bohatý ekosystém a tradiční provozní zkušenost týmů. Nutanix nabízí jednoduchost „one-click“ LCM, nativní AHV bez licencí hypervizoru a širokou paletu datových služeb. Obě platformy dosahují špičkového výkonu a dostupnosti při správném návrhu. Úspěch implementace stojí na důsledném plánování kapacity a latence, striktním dodržení kompatibility a automatizovaném provozu s jasně definovanými politikami pro jednotlivé workloady.