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Proxmox + Ceph: Virtualização hiperconvergente

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Introdução

Linux está em todo o lado e um dos mercados em que tem mais sucesso é no mercado de servidores onde é muito usado para todo o tipo de trabalhos. No entanto não é o único sistema operativo nesse mercado nem é o único a ter sucesso.
Um dos sistemas operativos e produtos a ter mais sucesso no mercado de servidores é o VMware ESXi e tudo o que corre por cima dele. VMware ESXi é um “hypervisor”. Um sistema operativo para correr outros sistemas operativos por cima dele, utilizando virtualização. Em empresas médias e grandes tem grande sucesso e é muito utilizado, porque permite utilizar o mesmo servidor para vários sistemas operativos, que podem ser completamente diferentes uns dos outros e com trabalhos em cima deles completamente diferentes.

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Um dos produtos lançados recentemente pela VMware é o EVO:RAIL que é um sistema hiperconvergente. Isto é, numa simples caixa de dois U é possível ter um mini Datacenter, sem depender de nada exterior. Nessa caixa de 2U tem-se normalmente quatro servidores, com dois processadores cada um, muita memória RAM e vários discos mecânicos ou SSDs. Com software de virtualização e sistema de ficheiros distribuídos é possível ter um Datacenter numa caixa, gerido apenas por software.
O software da VMware foi colocado num bundle e é vendido com o nome de EVO:RAIL. O software é muito bom e a VMware é conhecida pela qualidade dos seus produtos. No entanto é bastante cara, deixando assim de fora empresas mais pequenas.
Mas será possível ter o mesmo Datacenter numa caixa usando Linux e software open source? A resposta é sim e uma das formas de conseguir isso é usando Proxmox VE para a parte de virtualização e Ceph como sistema de ficheiros distribuído. Este artigo incide sobre estes dois produtos, que em conjunto permitem criar um Datacenter numa caixa.

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Falando do hardware que se costuma usar para se ter um Datacenter numa caixa. O normal é comprar-se um sistema de 2U com quatro servidores e cada servidor tem dois processadores Xeon, normalmente os Intel Xeon E5. Cada processador pode ter de quatro a dezoito cores, com muita cache L2 e L3. São processadores virados para este mercado de servidores e consoante o número de cores o seu preço varia.
Cada servidor precisa de muita memória RAM, porque os sistemas operativos de servidor costumam consumir muita RAM. A RAM por servidor pode ir de 64 GB a 1,5 TB de RAM. A RAM utilizada é DDR3 ou DDR4 com ECC para detetar e corrigir erros e Registered.
Na baía frontal estão os discos, normalmente de 2,5 polegadas.
Cada servidor tem à sua disposição 6 discos, sendo o total de 24 discos. Podem-se usar discos mecânicos com SSDs a fazer cache ou journal ou de preferência usar exclusivamente SSDs.
Normalmente, cada servidor destes tem dispositivos próprios só para o sistema operativo, como slots para SATA DOM internos em que se pode fazer RAID 1 para ter redundância.

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Estes servidores têm duas fontes redundantes. Caso uma falhe, a outra fonte entra em ação. O consumo destes servidores, ao todo, é algo elevado, comparado com um computador normal, mas mais baixo que quatro servidores independentes.
A nível de rede o mínimo indispensável são duas lans a Gigabit, mas devido à comunicação entre as máquinas e ao sistema de ficheiros distribuído, convém ter duas lans a 10 Gigabit ou usar Infiniband, que pode ir até 56 Gigabits por placa.
Estes servidores costumam ter gestão remota integrada via IPMI, por rede e onde se pode gerir por completo os servidores por um browser ou por linha de comandos, sem nunca estar fisicamente perto dos servidores.

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A imagem acima demonstra até onde se pode chegar num sistema hiperconvergente a nível de hardware. Em 4U, tem-se oito servidores, dezasseis processadores, quatro fontes redundantes, seis discos por servidor, redes a 10 Gigabits, muita RAM por cada servidor. Para sistemas maiores é também possível combinar vários servidores destes, num ou mais bastidores em que se correm milhares de máquinas virtuais ao mesmo tempo, formando um Datacenter ainda maior.

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No entanto, eu não tenho servidores destes em casa, nem nada que ande lá perto. Tenho apenas um Sapphire VS8 que tem um AMD A8-4555M, quad core, a 1.6 GHz com turbo a 2.4 GHz. Esta máquina tem 16 GB de RAM DDR3L a 1333 MHz, um disco SSD SATA Intel 520 de 180 GB e uma placa de rede Gigabit.

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Então como posso criar um Datacenter numa caixa tendo só um computador? Usando Virtualização com o Proxmox VE, aproveitando a possibilidade de usar Nested Virtualization e Thin ProvisioningNested Virtualization é a possibilidade de correr um hypervisor em cima de outro hypervisor. Isto é, correr várias máquinas virtuais com Proxmox VE por cima de um Proxmox VE que é instalado no Sapphire VS8.
Thin Provisioning é a capacidade de um disco virtual só ocupar o espaço que realmente é ocupado e não o espaço total que se dá na sua criação. Assim, um disco acabado de criar ocupa apenas uns KB e vai crescendo apenas com o conteúdo que é posto dentro dele.

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Vou instalar o Proxmox VE no Sapphire VS8 com o ip “192.168.10.235” e dentro dele vou instalar quatro servidores, em máquinas virtuais, de Proxmox VE com os IPs que vão do “192.168.10.211” ao ip “192.168.10.214“. Dentro destes quatro servidores de Proxmox VE é que vou criar um cluster de Proxmox VE e de Ceph em que fica um sistema hiperconvergente. Um Datacenter controlado apenas por software.
É dentro deste cluster que posso criar máquinas virtuais que podem ser movidas de servidor para servidor sem downtime e em que é disponibilizado alta disponibilidade. Se um servidor tiver um problema e ficar em baixo, as suas máquinas virtuais são arrancadas nos outros servidores.
Cada servidor virtual de Proxmox VE tem dois cores virtuais, 3 GB de RAM, um disco de 80 GB para sistema operativo e quatro discos de 400 GB para Ceph.
Ao lado destes servidores, vou também instalar um servidor de NFS, visto que o Ceph não pode servir para armazenar ficheiros ISO dos sistemas operativos cliente. Este ponto é opcional. Os ficheiros ISO podem ficar no disco local de cada servidor, mas nesse caso o ficheiro ISO só pode ser utilizado nesse servidor, enquanto se estiver numa share NFS, o mesmo ficheiro ISO pode ser utilizado em qualquer servidor de Proxmox VE. O servidor de NFS vai ter o ip “192.168.10.210“.

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Todo este aparato vai ficar em cima deste mini PC, isto porque ele tem um quad core, 16 GB de RAM, além de um SSD e placa de rede Gigabit. Se quiserem montar um laboratório igual numa só máquina, aconselho estes requisitos como sendo os mínimos.
A performance das máquinas virtuais a correr em cima de máquinas virtuais, não é má de todo. Não é algo que se use em produção, mas é perfeitamente possível de usar num laboratório.

Vou começar por instalar o Proxmox VE 4.1 no Sapphire VS8 e a partir daí mostro como montar este aparato todo.

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