El Proyecto Monterey de VMware marca un cambio importante en la infraestructura moderna

Es increíble todo lo que han evolucionado las otrora denominadas "Sistemas", "Cómputo" e "Informática" ahora conocidas como Tecnologías de la Información. Lo que sí es evidente es que durante los últimos cinco años, VMware ha experimentado una transformación significativa.

Primero, se alejó de ofrecer su propia Nube Pública para apostar por la estrategia multi-nube integrando a los proveedores de Nube Pública ya existentes. Hoy en día, VMware Cloud Foundation, el componente central del Centro de Datos Definido por Software que se ejecuta en La Nube (en principio Privada), es la plataforma de Nube Híbrida preferida con el respaldo oficial de los principales proveedores de Infraestructura como un Servicio en Nube Pública o Hiperescaladores.

El siguiente paso importante, se produjo en forma de Proyecto Pacífico comenzando en el año 2019, uniendo contenedores y máquinas virtuales. Aquí VMware Cloud Foundation y vSphere integran Kubernetes para permitir que los clientes administren cargas de trabajo tradicionales (en Máquinas Virtuales) y modernas (en Contenedores) sin problemas.

En el marco del VMworld 2020, VMware ha anunciado Proyecto Monterey, una nueva tecnología que cambia fundamentalmente la arquitectura del Hipervisor.

Con Proyecto Pacífico y Proyecto Monterey, VMware responde a la dinámica cambiante del mercado y al panorama cambiante de la infraestructura empresarial.

Cuando VMware fue testigo del aumento de los Contenedores en la empresa, se movió rápidamente al adquirir Heptio, Bitnami y Pivotal Labs. Estas inversiones permitieron a VMware responder inmediatamente a la oportunidad de Contenerización. Con esto, vSphere se convirtió en un plano de control integrado para administrar máquinas virtuales, Contenedores y Clústeres de Kubernetes. Los activos existentes de Pivotal para Plataforma como un Servicio (PaaS), se rebautizaron como Tanzu para ejecutar aplicaciones modernas basadas en contenedores y microservicios. 

Si bien los clientes continúan ejecutando cargas de trabajo heredadas como lo son las Máquinas Virtuales sobre vSphere, ahora pueden administrar Clústeres de Kubernetes desde el mismo conjunto de herramientas y APIs que ya conocidas. Proyecto Pacífico convirtió a VMware en un actor importante en el ecosistema nativo de la nube liderado por Kubernetes.

Proyecto Pacífico tiene que ver con reinventar y rediseñar vSphere, el componente básico del software de las ofertas de VMware. Con Proyecto Monterey, VMware está cambiando su enfoque a la capa de hardware para ofrecer la próxima generación de infraestructura de centro de datos.

¿Los procesadores x86 son ahora el eslabón más débil o más fuerte de la infraestructura moderna?

El movimiento hacia los Centros de Datos Definidos por Software (SDDC) ha ejercido una enorme presión sobre el omnipresente procesador x86. Las tendencias emergentes como la Contenerización y el Aprendizaje Automático comienzan a llevar los procesadores x86 a sus límites. Hay que tener en cuenta que la tendencia a corto plazo con la Arquitectura de Micro-Servicios, la tendencia será el ejecutar decenas de miles de contenedores en una flota de servidores físicos o virtuales.

Además de procesar la lógica empresarial, actualmente el Procesador es responsable de gestionar el tráfico de red Este-Oeste del plano de datos, así como el tráfico Norte-Sur que atraviesa el centro de datos. También interactúa con la capa de almacenamiento que gestiona el rendimiento de Entrada/Salida.

El cambio a Hipervisor, Redes Definidas por Software y Almacenamiento Definido por Software ha sobrecargado al Procesador x86. Para darnos una idea, el Procesador invierte al menos el 30% de su capacidad de procesamiento para administrar tareas que no pertenecen a una aplicación o carga de trabajo.

Dado que la mayoría de las aplicaciones tienen como objetivo la arquitectura de Procesadores x86, existe un intento de trasladar la gestión de red y almacenamiento a Circuitos Integrados y Tarjetas de Sistema en un Chip (SoC) especialmente diseñadas. Este enfoque permite delegar la administración del plano de control, desde el Procesador hacia hardware especializado conocido como SmartNICs que está conectado físicamente (comúnmente vía slots PCIe) al mismo servidor físico.

En el mundo de la Infraestructura como Servicio en Nube Pública, las SmartNICs de Azure las Unidades de procesamiento de datos Fungible F1, Intel FPGA PAC N3000, las Unidad de Procesamiento de Datos (PDUs) NVIDIA y las Tarjeta de Servicios Sistribuidos (DSCs) Pensando, son ejemplos de la tendencia en la que los aceleradores de red y almacenamiento se mueven del software a una capa de hardware dedicada.

Incorporación del hipervisor ESXi en SmartNICs

Normalmente, las SmartNICs o las Data Processing Unit (DPU) tienen circuitos integrados especialmente diseñados para acelerar la red y el almacenamiento. Liberan al Procesador de las tareas mundanas que compiten con las cargas de trabajo que se ejecutan el plano de datos.

Con Proyecto Monterey, VMware está trasladando el hipervisor ESXi a las SmartNICs. Esto es importante porque las SmartNICs ahora tiene circuitos integrados especializados que se asignan a las capas de virtualización de almacenamiento, red y computación que normalmente se ejecutan sobre los Procesadores x86. Además de ESXi, VMware también está trasladando el núcleo de vSAN y NSX: sus componentes de virtualización de red y almacenamiento a SmartNIC.

Dado que las SmartNICs tiene Procesadores de uso general basadas en Arquitectura ARM, proporciona suficiente potencia informática para los controladores integrados especializados. Por lo tanto, una SmartNIC tiene varios Procesadores ARM junto con el Circuito Integrado para Aplicaciones Específicas (Application Specific Integrated Circuit - ASIC) o las Matrices de Compuertas Lógicas Programables en Campo (Field Programmable Gate Arrays - FPGA) responsables de las tareas de Cómputo, Red, Almacenamiento, Seguridad y Administración.

Es posible que un Servodor Físico con el hipervisor instalado (Host) que ejecute Proyecto Monterey, aún necesite ejecutar ESXi en la forma tradicional. La combinación de ESXi basado en hardware y ESXi tradicional ofrece el rendimiento óptimo de las máquinas virtuales. Ambas instancias de ESXi se pueden administrar como una unidad lógica. El ciclo de vida de las máquinas virtuales es administrado por el ESXi x86 que se ejecuta dentro del host. Dado que la SmartNIC con ESXi embebido administra al ESXi sobre plataforma x86, esto mejorará la administración del ciclo de vida de las VM invitadas.

Las SmartNICs ESXi puede administrar cualquier Sistema Operativo para Arquitectura x86 basado en Linux o Microsoft Windows que se ejecute en el Host. El hipervisor también puede arrancar vía una tarjeta de red con Preboot Execution Environment (PXE) con una imagen ISO, lo que ofrece capacidades completas a los hosts. Dado que la SmartNIC administra la red y el almacenamiento, el Sistema Operativo "bare metal" (nativo o a metal desnudo) experimenta un rendimiento optimizado.

Una de las otras ventajas de trasladar el hipervisor ESXi a la SmartNIC, es la seguridad mejorada. SmartNIC ESXi refuerza la seguridad de la red a través de un modelo de seguridad Airgap. 

"Air gap", "air wall", o "red desconectada" es una medida de seguridad de red empleada para garantizar que una red informática segura, esté físicamente aislada de las redes no seguras como la Internet pública o una red de área local no segura.

ESXi incorporado en la SmartNIC elimina la complejidad de colocar cargas de trabajo en hosts con aceleradores específicos como GPU (Graphic Processor Units), ASIC (Application Specific Integrated Circuits) y FPGA (Field Programable Gate Arrays). Estos activos subyacentes pueden virtualizarse por completo y exponerse a aplicaciones sin preocuparse por hacer coincidir las cargas de trabajo con hosts especializados.

Proyecto Monterey: convertir el centro de datos empresarial en una infraestructura de hiperescala

Con el Proyecto Monterey, VMware ofrece la misma tecnología de infraestructura escalable y multi-inquilino utilizada por los hiperescaladores (proveedores de Infraestructura como un Servicio en Nube Pública) a los clientes empresariales.

A modo de ejemplo, Amazon confía en AWS Nitro para descargar las funciones del hipervisor, red y almacenamiento en hardware especializado. 

En muchos sentidos, Project Monterey hace con los centros de datos empresariales lo que AWS Nitro hizo con Amazon EC2.

VMware se está asociando con proveedores de SmartNIC como NVIDIA (GPUs), Pensando e Intel (ASICs y FPGAs). También está colaborando con Dell Technologies, HPE y Lenovo para ofrecer una solución integrada de extremo a extremo a las empresas.

La evolución del software de aplicación liderada por Contenedores y Kubernetes, así como la evolución de la infraestructura impulsada por aceleradores de hardware especializados, marcan el comienzo de una nueva era. Con Proyecto Pacífico (Contenedores) y Proyecto Monterey (Aceleradores de Hardware Especializados), VMware está bien posicionado para aprovechar estas dos tendencias.