Важным этапом любого процесса архитектурного проектирования являются рекомендации по физическому проекту системы. Физическое проектирование обычно относится к аппаратным и конфигурационным особенностям фактических компонентов, развертываемых на основе проекта логической архитектуры — виртуальных машин, хранилища, баз данных и сетевых компонентов, которые должны быть созданы для перехода проекта к стадии реализации. Кроме того, физическое проектирование решает такие вопросы, как производительность, масштабируемость и развертывание системы. Технический аспект или аспект емкости концепции физического проектирования часто определяет такие характеристики, как тип процессора, размер и тип жесткого диска, типы и объемы памяти, а также сетевые интерфейсы и емкость.
В течение многих лет тщательное проектирование определения емкости системы было критически важным, поскольку большинство новых систем требовали значительных капитальных затрат на покупку новых серверов или других типов оборудования. Покупка и развертывание физических машин в центрах обработки данных было дорогостоящей частью процесса развертывания и обычно включало в себя ожидание многолетнего периода их использования, поэтому получение правильного размера с первой попытки было особенно важным для контроля затрат. Физическое оборудование в управляемой вычислительной среде редко меняется или модернизируется после развертывания и требует значительных затрат на поддержку и управление, поэтому затраты на увеличение емкости системы традиционно были значительным бременем.
Сегодня технология виртуализации широко используется в общедоступных и частных облаках, и важность предварительного планирования ресурсов изменилась — стало проще изменять размер конкретной виртуальной машины с точки зрения вычислительных ресурсов и памяти, выделенных для этого виртуального сервера, в то время как добавление дискового пространства для хранения данных или виртуальных сетевых интерфейсов стало программной конфигурацией, а не приобретением оборудования. Физические узлы и сеть, на которых построены виртуальные серверы, по-прежнему являются важными факторами проектирования, но виртуализация, как правило, снижает акцент на создании сервера определенной спецификации с самого начала, в пользу начального размера с возможностью увеличения или уменьшения ресурсов в будущем. Этот сдвиг в подходе также предполагает изменение подхода к процессу планирования мощностей, сохраняя при этом важность и ценность этого шага.
Для получения информации о различных шаблонах систем и развертываний в ArcGIS см. раздел Анатомия шаблона системы.
Эти соображения, касающиеся физического проектирования, наиболее актуальны для систем, основанных на ArcGIS Enterprise, в которых архитектура и физические ресурсы субъективны и должны быть спроектированы как часть архитектурного процесса. В отличие от этого, рекомендации физического проектирования, как правило, не применимы к полностью управляемым системам, где инфраструктурой управляют за вас, таким как предложения ArcGIS Online (SaaS) и ArcGIS Location Platform (PaaS). Дополнительные рекомендации см. в разделах Рекомендации по ArcGIS и опции облака в ArcGIS Trust Center.
Стадия физического проектирования общей системы всегда должна иметь место после того, как общее решение будет спланировано и понято. На этом этапе некоторые решения, которые вы, возможно, ожидаете принять при проектировании вашей системы, включают (но не ограничиваются):
Эти детали помогут сориентировать процесс разработки физического дизайна, и на любые вопросы в этих областях необходимо будет ответить в рамках процесса проектирования.
Наилучший практический подход к проектированию физической архитектуры современной системы ArcGIS Enterprise заключается в следующем:
Такой акцент на обоснованных решениях по аппаратному обеспечению основан на четких подходах к тестированию и активном мониторинге программного и аппаратного обеспечения. Этот подход является оптимальным, поскольку уравновешивает первоначальные затраты (не выполняются чрезмерные инвестиции в систему до тех пор, пока не станет очевидной их необходимость) с гибкостью, что позволяет учитывать влияние, которое растущее и меняющееся использование системы окажет на аппаратные ресурсы.
К числу общих соображений, касающихся физического проектирования, относятся вопросы, связанные с виртуализацией операционных систем, ЦП и графическими процессорами, проектированием сети и хранением данных. Расскажем подробнее об этих соображениях.
Несмотря на то что поддерживается установка программного обеспечения ArcGIS непосредственно в операционную систему физического оборудования, большинство современных проектов полагаются на виртуализацию операционной системы, при которой программное обеспечение ArcGIS устанавливается на виртуальную машину.
Такой подход позволяет эффективнее использовать аппаратные ресурсы, так как предоставляет такие ключевые функции, как моментальные снимки виртуальных машин, расширение диска, перераспределение ресурсов или виртуализация сети. Программное обеспечение для виртуализации также обычно предоставляет превосходные инструменты мониторинга и профилирования оборудования, помогающие в дальнейшей корректировке физического проекта в зависимости от активности пользователей и использования системы.
Программное обеспечение ArcGIS поддерживается в любой системе виртуализации при условии, что оно предлагает поддерживаемую операционную систему для данного конкретного компонента и выпуска. Таким образом, организациям рекомендуется использовать существующий опыт и ресурсы виртуализации везде, где это возможно.
В любом развертывании, будь то на физическом оборудовании или на виртуальных машинах, тип и емкость ресурсов ЦП, назначенных системе, играют решающую роль в производительности, масштабируемости и успешном выполнении ожидаемой пользовательской нагрузки.
Ресурсы CPU используются для обработки всех пользовательских запросов, будь то статические файлы, запросы REST или сложные ресурсы и асинхронные рабочие процессы. В отличие от них, ресурсы GPU более специализированны и применимы к рабочим нагрузкам ArcGIS Pro, рабочим процессам машинного и глубокого обучения, таким как сервисы растровой аналитики, а также к инструментам геообработки, которые используют ресурсы GPU при публикации на сайте ArcGIS Server.
Графические процессоры обычно предоставляются в виде виртуальной инфраструктуры (программной эмуляции графического процессора) или физических ресурсов, которые подключены и выделены для виртуальной машины. В то время как эмуляция может быть достаточной для некоторых основных рабочих процессов, таких как простое управление данными или публикация сервиса, любое серьезное использование ArcGIS Pro или пакетов глубокого обучения, скорее всего, выиграет от аппаратного ресурса GPU. Для получения дополнительной информации о параметрах CPU и GPU в ArcGIS Pro см. раздел Вычисления общего назначения на GPU.
Сетевая архитектура является еще одним важным фактором в процессе физического проектирования. В то время как сетевая структура, связность и ресурсы обычно определяются на уровне организации и наследуются конкретной бизнес-системой, в частности, ArcGIS, некоторые физические соображения по проектированию могут быть учтены или усилены в процессе проектирования сети. Даны рекомендации в контексте проектирования сети.
Размещайте клиентов рядом с системами и данными - В данном контексте слово рядом означает размещение в пределах одной и той же сети или подсети с низкой задержкой, где клиенты могут быстро взаимодействовать с компонентами системы ArcGIS и любыми соответствующими источниками данных или хранилищами. Многие приложения ArcGIS отправляют несколько запросов или параллельные запросы к хранилищу, базам данных и другим компонентам, поэтому задержка может оказать значительное влияние на производительность системы.
Поддерживайте границы сети и защищайте внешний доступ — сети должны проектироваться с учетом безопасности и минимально возможных прав доступа. Документация ArcGIS Enterprise предоставляет полный набор портов и шаблонов связи, которые должны быть разрешены между компонентами ArcGIS Enterprise для успешной работы, а также соответствующую схему требований к подключениям.
Используйте WAF, брандмауэры и сетевую фильтрацию с осторожностью — многие системы используют брандмауэры веб-приложений или другое программное обеспечение для фильтрации сети и защиты от вредоносных запросов или действий. Эти компоненты могут обеспечить превосходную функциональность, но их следует тщательно проектировать и реализовывать, чтобы быть уверенными в том, что защитные действия не окажут негативного влияния на функциональность ArcGIS.
Существует несколько различных типов хранилищ, которые имеют отношение к проектированию физической архитектуры. Дисковым хранилищем обычно называют подключенные диски (виртуальные или физические), которые доступны для ОС виртуальной или физической машины в традиционном развертывании Windows или Linux. Эти диски обычно бывают нескольких различных типов и включают в себя указанную емкость хранилища данных и скорость диска, иногда используя такие показатели, как гигабайты в секунду (для скорости доступа к хранилищу) или обороты в минуту (например, 7,2 тыс или 10 тыс. об/мин).
К другим типам хранилищ относятся сетевые хранилища, сети хранения данных (SAN), виртуальные файловые системы от различных поставщиков программного и аппаратного обеспечения, различные конфигурации RAID для обеспечения долговечности и надежности, а также облачные системы хранения, такие как AWS FSx или Azure Files. Каждая из этих систем должна быть тщательно изучена и рассмотрена в рамках рекомендаций в части физическому проектированию, поскольку они имеют различные особенности, сильные и слабые стороны. Конфигурации хранилища NAS особенно важны для сайтов ArcGIS Server, и в документации по программному обеспечению содержатся конкретные рекомендации по выбору устройства NAS.
Хранилище особенно актуально для компонентов, в которых происходит много операций чтения и записи, таких как хранилище конфигурации ArcGIS Server или диск, используемый для размещения реляционной базы данных. В этих случаях скорость и пропускная способность хранилища могут оказать существенное влияние на производительность системы. Убедитесь, что хранилище можно отслеживать на предмет его использования, а при тестировании производительности убедитесь в том, что скорость хранилища не является узким местом системы, прежде чем вычислительная пропускная способность будет максимальной.
В дополнение к общим соображениям по проектированию, описанным выше, другие соображения ArcGIS или специфичные для продукта также относятся к физическому проектированию.
Для организаций, использующих ArcGIS Online, существует меньше активных вариантов физического проектирования, которые необходимо сделать в рамках проектирования системы, поскольку в системе SaaS проектирование внутренних вычислений, хранилища или памяти в основном управляется Esri и не может быть конфигурировано или изменено для каждой организации.
ArcGIS Online предлагает различные варианты хранилища векторных данных, включая Стандартное и Премиум. Выбранный тип хранилища может повлиять на пропускную способность и общую производительность размещенных сервисов объектов в организации. Premium Feature Data Store предоставляет организации выделенную емкость хранилища и вычислительные ресурсы, которые могут помочь в более сложных рабочих процессах или процессах с более высокой пропускной способностью. Дополнительные сведения см. в разделе Premium Feature Data Store.
Учитывайте влияние конфигурации клиентского оборудования на использование ArcGIS Online этим клиентом. Например, сложное веб-приложение, включающее ресурсы 3D и WebGL, может плохо отображаться на устройстве с более низкими аппаратными характеристиками, и пока клиент получает доступ к данным из ArcGIS Online, основной причиной низкой производительности будет конфигурация оборудования клиента, а не дефект в конфигурации хоста или сервиса в ArcGIS Online.
Большинство архитектур ArcGIS Enterprise включают многопользовательскую базу геоданных, которая настраивается в качестве части существующей системы управления реляционными базами данных (РСУБД). Физические ресурсы, выделенные для этого компонента базы данных, могут оказать значительное влияние на производительность и удобство использования этого компонента, и их следует тщательно учитывать в процессе проектирования. Большинство пакетов программного обеспечения СУБД содержат эффективные инструменты мониторинга производительности, и специалисты по управлению базами данных также могут проконсультироваться по вопросу о подходящем объеме этих ресурсов.
В прошлом Esri публиковала и поддерживала набор инструментов или ресурсов для физического проектирования, включая Capacity Planning Toolkit. Эти ресурсы были сосредоточены на традиционном методе физического проектирования, где ядра ЦП и конфигурация системы были в большей степени фиксированными (а не виртуализированными), а рабочие процессы в основном включали настольные клиенты, подключающиеся к базам данных и веб-сервисам. Эти ресурсы больше не обновляются в соответствии с новыми спецификациями процессора и неточно отражают более распространенные рабочие веб-процессы современной системы ArcGIS.