Qu’est-ce que le stockage cloud-natif ?

Les applications modernes exigent un stockage aussi dynamique que les charges de travail qu’elles prennent en charge. Le stockage cloud-natif offre exactement cela : une infrastructure définie par logiciel, prête pour les conteneurs, qui se développe automatiquement, s’intègre parfaitement à Kubernetes et fournit un accès persistant aux données dans des environnements distribués. Contrairement au stockage traditionnel lié au matériel physique, le stockage cloud-natif abstrait les ressources via un logiciel, permettant ainsi flexibilité, automatisation et résilience pour les architectures de microservices.

Qu’est-ce que le stockage cloud-natif (CNS) ?

Le stockage cloud-natif est un stockage défini par logiciel conçu spécifiquement pour les conteneurs, les microservices et les charges de travail dynamiques. Il abstrait le matériel physique via un logiciel, expose le stockage à Kubernetes via l’interface de stockage de conteneur (CSI) et fournit des volumes persistants qui suivent les cycles de vie des applications. Le CNS met l’accent sur l’automatisation, la portabilité et l’élasticité, de sorte que le stockage se développe, réduit et se rétablit en même temps que la plateforme et l’application.

Fonctionnement du stockage cloud-natif

• Abstraction — Le stockage est découplé du matériel grâce à des couches définies par logiciel, permettant de mettre en commun les ressources entre les nœuds et les clusters.

• Intégration Kubernetes — Les pilotes CSI permettent le provisionnement dynamique, l’expansion de volume (pour l’élasticité opérationnelle), l’attachement/détachement, les snapshots, la gestion du cycle de vie des Persistent Volume Claims (PVC, demandes de stockage au niveau des pods), en les mappant aux Persistent Volumes (PV, ressources de stockage du cluster).

• Opérations pilotées par des politiques — Les classes de stockage définissent les politiques de performance, de résilience et de placement, permettant aux développeurs de demander ce dont ils ont besoin, tandis que la plateforme décide de la manière de les satisfaire.

• Résilience — La réplication, l’autoguérison et le placement basé sur des politiques protègent les données entre les nœuds et les clusters.

• Portabilité — Les données et les politiques suivent les charges de travail à travers les environnements sur site, hybrides et multicloud.

Principales caractéristiques du stockage cloud-natif 

• Cohérence — Les systèmes distribués utilisent la réplication et le consensus pour maintenir la synchronisation des données entre les nœuds ; les applications peuvent s’appuyer sur une sémantique de lecture/écriture prévisible.

• Durabilité — La redondance entre les nœuds et les zones protège contre les défaillances matérielles et logicielles, garantissant que les données ne sont pas perdues.

• Disponibilité — L’autoguérison, le basculement et le placement tenant compte de la topologie minimisent les temps d’arrêt et garantissent l’accès en cas de mise à niveau ou de panne.

• Évolutivité — Évolution horizontale de la capacité et des performances par l’ajout de nœuds sans interruption de service ; l’automatisation gère l’équilibrage et le placement.

• Performance — La mise en cache, la hiérarchisation (flash/disque/objet) et le placement intelligent optimisent le débit d’E/S et la latence pour diverses charges de travail. Les pipelines de machine learning nécessitent un stockage haute performance pour les ensembles de données d’entraînement et une mise à l’échelle élastique pour les clusters de GPU. Le CNS prend en charge ces charges de travail dynamiques de manière fluide.

• Déploiement — Intégration native de Kubernetes via CSI, les classes de stockage et autres jeux d’outils Kubernetes pour permettre une gestion du cycle de vie automatisée et des workflows compatibles avec GitOps.

Types de stockage cloud-natif

• Stockage d’objets — Hautement évolutif et conçu pour les données non structurées, telles que les sauvegardes, les médias, les archives et les ensembles de données d’IA. 

• Stockage en blocs — Volumes à faible latence pour les bases de données et les applications transactionnelles. 

• Stockage de fichiers partagé — Accès RWX pour les applications nécessitant des lectures/écritures simultanées. Les équipes de développement utilisent le CNS pour les systèmes de fichiers RWX partagés afin de stocker les artefacts de construction et les journaux sur plusieurs pods dans les pipelines CI/CD.

• Stockage éphémère — Mise en cache rapide et limitée au pod ; contrairement au stockage persistant, il est directement lié au cycle de vie du pod, ce qui signifie que les données sont perdues si le pod est supprimé ou tombe en panne.

Principaux composants d’une architecture de stockage cloud-natif

Gestion de bases de données cloud-native

Les bases de données dans les environnements cloud-natifs bénéficient d’un déploiement conteneurisé, d’un provisionnement rapide et d’une mise à l’échelle élastique, essentiels pour l’agilité et la résilience. Cependant, la gestion des données avec état dans des microservices distribués introduit une complexité liée à la réplication, au basculement et à la cohérence des performances. Les correctifs manuels, les sauvegardes et les ajustements prennent du temps et introduisent des risques.

Nutanix Database Service (NDB) rationalise les opérations grâce à un provisionnement automatisé, une correction, une sauvegarde/récupération et une optimisation des performances dans des environnements hybrides et multicloud. En centralisant la gouvernance et les politiques, NDB aide les équipes à maintenir la conformité tout en réduisant les tâches routinières.

Système de fichiers natif du cloud (CNFS)

Un CNFS est un système de fichiers distribué et évolutif, optimisé pour les microservices et les charges de travail de conteneurs. Il permet un accès persistant et partagé (RWX) aux fichiers entre les pods et les clusters, prenant en charge les applications de contenu, les pipelines d’analyse et les artefacts CI/CD, avec une mise à l’échelle transparente et une haute disponibilité.

Protection des données cloud-native

La protection dans les environnements cloud-natifs repose sur la sauvegarde continue, les snapshots immuables, la réplication et la récupération basée sur des politiques à travers les clouds en utilisant une configuration spécifique à l’application. Les applications et leur état doivent être déplacés en tant qu’entité portable unique pour une véritable mobilité inter-cloud. Le versionnage protège contre les modifications accidentelles ; l’automatisation réduit les erreurs humaines et améliore l’objectif de temps de récupération (RTO)/l’objectif de point de récupération (RPO). Une stratégie robuste comprend des sauvegardes hors site, des tests de reprise après sinistre périodiques et des contrôles adaptés aux ransomwares (immuabilité, chiffrement, accès basé sur les rôles).

Les avantages du stockage cloud-natif

Le stockage cloud-natif transforme la façon dont les entreprises gèrent les données dans des environnements conteneurisés :

• Évolutivité et élasticité — Le stockage cloud-natif s’adapte automatiquement à la charge de travail, ce qui permet d’augmenter ou de réduire la capacité sans intervention manuelle. Cette élasticité permet aux applications de gérer efficacement les pics de trafic ou les changements de ressources. 

Exemple : les grands sites de commerce électronique connaissent des pics de trafic pendant les soldes saisonnières. Le stockage cloud-natif permet la mise à l’échelle automatique des ressources de stockage pour gérer les augmentations soudaines de transactions et les mises à jour du catalogue de produits sans temps d’arrêt.

• Performance et fiabilité — Il offre des performances cohérentes dans tous les environnements distribués, même lorsque les charges de travail se déplacent entre nœuds ou clusters. Des mécanismes intégrés comme le placement intelligent des données et la mise en cache optimisent les opérations d’E/S pour un débit élevé et une faible latence. Des études montrent que les déploiements de stockage cloud-natif permettent d’accélérer les performances des requêtes de 31 % et de réduire la latence de 27 %, ce qui se traduit par des gains de performance mesurables pour les applications avec état. 

Exemple : les banques et les entreprises fintech utilisent des applications à état comme des passerelles de paiement et des systèmes de détection de fraude qui nécessitent un stockage à faible latence et à haut débit. Le CNS garantit des performances constantes dans les clusters distribués, même en cas de basculement.

• Portabilité — Le stockage cloud-natif permet aux charges de travail de se déplacer librement entre les clouds privés, publics et hybrides sans perdre l’accès aux données persistantes. Cette portabilité soutient les stratégies multicloud et simplifie la planification de la reprise après sinistre.

Exemple : les entreprises qui modernisent leurs applications existantes exécutent souvent des charges de travail de développement dans des clouds publics pour des raisons d’élasticité, tout en conservant la production sur site pour des raisons de contrôle et de sécurité. La portabilité du CNS garantit que les bases de données de développement, les magasins de configuration et l’état persistant de l’application restent synchronisés, que la charge de travail soit exécutée sur AWS, Azure ou dans un Datacenter privé. Cela accélère la modernisation sans sacrifier la cohérence et la stabilité.

• Efficacité des coûts — L’automatisation et l’optimisation des ressources réduisent le besoin de surprovisionnement, ce qui réduit les coûts d’infrastructure. Le provisionnement dynamique garantit que les ressources de stockage ne sont allouées que lorsque nécessaire, améliorant ainsi l’utilisation globale. Selon le rapport IDC Business Value of Nutanix Cloud Platform, les entreprises font état d’une réduction de 41 % des coûts d’infrastructure grâce à une utilisation efficace des ressources, avec 1,47 million de dollars par an d’économies sur les ressources de calcul et de stockage typiques des déploiements en entreprise. En outre, un déploiement 88 % plus rapide des nouveaux systèmes de stockage accélère la rentabilité et réduit les frais généraux d’exploitation.

Exemple : les fournisseurs SaaS surprovisionnent souvent le stockage pour éviter les temps d’arrêt lors des heures de pointe. Avec le stockage cloud-natif, le provisionnement dynamique et la hiérarchisation automatisée garantissent que les ressources sont allouées uniquement lorsque nécessaire, réduisant ainsi la capacité inutilisée et abaissant les coûts d’infrastructure.

• Résilience des données — Grâce à la réplication intégrée et à la tolérance aux pannes, le stockage cloud-natif protège les données contre les défaillances matérielles et les pannes de nœuds. Ces fonctions garantissent une grande disponibilité et durabilité pour les déploiements hybrides et distribués.

Exemple : les hôpitaux et les instituts de recherche ont besoin d’un stockage sécurisé et résilient pour les dossiers des patients et les données d’imagerie. Le CNS propose des fonctionnalités de réplication, de chiffrement et de conformité pour répondre aux exigences de la norme HIPAA et du RGPD.

Erreurs courantes à éviter

• Considérer tous les conteneurs comme éphémères — Les applications avec état nécessitent des volumes persistants et une gestion rigoureuse des données.

• Inadéquation du type de stockage au format des données — Ignorer les caractéristiques des données lors de la sélection des types de stockage (objet, bloc, fichier) entraîne une dégradation des performances et une inefficacité des coûts.

• Ignorer les classes de performance de stockage — Ne pas faire correspondre les exigences d’E/S aux niveaux (p. ex., les bases de données sur l’entreposage frigorifique) entraîne une latence et une instabilité.

• Surprovisionnement des niveaux de stockage coûteux — Le stockage de données rarement consultées sur des niveaux de stockage haute performance fait grimper les coûts. Mettez en œuvre des politiques de hiérarchisation pour aligner les coûts sur les modèles d’accès.

• Dépendance à un stockage cloud unique — Un fonctionnement de pair crée une dépendance et limite la portabilité et la résilience.

• Oubli des modes d’accès — La confusion entre les modes ReadWriteOnce (RWO) et ReadWriteMany (RWX) provoque des conflits de planification et des problèmes de disponibilité.

• Négliger la sauvegarde et la reprise après sinistre — La réplication n’est pas une stratégie complète de reprise après sinistre ; les sauvegardes, l’immuabilité et l’orchestration de la reprise après sinistre sont également nécessaires.

Considérations de planification du stockage (liste de contrôle)

• Planification des capacités et modélisation de la croissance — Exigences de base, projections, capacité tampon

• Ligne de base et surveillance des performances — Analyses comparatives, contrats de niveau de service, approches de test de charge

• Prise en charge et compatibilité des protocoles — Protocoles requis (iSCSI, NFS, S3, CSI), cohérence entre environnements, caractéristiques de performance

• Gestion des coûts et optimisation — Analyse du TCO, stratégies de hiérarchisation, dimensionnement adéquat

• Multilocation et isolement — Limites de locataires, quotas, prévention des nuisances périphériques

• Intégration et compatibilité — Exigences applicatives, voies de migration, validation des sauvegardes

• Sécurité et conformité — Considérations de chiffrement, de RBAC et de souveraineté des données

• Préparation opérationnelle — Documentation, formation, contrats de support

Guide de décision rapide

• Mode d’accès — La charge de travail a-t-elle besoin du mode ReadWriteOnce (RWO) ou ReadWriteMany (RWX) ? 

• Classe de performance — Faire correspondre le profil d’E/S (IOPS, débit, latence) au niveau de stockage (NVMe / SSD / HDD / Objet).

• Exigences de cohérence — Définir la sémantique de lecture/écriture et les facteurs de réplication par charge de travail.

• Niveau de protection des données — Inclure les snapshots, les sauvegardes, la réplication, l’immuabilité et les objectifs de reprise testés (RPO/RTO).

• Sécurité et conformité — Garantir le chiffrement, l’isolement des locataires, les pistes d’audit et des contrôles de localisation des données.

• Objectifs de coûts — Optimiser avec le provisionnement dynamique, la hiérarchisation automatique et les politiques de cycle de vie.

Stockage cloud-natif avec Nutanix

Nutanix propose un stockage unifié, évolutif et sécurisé pour les charges de travail cloud-natives via Nutanix Cloud Platform, basé sur la fondation éprouvée de Nutanix AOS, une plateforme de stockage définie par logiciel, mature et de niveau entreprise, avec autoguérison automatique, snapshots, réplication et optimisation adaptative des performances. Avec Cloud Native AOS, cette même technologie de stockage éprouvée fonctionne désormais nativement sous forme de conteneurs sur des plateformes comme Amazon EKS, s’intégrant parfaitement avec Kubernetes via l’Interface de stockage de conteneur (CSI) sans nécessiter d’hyperviseur. Le stockage s’adapte et se rétablit automatiquement en fonction des applications dans les environnements hybrides.

Pour mieux prendre en charge les applications avec état, Nutanix Database Service (NDB) automatise le provisionnement, les correctifs et les sauvegardes des bases de données. Combinées aux fonctionnalités de base de Nutanix en matière d’objet, de bloc et de stockage de fichiers, ces solutions permettent aux équipes de gérer sans effort les données persistantes, de traiter les ensembles de données massifs nécessaires aux pipelines d’IA et de construire des architectures résilientes et automatisées.

IA et stockage cloud-natif

Alors que les entreprises adoptent les charges de travail d’IA et de machine learning, le besoin d’un stockage évolutif, sécurisé et performant devient essentiel. L’infrastructure traditionnelle a souvent du mal à prendre en charge les ensembles de données massifs et les exigences de calcul basées sur le GPU des pipelines d’IA. Le stockage cloud-natif répond à ces défis en offrant une évolutivité élastique, un placement de données basé sur des politiques et une intégration avec des accélérateurs matériels avancés.