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服務器虛擬化解決方案
分布式虛擬架構方案


路坦力虛擬計算平臺

Nutanix 解決方案

Nutanix 使用的設計原理和技術與為 Google、Facebook 和 Amazon 等 IT 創新者提供支持的設計原理和技術相同。它根據主流企業和政府機構的需求對這些進行定制。

Nutanix 解決方案比傳統數據中心基礎架構簡單了很多。



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融合

融合數據中心基礎架構能夠通過較少的專用資源更經濟、更高效地提供服務。融合的力量的最佳明證是將共享存儲整合到服務器層中以提供更快的 I/O 性能。Google 和 Facebook 等云計算先行者已證明,SAN 和 NAS 等舊技術在現代數據中心已無用武之地。計算和存儲資源必須共存,才能低延時地提供數據 I/O,并能無限制地進行伸縮。

Nutanix 虛擬計算平臺將計算和存儲融合在一個系統中,省去了傳統的存儲陣列。每個 Nutanix 節點都運行符合行業標準的虛擬機監控程序和 Nutanix 控制器 VM,后者處理本地虛擬機監控程序的所有 I/O 操作。存儲資源通過傳統接口暴露給虛擬機監控程序,然后被集中并提供給所有 VM。 將計算和存儲融合到一臺設備中可為現代數據中心提供靈活、可伸縮的構建基塊。


橫向擴展

通過部署日益強大和昂貴的服務器、存儲和網絡來擴展數據中心基礎架構的策略已不再可行。它過于昂貴,缺乏靈活性。它無法提供資源彈性。這種垂直向上擴展的方法正迅速為類似 Google 的橫向擴展策略所取代,這類策略使用由分布式軟件管理和協調的大量商用 x86 服務來橫向擴大規模。

Nutanix 虛擬計算平臺并不是單一的計算機。它提供了統一、高可用的計算和存儲節點集群,可大規模地運行任何虛擬機。如果需要更多存儲或計算容量,則可以無中斷地逐個增加額外的 Nutanix 節點。運行環境會立即發現新啟動的節點并在數分鐘內將其添加到集群中,與此同時集群仍會保持活動狀態。此時,可以將計算節點添加到集群,并且類似 VMware 的 DRS 或 Microsoft 的 PRO 的工具可以動態地將工作負載平衡分布到新添加的節點上。 與僅限于少量基于硬件的控制器的傳統 SAN/NAS 解決方案不同,基于軟件的 Nutanix n 路控制器架構可隨著集群增長按比例伸縮。企業可從經濟、靈活、可預測的橫向擴展技術中受益。


軟件定義

軟件定義解決方案是將策略控制從底層硬件中分離出來的解決方案。智能性被抽取到分布式軟件層中,而不是被“內置在”專用硬件中,以便進行編程控制并簡化集中管理。企業數據存儲是一種新興的軟件定義服務,可提供比傳統存儲解決方案(其功能集緊密集成在硬件中)更大的靈活性、敏捷性和卓越的經濟性。

Nutanix 虛擬計算平臺采用高度分布式軟件架構,以按需服務的形式提供企業數據存儲。該系統將所有控制邏輯都嵌入在每個集群節點上運行的智能虛擬機。作為 100% 的軟件驅動解決方案,所有 Nutanix 服務都是“后期綁定的”。策略控制決不會綁定到硬件。 此外,所有軟件定義服務完全以 VM 為中心,包括快照、高可用性、災難恢復、重復數據刪除等。Nutanix 虛擬計算平臺將存儲從被動的數據“守護者”轉變為主動系統。


連接服務器的閃存

憑借比傳統硬盤驅動器 (HDD) 明顯更快的 I/O 性能,閃存技術正快速進入主流數據中心架構。不過,必須使基于閃存的存儲盡可能靠近計算層,才能充分利用其性能優勢。如果數據因存儲網絡而與應用程序/服務器層隔開,則閃存的優勢就會打折扣,往往會造成性能瓶頸。服務器附加閃存還必須提供為整個基礎架構(而不僅僅是運行在該物理服務器上的工作負載)提供具有彈性的存儲資源。

Nutanix 虛擬計算平臺將企業級閃存集成在每個節點中 – 將閃存和計算資源融合在一臺設備中,以提供最快的應用程序性能。Nutanix 分布式文件系統將跨所有 Nutanix 節點的服務器附加閃存容量集中在單個共享資源中,集群中的所有虛擬機都可以訪問該共享資源。不同于基于閃存的同類存儲解決方案,Nutanix 可在閃存中保留完全持久的數據層,而不是緩存副本。虛擬計算平臺還能將元數據智能地分布在整個閃存層,從而實現大規模、真正的線性橫向擴展。


混合型

數據中心架構正沿多個維度不斷發展。人們對公共云基礎架構(例如,IaaS 和 SaaS)的廣泛認可使企業能夠建立混合云數據中心,這種數據中心融合了公共云和私有云資源。與此同時,虛擬工作負載的增長推動 IT 團隊采用多種虛擬化技術,以減少對單個虛擬“堆!钡囊蕾囆。

Nutanix 已設計出適用于混合部署的虛擬計算平臺。其分布式軟件結構與虛擬機監控程序完全無關,可以在所有常見的虛擬機監控程序上運行,包括 VMware vSphere、Microsoft Hyper-V 和開源 KVM。例如,Nutanix 客戶可以緊鄰基于 KVM 的 VM 運行 vSphere 虛擬機 (VM),以便創建混合工作負載環境。同樣,Nutanix 專為獨立于存儲介質發揮功能而打造。除了使用本地大容量硬盤驅動器和先進的固態閃存來存儲數據之外,Nutanix 架構是可擴展的。它將支持通過基于標準的 API 輕松使用公用云來無縫構建混合云環境。



Nutanix的發展歷程


Nutanix的創始人正是創建谷歌分布式系統的那些人,該公司為企業數據中心提供云環境中常見的可擴展性、可用性、簡單性和高性能。大多數云提供商實施的是所謂的軟件定義數據中心。在軟件定義數據中心,你只有服務器:當你需要更多存儲容量時,便調用存儲服務;當你需要更多計算能力時,同樣的服務器便為你調出各種應用程序;當你需要其它基礎設施服務時,便可按照自己的需要調用和停用各種服務。因此,在軟件定義數據中心,硬件不再是至關重要的組件,數據中心的所有事項均在軟件層進行控制和界定,因此能夠實現前所未有的簡便性、可擴展性和自動化。


1:傳統數據中心對比谷歌數據中心

Nutanix架構和軟件定義存儲


Nutanix將融合基礎設施、橫向擴展架構和軟件定義存儲的各種優勢結合在一起,可提供極佳的VDI體驗,而其成本僅為傳統服務器和存儲器的一小部分。每一臺Nutanix服務器均包含CPU、內存、網絡、SSD或閃存、以及HDD存儲功能。Nutanix存儲控制器是一種虛擬機,運行于每臺服務器上,可將本地存儲轉換成為共享存儲。Nutanix完整集群中的所有可用存儲均作為單一的文件系統提供,稱為Nutanix分布式文件系統。


 

2Nutanix計算存儲完整架構


盡管沒有專門的SAN或NAS,Nutanix仍然能夠無縫提供高可用性、DRS和容錯等企業虛擬化功能。為了將性能最大化,Nutanix存儲控制器將特定虛擬機的所有數據保存在同一服務器上,從而將時延最小化,而將SSD閃存的優勢最大化。


3Nutanix軟件定義型存儲控制器

 

Nutanix區塊和Nutanix節點


基于Nutanix架構的模塊化數據中心由Nutanix區塊和Nutanix節點組成。下圖為Nutanix 3000系列區塊設備,僅占用2個機架單元,卻能夠提供4臺服務器和20TB存儲容量。


 

4Nutanix區塊


而每臺Nutanix區塊設備均含有四個獨立的Nutanix節點。每個節點都是一臺獨立的服務器,在vCenter中可以視為一臺獨立的ESXi主機。每一臺ESXi主機就是一臺Nutanix控制器虛擬機。型號不同,則Nutanix硬件的技術規格也有所差別。下面是Nutanix 3450入門區塊的技術規格和實物圖。


Nutanix的可擴展性


Nutanix完整集群可以從(一個區塊)4個節點起步,并最終擴展至100多個節點/集群。4個節點的入門包就位之后,集群能夠以一次添加一個節點的方式逐步進行擴展。給集群添加節點是一個完全動態的過程,無須停機,并可在2次點擊之后完成。一旦確定了一個節點上容納多少臺虛擬桌面,就能夠非常輕松地預測VDI解決方案從試用到投產的成本和性能。最為重要的是,在整個過程中,按每臺桌面計算的成本始終保持不變。


5:線性橫向擴展

NutanixVDI環境帶來的重要差異化因素之一就是,基礎設施在進行擴展時其性能仍然保持不變。為了展示這種能力,Nutanix曾實施過一個巨型項目,模擬啟動風暴,并且當基礎設施從300臺桌面擴展到3000臺時,其性能從最終用戶體驗的角度來看保持了一致。在大多數傳統的存儲環境中,最佳性能僅出現在第一天,因為應用程序或工作負載越來越多,導致性能隨著時間的推移不斷下降,直至需要進行叉車式升級,采用全新的存儲陣列。

 

 

Nutanix的性能


Nutanix解決方案在VDI環境中的主要優勢之一就是性能,而性能優勢是通過傳統的服務器和存儲架構實現的。在傳統的架構中,時延是因為每次訪問存儲都需要通過網絡而造成的。通過NFS和iSCSI等協議提供存儲本身沒有問題,但網絡會增加時延。Nutanix可提供NFS協議的優勢及其易用性,而通過所謂的“無網絡NFS”消除了網絡時延。Nutanix分布式文件系統直接對虛擬機進行檢測,然后將特定桌面的所有數據存放到本地服務器上。因此,桌面不是通過網絡、而是通過高速內部總線訪問其數據。新西蘭塔拉那基(Taranaki District Council of New Zealand)利用這種技術對傳統的服務器和存儲基礎設施進行改造,創建起了自己的VDI環境,極大地提高了性能。下圖說明了性能提升的具體情況,點擊圖下的鏈接可觀看客戶的完整視頻展示。


7:塔拉那基www.unidesk.com/videos/customer-webinar-south-taranaki

Nutanix的可用性


軟件定義數據中心的優勢之一在于架構的高可用性和靈活性。舉例來說,最常見的虛擬化形式是服務器虛擬化,也稱為軟件定義服務器。在服務器虛擬化之前,用戶需要購買物理服務器用于各種應用,但在服務器虛擬化之后,用戶只須調用虛擬機用于各種應用。這些虛擬機可視為軟件定義服務器。在典型的虛擬服務器群中,對物理服務器的依賴程度非常低,當某臺物理服務器發生故障時,它上面的虛擬機或軟件定義型服務器就會利用其它物理服務器上的可用空間,繼續無縫運行。

Nutanix將軟件定義數據中心的優勢引入了存儲領域。在Nutanix集群中,所有虛擬存儲控制器不斷彼此通信。當檢測到某個節點發生故障時,集群便立即采取行動,恢復到節點故障發生之前的保護水平。Nutanix擯棄了傳統的RAID組和LUN概念,轉而實施了文件系統層的數據保護。這種默認的保護機制稱為復制因子2(replication factor 2)。它意味著,每一個區塊的數據寫入集群中的至少一個其它節點上。若某個節點發生故障,則通過集群中的其它地方提供這些數據。因為所有可用節點(CPU、內存、SSD和HDD)均被用來恢復數據,因此重建只需要很少的時間。

Nutanix客戶從來沒有遭遇過哪怕一次數據丟失事件;談到數據可用性,其全球平均值目前為69秒以上。



8Nutanix系統可用性全球統計數據



虛擬化應用整合平臺方案

系統分析

對于日益增長的IT需求,服務器整合是數據中心發展的新路。整合后的應用會有多個Windows/Linux應用系統。如果按照傳統的應用部署方式,一個應用一臺服務器的話,需要部署多臺服務器,以后每增加一臺應用系統就需要增加一臺物理服務器,如此數量的服務器,將會造成如下的眾多問題:


主要問題

問題描述

1

成本高

Ÿ 硬件成本較高。

Ÿ 運營和維護成本高,包括數據中心空間、機柜、網線,耗電量,冷氣空調和人力成本等。

2

可用性

Ÿ 可用性低,因為每個服務器都是單機,如果都配置為雙機模式成本更高。

Ÿ 系統維護和升級或者擴容時候需要停機進行,造成應用中斷。

3

缺乏可管理性

Ÿ 數量太多難以管理,新服務器和應用的部署時間長,大大降低服務器重建和應用加載時間。

Ÿ 硬件維護需要數天/周的變更管理準備和數小時的維護窗口。

4

兼容性差

Ÿ 系統和應用遷移到新的硬件需要和舊系統兼容的系統。


整合IT基礎服務器

IT基礎應用的服務器大多數是Intel架構的服務器,這一類的應用通常表現為文件和打印服務器,活動目錄,網頁服務器等。雖然大多數服務器系統資源的利用率在10%-15%,但是架構,安全和兼容性方面的問題導致必須指定不同的物理平臺來運行。管理,安裝補丁和添加安全策略花去大量的時間。另外,服務器的衍生組件將導致設備,動力和散熱方面的成本上升。


整合重要應用服務器

使用服務器TCO模型分類和計算成本,分析VMWARE服務器軟件幫助這些企業實現:

減少28%-53%的硬件成本

減少72%-79%的運作成本

減少29%-64%的綜合成本


系統設計

系統設計拓撲圖


方案建議使用三臺IBM X3850X5服務器做為應用服務器虛擬化平臺,運行業界一流虛擬化系統平臺,通過DRS/Vmotion技術及HA技術搭建核心系統的高可用及數據庫負載均衡平臺,保證業務7*24小時穩定運行。

數據是業務系統的關健,方案中建議使用EMC VNX5300動態數據存儲系統,最大支持240TB容量,通過其快照、數據分層及虛擬存儲功能可更好的保證數據的可靠性及訪問性能,遷移功能可在線在存儲間進行數據遷移,減少數據遷移帶來的風險及停機。

各種應用服務器占用大量的機房空間及能耗,增加IT管理成本,方案中建議使用IBM 刀片中心+刀片服務器方案整合應用服務器平臺,在同9U空間機箱中支持14臺服務器,集成網絡及遠程管理功能,全冗余設計,使用服務器運行更可靠,智能電源管理可大大減少功耗,減少運營成本?紤]應用服務器負載能力,保證應用高可用,方案建議在應用上一層布署F5服務器負載均衡,保證應用服務器高可用及應用擴展能力,提供健康檢查功能,及時發現服務器故障,并進行故障切換,保證應用正常運行。




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