NUTANIX超融合数据中心方案建议书(优选.).docx
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1、精品 word.最文件仅供参考已改成word 文本 便利更改赠人玫瑰,手留余香。方案建议书1 / 29超融合数据中心方案建议书 |精品 word.2 / 29名目1 需求分析31.1 现状和需求31.2 数据中心进展趋势31.3 超融合与传统架构选择52 超融合方案设计72.1 设计原则82.2 方案设计92.2.1 计算资源92.2.2 存储资源112.2.3 网络拓扑132.2.4 容灾方案152.3 方案优势172.3.1 横向扩展优势202.3.2 性能优势222.3.3 牢靠性232.3.4 易于部署242.3.5 集中治理242.3.6 自动故障恢复263 配置清单273 / 29
2、1 需求分析1.1 现状和需求为供给高性能,高牢靠性,高扩展性的云平台架构,打算承受一代的超融合架构建设云平台,供给计算和存储的资源。1.2 数据中心进展趋势回忆数据中心的进展,可以分为 3 个阶段。1990 年月,称为客户端效劳器时代,特点是数据中心以小型机支撑业务系统为主,各系统独立建设,不同系统之间相互隔离,后来消灭了SAN 存储,实现了不同系统之间的数据共享。2023千年开头, X86效劳器开头渐渐普及,效劳器虚拟化的兴起,使得SAN/NAS 存储称为数据中心虚拟化的标准配置。虚拟化时代数据中心效劳器资源可以横向扩展,但是 SAN 存储不能横向扩展,只能纵向升级,不能适应虚拟化对性能的
3、要求。2023 年后进入了云时代,企业需要建立云数据中心,效劳资源和存储资源都需要资源池化,传统的 SAN 存储架构已经不能适应云时代的数据中心要求,需要承受软件定义的方式来构建存储资源池,需要支持多种Hypervisor,企业私有云需要能够和公有云对接。精品 word.图 1.1 数据中心进展趋势据 WikiBon 的争论推测,传统 SAN/NAS 存储的销售额呈现明显下滑的趋势,市场份额渐渐被近期兴起的超融合架构 /ServerSAN 取代,将来五年,超融合架构的市场份额会超过传统 SAN/NAS 存储,十年后,SAN/NAS 的市场占有份额会降到 10%以下。4 / 29超融合数据中心方
4、案建议书 |精品 word.图 1.2 存储进展趋势1.3 超融合与传统架构选择超融合根底架构Hyper-Converged Infrastructure,或简称“HCI”是指在同一套单元设备中不仅仅具备计算、网络、存储和效劳器虚拟化等资源和技术,而且还包括备份软件、快照技术、重复数据删除、在线数据压缩等元素, 而多套单元设备可以通过网络聚合起来,实现模块化的无缝横向扩展scale-out,形成统一的资源池。 HCI 是实现“软件定义数据中心”的终极技术途径。HCI 类似 Google、Facebook 等互联网数据中心的大规模根底架构模式,可以为数据中心带来最优的效率、敏捷性、规模、本钱和数
5、据保护。使用计算存储超融合的一体化平台,替代了传统的效劳器加集中存储的架构,使得整个架构更清楚简洁。5 / 29超融合数据中心方案建议书 |精品 word.图 1.3 超融合架构示意图下表列举了使用超融合架构计算+存储和传统数据中心三层架构效劳器+光纤交换机+存储的比照:性能横向扩展高可用性超融合架构传统数据中心根底架构尽可能供给本地吞吐,并使用SSD随着访问集中存储的效劳器越来越保证应用 IO 需求。不存在性能瓶颈多,性能瓶颈将日益凸显可以简洁的在集群中增加节点以扩由于架构限制,无法实现横向扩展展集群规模和性能可以通过三副本的方式容忍最多两个节点同时故障,并且硬件故障时通过 raid 技术实
6、现高可用性,但面对数据重建速度快,性能几乎不受影硬件故障时,性能下降严峻。响整合比虚拟机密度高,是传统 2 倍以上虚拟机密度低内置容灾功能,支持同步和异步容内置容灾需要额外配置和购置,实施本钱高灾6 / 29超融合数据中心方案建议书 |精品 word.安装配置治理维护超融合架构开箱即用的部署方式,只需 30 分钟即可完成安装配置统一 WEB 界面治理,维护便利无需配置 LUN、卷、Raid 组使用超融合架构:2U包含效劳器传统数据中心根底架构需要预备大量安装实施前的信息收集和整理工作,并且由专人进展安装部署,最少需要 2 天时间需要特地存储治理软件,配置简单。需要厂商支持。使用传统架构:每台
7、2 路效劳器至少空间占用和存储4 节点。2 超融合方案设计占用 1U,另加存储空间。7 / 29超融合数据中心方案建议书 |一代数据中心建设包含众多信息化应用的实施,与此相对应,机房效劳器和存储设备也必将大量使用,并且随着后期应用扩大和效劳扩容,效劳器和存储设备的投入必定越来越浩大。一方面,治理硬件根底设施的压力和本钱会不断增大;另一方面,由于应用的多样性,效劳器和存储难于有效整合,效劳器的资源使用都远低于其实际的处理力量,计算力量和存储容量难以充分利 用。实施虚拟化/云计算数据中心,可以有效整合效劳器及存储资源,形成计算资源池,依据一代数据中心各项应用的实际需要动态安排计算资源,最大效率的利
8、用现有效劳器及存储设备,并对数据中心硬件设备进展有效治理和监控。8 / 292.1 设计原则在方案设计中我们将遵循以下总体原则:以业务需求为导向技术架构最终是为业务效劳的,因此技术架构的设计肯定要以业务的需求为导向,充分考虑非功能需求,例如系统的重要程度、安全要求、业务连续性等。遵循互联网标准业务系统都是面对互联网和物联网业务,因此架构体系要遵循互联网数据中心设计和建设标准,吸取互联网架构的优势。提高资源利用率现已经部署了大量的效劳器,资源使用率低是较突出的一个问题,因此在工程中,提高资源利用率成为一个重要的任务。动态扩展性在 IT 进展趋势中,动态根底架构已经成为 IT 根底架构的进展方向。
9、使 IT 根底架构成为一个动态、敏捷、具有弹性的 IT 根底架构,同时在 IT 实时地运营过程可进展敏捷的资源动态调整。资源扩展要表达在计算资源和存储资源的同时扩展。分布式一切9 / 29应用系统的高可用性是保障效劳等级的重要因素,在架构设计中应当以软件定义为主,借助软件的分布式架构满足高可用性要求,实现系统架构和平台架构的无单点故障、无单点瓶颈问题,保障一代的业务系统强健性。安全性在系统设计中,安全性是一个格外重要的问题。在架构中需要考虑到虚拟化架构内外部的安全,包括数据安全等问题,以保证整个系统长期安全稳定的运行。2.2 方案设计2.2.1 计算资源基于 Nutanix 架构的模块化数据中
10、心由 Nutanix Block ( 区块)和 Nutanix Node (节点)组成。以下图 2.2 为标准的一个 Block (区块)设备,仅占用 2 个机架单元 (2U高)。而每台标准的 Nutanix Block (区块) 设备均含有四个独立的 Nutanix 节点,每个 Node(节点)都是一台独立的 x86 效劳器。却能够供给 4 台标准 2 路 Intel CPU 的 x86 效劳器和最大 48TB 存储容量。精品 word.图 2.1:Nutanix Block (区块 ) 和 Node (节点 )Nutanix的计算资源池是通过x86效劳器虚拟化来实现的,可以支持VMware
11、 vSphere、MicroSoft Hyper-v 及 Nutanix Acropolis 平台供给的 KVM 等Hypervisor,如图 2.3。在虚拟化 Hypervisor 层形成计算资源池,为业务系统的虚拟机供给不同的效劳质量和力量,包括了高可用(High Availability)、容错(FaultTolerant)、在线迁移 (Live Migration/vMotion) 、资源动态负载均衡 (Distributed Resource Scheduler)等虚拟化的特性。同时, Nutanix 可以支持业务虚拟机在不同的 Hypervisor 之前进展迁移,也就是 V2V 的
12、力量,例如从 vSphere 迁移到KVM 等。10 / 29超融合数据中心方案建议书 |1精品 word.图 2.2 超融合架构计算资源池x86 效劳器虚拟化2.2.2 存储资源Nutanix 供给的分布式文件系统 NDFS可以将一组集群内的节点组成一个统一的分布式存储平台。NDFS 对于 x86 虚拟化平台软件而言就是一个集中的共享式存储,与任何其他集中式存储阵列一样工作,且供给更为简洁便捷的存储治理,无需像传统集中存储那样再配置 LUN、卷、或者 Raid 组。11 / 29超融合数据中心方案建议书 | 1精品 word.图 2.3 Nutanix 分布式存储架构和功能Nutanix 分
13、布式存储架构不仅同样供给传统存储的力量外,还供给更多的力量。针对于虚拟化方面供给快照、克隆等机制,数据层实现本地优先访问、存储分层等性能机制,对数据进展压缩和去重提高存储可用容量,借助两份以上冗余数据供给存储的牢靠性,增加或削减节点数据分布会自动平台,当节点宕机或磁盘损坏后具备数据自恢复力量等。Nutanix 每个节点供给两种磁盘,标准配置为 1-2 块 SSD,容量从 480GB 到1.6TB;4 块 SATA 的 HDD,容量为 1TB 和 2TB (局部型号节点供给 4TB 和 6TB 的HDD)。图 2.4 分布式存储系统规律架构NDFS 被设计成为格外动态的平台,可以适用于不同工作负
14、载的应用,并且允许混合节点类型:例如将计算密集型节点和存储密集型节点混合在一个集群中。对于集群内部磁盘容量大小不同的,确保数据全都的分布格外重要。 NDFS 有自带的称为磁盘平衡的技术,用来确保数据全都的分布在集群内部各节点上。磁盘平衡功能与各节点的本地磁盘利用率和内置的 NDFS ILM数据生命周期治理一同工作。它的目标是使得全部节点的磁盘利用率大致相等。12 / 29超融合数据中心方案建议书 |113 / 291精品 word.另外,Nutanix 节点通过 ILM 实现 SSD 和 HDD 的数据热分层。简洁而言, 磁盘的热分层时实现在集群内全部节点的 SSD 和 HDD 上,并且由 I
15、LM 负责触发数据在热分层之间的迁移。本地节点的 SSD 在热分层中是最高优先级的,负责全部本地虚拟机 IO 的读写操作。并且还可以使用集群内全部其他节点的 SSD, 由于 SSD 层总是能供给最好的读写性能,并且在混合存储环境中尤为重要。在超融合的虚拟化环境中,全部 IO 操作都将由本地节点上的 NutanixControler VM(CVM)接收,以供给极高的性能。据以往阅历及用户习惯分析,一般运行效劳器虚拟化的虚拟机对 IO 性能要求在 200-300 IOPS 左右,而单个Nutanix 节点可供给 25000 上的 IOPS,4 节点集群可供给将近 100,000 的 IOPS。完全
16、可以满足需求。2.2.3 网络拓扑在每个单节点上,默认供给如下网络端口:2*1GbE,1*1GbE IPMI 端口四口 10GbE以下图为 Nutanix 推举的网络拓扑图:精品 word.图 2.5 网络拓扑在计算虚拟化资源池中的每台虚拟化 Hypervisor 节点上会运行多台虚拟机,多台虚拟机之间共享网络,为了便利治理建议承受虚拟交换机来配置和治理网络,虚拟交换机可在数据中心级别供给集中和聚合的虚拟网络,从而简化并增加虚拟机网络。在虚拟交换机的网络划分上,仍旧可以承受 VLAN 的方式划分不同的子网,实现不同子网段的安全和隔离。在每个 Nutanix 物理节点上有多种网络需求,包括管内部
17、通讯网络、治理网络、生产网络等,因此每个 Nutanix 节点需配置多块网卡,网络设计建议如下:类型设计备注Nutanix 物理节点之10Gb 以太网每个节点通过两条万兆链路分别连接两台万兆交换14 / 29超融合数据中心方案建议书 |1精品 word.间的内部通讯网络双链路冗余机,保证网络设备和链路的冗余度。Nutanix 建议用户使用万兆网络互联物理节点,当发生密集的写 IO 时,万兆网络能保证供给足够带宽满足节点之间的 IO 同步流量。客户端与效劳器虚拟机之间的通讯网络,虚拟化效劳器对外效劳网络硬件治理网络10Gb 以太网, 双链路冗余每个节点通过两条千/万兆链路分别连接两台千/万兆交换
18、机,保证网络设备和链路的冗余度。用户访问虚拟效劳器对外供给效劳时,通过千/万兆链路可以实现与后端存储流量隔离。每个节点都有独立的千兆链路,用于连接特地的管(IPMI)2.2.4 容灾方案1Gb 以太网理网络,实现治理网络与业务网络、存储网络分离。可以最大限度保证治理的敏捷性和安全性。15 / 29超融合数据中心方案建议书 | 1Nutanix平台自带的存储层面及基于虚拟机粒度的备份恢复功能Time Stream。用户可以针对每个虚拟机设置不同的备份策略,包括备份打算和备份保存周期, TimeStream会自动通过存储快照方式对虚拟机进展备份。全部Time Stream 的快照均是基于存储层面的
19、,与虚拟化层面的快照不同,存储层面的快照不会影响虚拟机的性能,对于虚拟化软件是完全透亮的。传统的备份方式通过网络传输备份数据,需要特定的备份窗口以免影响业务正常运行。Time Stream 备份可以与传统的备份策略互补,既能保证对于重要的虚拟机进展高频度备份又不会占用额外的网络带宽。例如:对于一般虚拟机可以使用传统的备份方式每周进展全备,将备份数据保存在外部存储例如磁带库中;同时使用 Time Stream 备份进展每天甚至每 12 小时的备份,数据直接保存在存储上以便快速恢复。16 / 291对于比较重要的虚拟机可以使用传统备份每周全备、每天增量的方式, 将备份数据保存在外部存储例如磁带库中
20、;同时使用 Time Stream 备份进展每 2 小时甚至每小时的备份,数据直接保存在存储上以便快速恢复。Nutanix 容 灾 功 能, 分 为 两 个 级 别 : Metro Availability 和 Remote Replication。都是基于虚拟机快照的方式将更数据异步复制到远程的 Nutnaix 集群中。Metro Availability 可以实现同城双数据中心之间的 RPO 接近于“零”需要裸光纤支持,即便是标准 Remote Replication 也能实现 RPO 为 1 小时基于网络带宽和更数据量,满足绝大多数异地容灾的业务需求。 Nutanix 容灾支持双向、一对
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