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Nutanix 超融合基础架构和工作原理介绍(图文全面)

2019-04-03 13:31来源:中国存储网
导读:什么是超融合基础架构?Nutanix 实现了整个数据中心堆栈的融合,包括计算、存储、存储网络和虚拟化。

一、处于十字路口的IT

越来越多的企业要求IT 团队减少用于基础架构的时间,将更多时间和预算用于能够增加企业价值的应用服务。尽管IT 硬件与软件持续改进,IT 团队面临的基础架构压力仍然有增无减。能满足业务需求的IT 基础架构与虚拟化软件往往复杂而昂贵,数据中心管理也令人头疼不已。IT 人员花费了太多时间与精力,其结果却只是勉强维持基础架构的运行。

传统基础架构采用各自为政的存储系统、存储网络和服务器。这种模式已经无法满足不断增长的企业应用需求或现代企业快速发展的步伐。传统基础架构造成的孤岛已经成为变革与进步的障碍,从命令、部署到管理的所有步骤都因此而增加了复杂性。新型业务项目需要争取多个团队的认可,而且必须预测三至五年后的IT 需求。多数IT 团队都知道,这是几乎不可能完成的任务。此外,厂商锁定以及不断增加的许可成本都使IT 预算扩张到崩溃的临界点。

Nutanix 超融合基础架构和工作原理介绍(图文全面)

改变策略的时机已经到来?

今天的企业IT 团队正在寻求新的方式提供内部IT 服务,希望能够达到Amazon Web Services(AWS)、微软Azure 和谷歌计算引擎(Google Compute Engine)等公有云服务的速度与效率。

超融合基础架构从互联网巨头的运营模式中获得启发,将基于x86 的计算和存储资源与智能软件结合在一起,消除传统基础架构带来的常见痛点。

Nutanix 提供Web-Scale 超融合基础架构,无需单独购买服务器、存储设备和存储网络。这就使企业得以在无干扰的情况下迅速启动和扩展,从而减少配置基础架构所浪费的时间,将更多时间用于增加企业价值。

什么是超融合基础架构?

超融合基础架构将基于x86 的计算及存储资源与智能软件相结合,创建灵活的构建模块,用于取代由独立服务器、存储网络和存储阵列组成的传统基础架构。

二、 Nutanix解决方案

Nutanix 实现了整个数据中心堆栈的融合,包括计算、存储、存储网络和虚拟化。以简单的2U 设备取代复杂而昂贵的传统基础架构,帮助企业从小规模起步,然后逐步扩展:一次增加一个节点。每部服务器(也称节点)都配备英特尔内核x86 硬件,以及闪存固态硬盘(SSD)与机械硬盘(HDD)。运行于各个节点的Nutanix 软件将所有运行功能分布于整个集群,以实现出色性能和灵活性。

Nutanix 超融合基础架构和工作原理介绍(图文全面)

一部Nutanix 集群可拥有无限数量的节点。可提供不同硬件平台,以解决计算和存储的不同工作负载需求。Nutanix 软件独立于硬件,可运行于Nutanix 硬件,也可运行于戴尔和联想等硬件OEM 提供的硬件。

Nutanix 超融合基础架构和工作原理介绍(图文全面)

硬件平台提供“计算密集型”、“存储密集型”和“仅包括存储型”选项。所有节点都包括闪存,旨在优化存储性能。此外还提供全闪存节点,以期为所有企业应用实现最低延迟和最大I/O 流量。

Prism与Acropolis

Nutanix 软件包括两种组件:Acropolis 与Prism。Acropolis 是一种分布式数据平面,提供企业存储与虚拟化服务,能够帮助应用在Hypervisor 之间以及未来在云提供商之间无缝流通。Prism 是一种分布式管理平面,采用先进的数据分析与探索技术,以简化及优化通用工作流,无需再对服务器、存储网络、存储和虚拟化采用单独管理解决方案。

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Nutanix软件的部署方式

Nutanix 集群为100%软件定义集群。集群中的每个节点都运行一部Hypervisor(VMware ESXi、微软Hyper-V 或Nutanix Acropolis Hypervisor)。作为虚拟机运行的Nutanix 软件被称为控制器虚拟机(CVM),运行于集群中的每个节点。这种方式使Nutanix 系统独立于Hypervisor。CVM 包括Prism 管理功能与Acropolis 数据平面功能。

三. Acropolis

Nutanix Acropolis 包括三种主要组件:

分布式存储架构(DSF)

•这是一种针对应用的企业存储服务,不需要使用来自NetApp、EMC 和惠普等厂商的单独解决方案

• 拥有全面的性能加速、数据压缩、数据保护以及其它功能

• 全面支持VMware® vSphere、Microsoft® Hyper-V 和Nutanix Acropolis Hypervisor

Acropolis Hypervisor(AHV)

• 本地构建的虚拟化解决方案

• AHV 以经过验证的Linux KVM Hypervisor 为基础,经过硬化改进以满足最严格的企业安全要求

• 通过Prism 实现集成式管理

应用移动性架构(AMF)

• 提供智能虚拟机(VM)部署、移置、Hypervisor 转换与跨Hypervisor 高可用性,以实现最大灵活性。

分布式存储架构(DSF)

Acropolis 分布式存储架构旨在简化虚拟环境的存储与数据管理。DSF 将Nutanix 集群的闪存和硬盘存储器集中在一起,将其输出至虚拟化层,供iSCSI、NFS 和SMB 共享,因此无需使用SAN 与NAS 解决方案。

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DSF如何组织数据

关于DSF 组织数据的方式,有以下几个重要的概念:

存储池。整个集群的物理存储设备组,包括SSD 与HDD。存储池覆盖多个Nutanix 节点,可随集群扩展而扩展。

存储容器。存储池的一个逻辑段。容器通常与虚拟机datastore 进行一对一映射。

虚拟磁盘(vDisk)。vDisk 是指DSF 中所有512KB 以上的文件,包括.vmdk 文件和虚拟机硬盘。vDisk 包括作为扩展组集合并存储于磁盘的扩展文件。

基础架构灵活性 (Nutanix 平台具有抗错性,没有任何单点故障和瓶颈。)

可调冗余

利用可调冗余,每一部Nutanix 容器的复制因数(RF)都被配置为2 或3。如果RF=2,则集群将始终保存两份数据副本,因此集群能够在单个节点或驱动发生故障时正常运行。如果RF=3,集群将保存三份副本,可以在同时发生两处故障的情况下正常运行。

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数据路径冗余

如果Nutanix 控制器虚拟机(CVM)发生故障,或因升级而停机,数据路径冗余可以确保系统的正常运行。如果CVM 出于任何原因不可用,Nutanix CVM 将自动将需求提交给其它节点运行的“健康”CVM。这个故障切换流程对Hypervisor 和应用完全透明。

集群中的所有节点都可访问所有数据副本,因此系统中的所有节点都可满足I/O 请求,从而实现数据路径冗余。

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完整性检查

Acropolis 拥有多种特性,能够积极确认并解决与数据一致性和完整性有关的问题以及位衰减故障和硬盘崩溃问题。

  • 探测无记载数据损坏,修复数据一致性错误

  • 每次读取数据时自动进行数据完整性检查

  • 驱动故障期间实现自动隔离与恢复

可靠性域

可靠性域确保Nutanix 集群在单个节点或模块(多节点封闭)发生故障的情况下正常运行,从而针对硬件故障提供更可靠的保障。Nutanix 根据可能的故障粒度创建可靠性域。

利用DSF,复制数据将被写入集群中的其它块,确保数据在块故障或计划内停机期间仍可正常使用。这种特点适用于RF2 和RF3 场景以及发生块故障的情况。对比“节点感知”模式即可了解这种方式的优点:利用前一种模式,为了在发生节点故障的情况下正常使用数据,必须将数据复制到其它节点。“块感知”功能进一步提高了保护效率,能够在发生块故障的情况下确保数据的正常使用。

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Nutanix 超融合系统
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