超融合数据中心技术方案

超融合数据中心方案建议书

I

目录

1概述 ............................................................................................ - 1 -

1.1传统IT架构面临问题 ...........................................................................- 1 -

1.2项目背景.................................................................................................- 2 -

1.3项目需求.................................................................................................- 2 -

1.4超融合架构与传统架构对比.................................................................- 3 -2方案介绍..................................................................................... - 4 -

2.1设计原则.................................................................................................- 5 -

2.1.1以业务需求为导向.................................................................- 5 -

2.1.2遵循互联网标准.....................................................................- 5 -

2.1.3灵活的动态扩展性.................................................................- 5 -

2.1.4先进的分布式.........................................................................- 6 -

2.1.5无性能瓶颈.............................................................................- 6 -

2.1.6架构安全性.............................................................................- 6 -

2.2架构设计.................................................................................................- 6 -

2.3方案规划与部署.....................................................................................- 8 -

2.3.1计算部署介绍.........................................................................- 8 -

2.3.2存储部署介绍...................................................................... - 10 -

2.3.3网络规划.............................................................................. - 12 -

2.3.4数据备份.............................................................................. - 15 -3超融合产品介绍 ....................................................................... - 16 -

3.1超融合产品特点.................................................................................. - 17 -

3.2超融合功能介绍.................................................................................. - 17 -

3.2.1云管理平台.......................................................................... - 17 -

3.2.2桌面虚拟化.......................................................................... - 18 -

3.2.3服务器虚拟化...................................................................... - 19 -

3.2.4超融合主要功能简介.......................................................... - 20 -4方案优势................................................................................... - 27 -

4.1技术优势.............................................................................................. - 28 -

4.1.1多种技术的有机融合.......................................................... - 29 -

4.1.2专为虚拟化设计.................................................................. - 29 -

4.1.3存储分层与缓存加速.......................................................... - 29 -

4.2安全性.................................................................................................. - 30 -

4.2.1业务安全.............................................................................. - 30 -

4.2.2网络安全.............................................................................. - 31 -

4.2.3虚拟化安全.......................................................................... - 32 -

4.3高性能.................................................................................................. - 33 -

4.4高可靠.................................................................................................. - 35 -

4.5易部署.................................................................................................. - 35 -

4.6易管理.................................................................................................. - 36 -

4.7易扩展.................................................................................................. - 36 -

4.8故障恢复机制...................................................................................... - 37 -5产品配置................................................................................... - 37 -

1概述

超融合基础架构（Hyper-Converged Infrastructure，或简称“HCI”）也被称为超融合架构，是指在同一套单元设备（x86服务器）中不仅仅具备计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术，而且还包括缓存加速、快照技术等元素，而多节点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。

1.1传统IT架构面临问题

随着业务系统的高速发展，IT架构作为承载业务系统的基础设施，快速部署、减少投入和灵活扩展显得越来越重要。云计算可以提供可用的、便捷的、按需的资源提供，成为当前IT架构建设的主流形态，很多新建系统都是使用云模式进行构建，同时还有大量的现有业务系统，再向云计算环境进行迁移。

服务器虚拟化在经过多年的高速发展后已经越来越成熟，被接受和应用的领域也越来越广泛。它有效降低了硬件采购成本，提高了资源利用率和可用性，同时大幅提升了运维效率，缓解了IT建设面临的诸多压力。虽然服务器虚拟化的普及彻底改变了应用的调配和管理，但是，所有动态负载的虚拟机所连接的网络和存储却远远滞后：

?项目驱动，烟囱建设，采购设备众多，价格昂贵

?存在单点故障，依赖于硬件可靠性和人工恢复

?各厂商分别支持，出现问题互相推诿

?设备众多、管理复杂

?网络调配极其缓慢，一个简单的拓扑变更也需要数天或数周时间

?存储服务器采用传统机械磁盘和RAID技术，在计算服务器增多的时候，存储本身及存储交换机会成为性能瓶颈，不利于I/O访问频繁的应用?存储服务器和交换机都需要单独配置，扩容复杂，在维护成本上开销大?难以扩展，随着业务的增长，传统的SAN/NAS解决方案会成为扩展瓶颈

?性价比低，客户需要额外的采购存储交换机和存储服务器，并且占用额外的机柜空间，消耗更多的电力能源

1.2项目背景

｛此处加入一些行业相关信息｝

为了满足未来业务发展的需要，有效地解决数据安全、集中管控、降低运维成本、快速部署、跨平台访问、节能环保等问题，XXXX公司一直在关注通过虚拟化、分布式及超融合等互联网相关技术来解决现有数据中心的各种挑战，随着虚拟化及云计算的日益成熟，计划将其数据中心新业务系统运行在的基于互联网基因的超融合基础架构平台上。

1.3项目需求

XXXX公司现有数据中心需求：

?渐进式部署，可评估容量，按需采购，性价比高

?分布式架构，系统保障自动恢复

?单一厂商支持

?统一管理、简单易用

?降低服务器管理复杂度

?提升资源利用率，节省成本

?可根据业务的增长，弹性扩容和线性动态扩展

?提高数据安全性和可靠性

?保证系统高可用性

?灵活的软件可定义性

1.4超融合架构与传统架构对比

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（服务器+光纤交换机+存储）的对比：

2方案介绍

超融合方案遵照软件定义数据中心SDDC（Soft Define Data Center）的思想，通过使用大量的虚拟化技术如：服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、应用虚拟化、安全虚拟化实现基础架构的高度整合，通过软件重新定义数据中心的各组件组合，将物理资源池化变成逻辑资源池，为业务和应用提供弹性交付能力。

超融合架构是在同一套单元节点（标准的X86硬件）上将计算、存储、网络等都虚拟化，以软件的形式部署，构建数据中心的每一个模块。每一套单元节点通过网络聚合起来，实现模块化的无缝横向扩展，构建统一的资源池。

2.1设计原则

在方案设计中我们将遵循以下总体原则：

2.1.1以业务需求为导向

技术架构最终是为业务服务的，因此技术架构的设计一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。

2.1.2遵循互联网标准

新业务系统都是面向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，吸收互联网架构的优势。

2.1.3灵活的动态扩展性

在IT发展趋势中，动态基础架构已经成为IT基础架构的发展方向。使IT基础架构成为一个动态、灵活、具有弹性的IT基础架构，同时在IT实时地运营过程可进行灵活的资源动态调整。资源扩展要体现在计算资源和存储资源的同时扩展。

2.1.4先进的分布式

应用系统的高可用性是保障服务等级的重要因素，在架构设计中应该以软件定义为主，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，保障新一代的业务系统健壮性。

2.1.5无性能瓶颈

扩充时，计算、存储和网络性能同步扩展，始终保持三者最佳匹配关系，不再出现传统架构中常常遇到的性能瓶颈问题。

2.1.6架构安全性

在系统设计中，安全性是一个非常重要的问题。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架构设计

超融合架构在数据中心中承担着计算资源池和分布式存储资源池的作用，极大地简化了数据中心的基础架构，而且通过软件定义的计算资源虚拟化和分布式存储架构实现无单点故障、无单点瓶颈、弹性扩展、性能线性增长等能力；在虚拟化层采用虚拟化平台，通过简单方便的统一管理界面，实现对数据中心计算、存储、网络、虚拟化等资源的统一监控、管理和运维。

超融合基础架构形成的计算资源池和存储资源池直接可以被云计算平台进行调配，服务于OpenStack、EDP、Docker、Hadoop、R、HPC等IaaS、PaaS、

SaaS平台，对上层的应用系统或应用集群等进行支撑。同时，分布式存储架构简化容灾方式，实现同城数据双活和异地容灾。现有的超融合基础架构可以延伸到公有云，可以轻松将私有云业务迁到公有云服务。

超融合架构图设计如下：

?云服务器层：超融合以X86服务器作为硬件基础。

?操作系统：多种操作系统支持，Centos7.1、中标麒麟等。

?云存储层：分布式文件系统EASTED vStorage将集群内各节点的存储空间组成一个统一的分布式存储平台。EASTED vStorage对于虚拟化平台而言就是一个集中式共享存储，与任何其他集中式存储阵列一样工作，提供更为简单便捷的存储管理。

?虚拟化层：EASTED vServer实现数据中心的动态交付，注重用户体验的同时提供更加安全、稳定、可靠的企业级生产环境。便捷部署高性能虚拟机，凭借易用的管理界面对物理机、虚拟机、存储和网络资源进行统一管理。?云管理层：ECloud以计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化为基础，方便

管理人员进行资源和应用的管理和调度，为用户建设绿色、节能的云数据中心的同时，提供更加安全、可靠的信息保障。

?访问层：云产品的门户管理，分权分域，更安全、易管理。

2.3方案规划与部署

2.3.1计算部署介绍

2.3.1.1计算资源描述

基于超融合机构的模块化数据中心硬件资源由高密度服务器组成。下图所示为一个标准的高密度服务器节点。每台标准的高密度服务器在2U高的机架空间中包含4个独立的超融合节点，每个节点都是一个独立的X86服务器，整体能够提供4台标准2路英特尔

处理器的X86服务器和最大64T存储裸容量。

超融合架构高密度服务器和其节点图

超融合的计算资源池是通过X86服务器虚拟化来实现的，通过云计算虚拟

化平台提供的KVM、Openstack等虚拟化技术实现。如下图所示，在虚拟化层形成计算资源池，为业务系统的虚拟机提供不同的服务质量和能力，包括了高可用(High Availability)、在线迁移(EASTED Live Migration/vMotion)、资源动态负载均衡(Distributed Resource Scheduler)、分布式电源管理等虚拟化的特性。

超融合架构计算资源池

2.3.1.2云管理平台部署方案

超融合计算资源由云平台虚拟化软件来管理。部署分为两部分，管理节点和计算节点。

?管理节点：负责云平台资源管理、弹性调度以及操作维护等综合管理功能，是云平台管理的核心，提供基于web的统一维护界面；整个系统的业务通

过云管理呈现，诸如用户管理、集群管理、业务模板管理、虚拟机管理、统

一硬件管理、告警、监控等功能均由云平台管理端对外提供。

?计算节点：在每个需要虚拟化的服务器上部署，负责云平台资源虚拟化和资源分配。提供虚拟化功能和虚拟资源管理，可管理多个逻辑集群；将物理资源（计算、存储、网络等）转换成可动态调整呢个的虚拟资源，供虚拟机使用。

2.3.2存储部署介绍

2.3.2.1存储资源描述

提供的分布式文件系统（EVS）可以将集群内各节点的存储空间组成一个统一的分布式存储平台。EVS对于虚拟化平台而言就是一个集中式共享存储，与任何其他集中式存储阵列一样工作，提供更为简单便捷的存储管理，无需像传统存储那样再分配LUN、卷或者RAID组。

超融合分布式架构和主要功能

分布式存储架构不仅同样提供传统存储的能力外，还提供更多的能力。针对

于虚拟化方面提供快照、克隆等机制，数据层实现本地优先访问、存储优化分层等性能机制，对数据进行压缩和去重提高存储可用容量，借助两份以上冗余数据提供存储的可靠性，增加或减少节点数据分布会自动平衡，当节点宕机或磁盘损坏后具备数据自恢复能力等。

高密度服务器每个节点提供两种磁盘，标准配置为1块SSD，容量从480GB 到1.6TB；2块SATA的HDD，容量为4TB和8TB (部分型号节点提供6TB和10TB的HDD)。

EASTED分布式存储被设计成为非常动态的平台，可以适用于不同工作负载的应用，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。

EASTED分布式存储有自带的磁盘数据平衡技术，用来确保数据一致的分布在集群内部各节点上。磁盘数据平衡功能与各节点的本地磁盘利用率和内置的数据生命周期管理一同工作。它的目标是使得所有节点的磁盘利用率大致相等。

另外，超融合节点通过分布式存储技术实现SSD和HDD的数据热分层。简单而言，磁盘的热分层时实现在集群内所有节点的SSD和HDD上，并且由EVS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，负责所有本地虚拟机IO的读写操作，并且还可以使用集群内所有其他节点的SSD，因为SSD层总是能提供最好的读写性能，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，所有IO操作都将由本地节点上的控制层接管，

以提供极高的性能。据以往经验及用户习惯分析，一般运行服务器虚拟化的虚拟机对IO性能要求在200-300 IOPS左右，而单个超融合节点可提供25000上的IOPS，4节点集群可提供将近100,000的IOPS。完全可以满足需求。

2.3.2.2分布式存储部署方案

EASTED超融合一体机至少需要3存储节点，除系统盘外，所有服务器本地磁盘都可组成分布式存储池。分布式存储与云管理软件融合部署，每一个节点上都需要部署分布式存储。

?存储管理端：通过合理有序组织服务器的本地磁盘，提供高性能高可靠的块存储业务。

?存储节点代理：在每个需要虚拟化的服务器上部署，用于访问分布式存储池资源的代理。

2.3.3网络规划

2.3.3.1网络资源描述

网络拓扑示意图如下：

超融合网络拓扑示意图

在计算虚拟化资源池中的每台超融合节点上会运行多台虚拟机，多台虚拟机之间共享网络，为了方便管理建议采用虚拟交换机来配置和管理网络，虚拟交换机可在数据中心级别提供集中和聚合的虚拟网络，从而简化并增强虚拟机网络。在虚拟交换机的网络划分上，仍然可以采用VLAN的方式划分不同的子网，实现不同子网段的安全和隔离。

在每个超融合物理节点上有多种网络需求，包括管内部通讯网络、管理网络、生产网络等，因此每个超融合节点需配置多块网卡，网络设计建议如下：

2.3.3.2超融合网络规划

?管理网卡：万兆网卡，负责分布式存储节点之间的存储流量传输以及计算节点之间的通信

?业务网卡：可以选用千兆网卡，负责虚拟机的网络流量以及和用户网络的接入。

网络架构图如下：

超融合一体机的管理网卡和万兆交换机连接。万兆交换机负责分布式存储节点之间的存储流量传输以及计算节点之间的通信，需要在交换机上划分一个VLAN作为管理网段，同时在交换机上设置对应的接口类型为Access。

超融合一体机的业务网卡与用户接入交换机连接。在接入交换机上定义虚拟机所使用的业务VLAN，连接的接口类型为Trunk。

万兆交换机与用户的核心路由器（或用户接入交换机）连接，在核心路由器（或用户接入交换机）上配置静态路由可以被用户网络访问。

2.3.4数据备份

超融合平台提供基于虚拟机粒度的备份恢复功能。用户可以针对每个虚拟机设置不同的备份策略，包括备份计划和备份保留周期，超融合平台会自动通过快照方式对虚拟机进行备份。所有快照不会影响虚拟机的性能，对于虚拟化软件是完全透明的。

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。超融合平台快照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行高频度备份又不会占用额外的网络带宽。

?对于普通虚拟机可以使用传统的备份方式每周进行全备，将备份数据保留在外部存储（例如磁带库中）；同时使用超融合平台快照备份进行每天甚至每12小时的备份，数据直接保留在存储上以便快速恢复。

?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，将备份数据保留在外部存储（例如磁带库中）；同时使用超融合平台快照备份进行每2小时甚至每小时的备份，数据直接保留在存储上以便快速恢复。3超融合产品介绍

EASTED超融合一体机遵照软件定义数据中心SDDC的思想，通过使用大量的虚拟化技术，如：服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、应用虚拟化、安全虚拟化，实现基础架构的高度整合，通过软件重新定义数据中心的各个组件，将物理资源池变成逻辑资源池，为业务和应用提供弹性交付能力。

超融合一体机架构图

3.1超融合产品特点

?集成高密度服务器、云存储、万兆网络、统一安全等设备，灵活配置以应对不同应用需求和工作负载

?提供统一的管理平台，实现资源统一调度，并提供弹性计算、负载均衡、虚拟私有云等Iaas服务

?适合高密度计算和虚拟化的工作场景，能实现优于传统数据中心5-10倍的IOPS，大大提升应用的访问性能

3.2超融合功能介绍

3.2.1云管理平台

EASTED云管理平台基于业界领先的OpenStack框架作为资源整合层，以计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化为基础，方便管理人员进行资源和应用的