超融合-nutanix-技术篇
Nutanix超融合之架构设计
Nutanix超融合之架构设计超融合平台针对于超融合的概念有着不同的理解，因为组件不同(虚拟化、网络等)而理解不同。
然而，核心的概念如下:天然地将两个或多个组件组合到一个独立的单元中。
在这里，“天然”是一个关键词。
为了更加有效率，组件一定是天然地整合在一起，而不是简单地捆绑在一起。
对于Nutanix，我们天然地将计算和存储融合到设备的单一节点中。
这就真正意味着天然地将两个或多个组件整合在一个独立的、可容易扩展的单元中。
其优势在于:1.独立单元的扩展2.本地I/O处理3.消除传统计算/存储的竖井式结构，融合它们在一起目前Nutanix超融合产品有两种形态：1、捆绑式的硬件+ 软件设备（Nutanix NX系列、Dell XC系列及联想HX系列），2、纯软件模式（Nutanix on UCS等）一般来说，从硬件形态看，是在2U 的占用空间中放置2 个节点或4 个节点。
每个节点都运行一个符合行业标准的虚拟机监控程序（当前是ESXi、KVM、Hyper-V, XenServer在目前版本是Tech-Preview）和Nutanix 控制器VM (CVM)。
Nutanix CVM 将运行Nutanix 软件，并为虚拟机监控程序的所有I/O 操作和该主机上运行的所有VM 提供服务。
凭借虚拟机监控程序的功能，利用Intel VT-d 将管理SSD 和HDD 设备的SCSI 控制器直接传递到CVM。
下面是典型节点的逻辑表现形式的一个示例：从软件定义的角度来看，一般来说，软件定义的智能化是在通用的、商品化的硬件之上通过运行软件来实现核心的逻辑，而这些逻辑之前用专有的硬件编程方式实现(例如ASIC/FPGA 等)。
对于Nutanix 而言，是将传统的存储逻辑(例如RAID，去重，压缩，纠删码等)采用软件方式去实现，这些软件运行在标准的x86 硬件上的Nutanix 控制虚拟机(Controller Virtual Machine，即CVM)内。
NUTANIX超融合数据中心方案建议书
目录1需求分析1.1现状和需求为提供高性能，高可靠性，高扩展性的云平台架构，计划采用新一代的超融合架构建设云平台，提供计算和存储的资源。
1.2数据中心发展趋势回顾数据中心的发展，可以分为个阶段。
年代，称为客户端服务器时代，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，后来出现了存储，实现了不同系统之间的数据共享。
千年开始，服务器开始逐渐普及，服务器虚拟化的兴起，使得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服务器资源可以横向扩展，但是存储不能横向扩展，只能纵向升级，不能适应虚拟化对性能的要求。
年后进入了云时代，企业需要建立云数据中心，服务资源和存储资源都需要资源池化，传统的存储架构已经不能适应云时代的数据中心要求，需要采用软件定义的方式来构建存储资源池，需要支持多种，企业私有云需要能够和公有云对接。
图数据中心发展趋势据的研究预测，传统存储的销售额呈现明显下滑的趋势，市场份额逐渐被近期兴起的超融合架构取代，未来五年，超融合架构的市场份额会超过传统存储，十年后，的市场占有份额会降到以下。
图存储发展趋势1.3超融合与传统架构选择超融合基础架构（，或简称“”）是指在同一套单元设备中不仅仅具备计算、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（），形成统一的资源池。
是实现“软件定义数据中心”的终极技术途径。
类似、等互联网数据中心的大规模基础架构模式，可以为数据中心带来最优的效率、灵活性、规模、成本和数据保护。
使用计算存储超融合的一体化平台，替代了传统的服务器加集中存储的架构，使得整个架构更清晰简单。
图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（服务器光纤交换机存储）的对比：2超融合方案设计新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，机房服务器和存储设备也必将大量使用，并且随着后期应用扩充和服务扩容，服务器和存储设备的投入必然越来越庞大。
Nutanix超融合基础架构解决方案：可支援三大虚拟化平台
以自身獨有的分散式檔案系統為基礎，結合虛擬化平臺，Nutanix 將企業IT環境所需的運算與儲存資源，凝縮在NX-3050這臺2U、4節點的應用伺服器中，用戶可選擇搭配VMware、微軟Hyper-V 或KVM等3種虛擬平臺，以VM為核心來配置與運用硬體資源，並能藉由Scale-Out擴充能力，一次以一個節點為單位逐步擴展效能與容量。
可快速完成IT基礎設施的建置Nutanix稱NX系列應用伺服器是虛擬計算平臺（Virtual Computing Platform）產品，我們可以理解為這是在一個設備平臺上，提供了IT應用所需的計算與儲存資源，並且是透過虛擬平臺Hypervisor以VM的型式來配置與運用硬體資源。
這種將計算、儲存等基礎設施功能融合於一臺設備、並以VM為中心來提供應用需求的產品，便是典型的超融合基礎架構（Hyper-Converged Infrastructure）。
NX應用伺服器出廠時，可按用戶需求由Nutanix原廠或經銷商協助完成基本的叢集設定與Hypervisor部署，用戶端只需花費少許時間進行基本環境參數設定，很快便可開始使用NX系列應用伺服器，以VM型式向前端使用者交付需要的資源。
除了以VM型式提供資源外，Nutanix應用伺服器還可透過底層的分散式檔案系統，提供跨節點資料鏡像、分層儲存，以及壓縮、重複資料刪除、快照、Clone與遠端複製等功能，用戶無需另外尋找第三方解決方案，依靠Nutanix應用伺服器本身，便能提供企業儲存必要的資料保護、I/O加速與資料服務功能。
提供多樣化的產品組合Nutanix提供了多種軟、硬體組態產品組合，硬體部份包括NX-1000、NX-3000、NX-6000、NX-7000、NX-8000與NX-9000等一共6個應用伺服器系列，所有機型都是採用2U高度機箱，其中1000與3000系列是2U/4節點的高密度組態，6000與9000系列是2U/雙節點，至於7000與8000系列則是2U/單節點的組態。
Nutanix解决方案
4
按需的交付数据库服务提供7*24连续服务能力,无需担心硬件升级导致计划内的停机
5
典型应用场景之私有云和混合云
43
分支机构ROBO
数据保护与灾难恢复DP&DR
大数据
桌面云VDI
私有云和混合云
OpenStack在Nutanix平台上的集成方案
Acropolis Openstack
Services VM
OpenStack
Acropolis Drivers for Openstack
Acropolis Compute Driver
Acropolis Image Driver
Acropolis Volume Driver
Acropolis Network Driver
NDFS
单节点配置计算资源: 最高可配置 28 核CPU 最高可配置 512GB 内存存储资源: SSD: 2块400/800/1600GB; HDD: 4块1/2/4/6TB 控制器: Nutanix Controller VM
Nutanix DSF优势：无限横向线性扩展
数据中心基础架构没有因为虚拟化而变得简单
传统架构未必适合大量虚拟化的负载
Server
Storage
Server
Server
Storage
Server
Server
Storage
Storage
Server
Server
Storage
Storage
Storage
Node
Node
Node
Node
超融合：架构演变和技术发展
超融合：架构演变和技术发展1、超融合：软件定义一切趋势下的诱人组合超融合是以虚拟化为核心，将计算、存储、网络等虚拟资源融合到一台标准x86服务器中形成基本架构单元，通过一整套虚拟化软件，实现存储、计算、网络等基础功能的虚拟化，从而使购买者到手不需要进行任何硬件的配置就可以直接使用。
“超”特指虚拟化，对应虚拟化计算架构。
这一概念最早源自Nutanix等存储初创厂商将Google/Facebook等互联网厂商采用的计算存储融合架构用于虚拟化环境，为企业客户提供一种基于X86硬件平台的计算存储融合产品或解决方案。
超融合架构中最根本的变化是存储，由原先的集中共享式存储（SAN、NAS）转向软件定义存储，特别是分布式存储（如Object、Block、File存储）。
“融合”是指计算和存储部署在同一个节点上，相当于多个组件部署在一个系统中，同时提供计算和存储能力。
物理融合系统中，计算和存储仍然可以是两个独立的组件，没有直接的相互依赖关系。
超融合则重点以虚拟化计算为中心，计算和存储紧密相关，存储由虚拟机而非物理机CVM(ControllerVM)来控制并将分散的存储资源形成统一的存储池，而后再提供给Hypervisor用于创建应用虚拟机。
超融合已从1.0阶段发展至3.0阶段，服务云平台化趋势明显，应用场景不断丰富。
超融合1.0，特点是简单的硬件堆砌，将服务器、存储、网络设备打包进一个“盒子”中；超融合2.0，其特点则是软件堆砌，一般是机架式服务器+分布式文件系统+第三方虚拟化+第三方云平台，具有更多的软件功能。
在1.0和2.0阶段，超融合和云之间仍旧有着“一步之遥”，并不能称之为“开箱即用”的云就绪系统，超融合步入3.0阶段，呈现以下两个特点：服务的云平台化。
它所交付的不仅是软硬一体的超融合方案，更是一套完整的云平台服务：用户只需要一次性投入，就能够得到完整的云服务。
假设用户是第一次上云，只需满足最基本的IaaS服务即可；随着云化的深入，用户开始在云上部署业务，在需要开发测试，需要数据库、大数据等应用的时候，不需要增加任何节点，便可在已有的超融合部署环境里获得丰富的PaaS服务，如数据库、缓存、大数据、数据仓库、容器平台、人工智能、物联网等。
Nutanix超融合平台双活与灾备技术介绍
需要重点指出的是，我们不仅可以简单的就可以将一整个容器（Container）进行保护，还可以提供针对单个虚拟机或文件级的更加细致的保护。
Replication Lifecycle
Nutanix通过Cerebro实现数据的复制。Cerebro服务分为Cerebro Master和Cerebro Slave。Cerebro Master由动态选举产生，除Cerebro Master节点之外的CVM中，均运行Cerebro从属服务（Cerebro Slaves）。一旦“Cerebro Master”所对应的CVM宕机，新的Master将被自动选举产生。
.Replication Topologies
Implementation Constructs
Replication Lifecycle
Global Deduplication
Replication Topologies
一直以来，有几种主要的复制网络拓扑：点对点（Site to site），菊花链（hub and spoke），全网状／部分网状（full and／or partial mesh）。相对于传统的方案，它们仅提供“点到点”或“菊花链”的方式，Nutanix提供“全网状”或更加灵活的“多到多”的拓扑方式。
一致性组（CG／Consistency Group）
主要角色：PD中多个相关联的VM或文件构成的一个子集，以实现故障时一致性。
描述：PD中多台相关联的VM或文件需要在“同一时刻”发起快照。从而确保在虚拟机或文件回滚时的数据一致性。一个PD中可包含多个CG。
复制时间策略（Replication Schedule）
主要角色：快照Βιβλιοθήκη 复制的时间策略描述：为PD或CG中的VM提供定制的快照、复制的时间策略
Nutanix超融合系统POC测试报告2
Nutanix超融合系统POC测试报告目录目录 (2)1前言 (4)1.1测试背景 (4)1.2测试目的 (4)1.3测试环境 (4)1.4测试项目汇总 (6)1.5测试总结 (6)2Nutanix综合功能测试 (8)2.1简易安装部署 (9)2.1.1使用Foundation快速部署AHV/vSphere&CVM (9)2.1.2快速初始化配置 (11)2.2Prism统一管理运维工具 (12)2.2.1Prism主页信息概览 (12)2.2.2系统健康检查 (12)2.2.3硬件状态检查 (13)2.2.4直观和丰富的报表功能 (13)2.2.5快速备份和恢复 (14)2.2.6一键式不间断系统升级 (14)2.2.7命令行交互界面 (15)2.3其他Nutanix功能测试 (16)2.3.1硬件故障辅助定位（LED） (16)2.3.2REST API Explorer -- 查询所有Rest API接口 (17)2.3.3Support Portal -- 打开技术支持中心网站 (17)2.3.4Licensing -- 更新集群License (18)2.3.5Authentication Configuration -- 添加AD域管理验证 (20)2.3.6Role Mapping（可选） (21)2.3.7Create User -- 创建用户 (21)2.3.8SMTP Server -- 配置邮件服务器地址 (24)2.3.9Alert Email Configuration -- 配置告警邮件 (25)2.3.10Alert Policies -- 告警策略配置 (26)2.3.11Filesystem Whitelists -- 文件系统白名单 (26)2.4小结 (27)3AHV功能测试 (29)3.1虚机生命周期管理 (29)3.1.1创建虚机 (29)3.1.2客户操作系统及应用部署 (31)3.1.3克隆虚机 (32)3.1.4删除虚机 (33)3.2虚机可用性管理 (34)3.2.1在线漂移测试 (34)3.2.2高可用测试 (35)3.3虚机格式转换 (37)3.4小结 (39)4Nutanix扩展性及冗余测试 (41)4.1扩展性测试 (42)4.2冗余性测试 (44)4.2.1CVM冗余测试 (44)4.2.2电源冗余测试 (46)4.2.3链路冗余测试 (47)4.2.4节点冗余测试 (48)4.2.5磁盘冗余测试 (49)4.3小结 (53)5Nutanix平台性能测试 (54)5.1基本I/O性能测试 (54)5.1.14K随机读写性能 (54)5.1.24K随机70%读30%写性能测试 (57)5.1.38K随机70%读30%写性能测试 (59)5.1.41M连续100%写性能测试 (61)5.1.51M连续100%读性能测试 (63)5.2小结 (65)1前言1.1测试背景中国太平洋保险是国内大型综合性保险集团，为约8600万客户提供人寿、财产、健康、养老投资等全方位风险保障解决方案、投资理财和资产管理服务。
Nutanix超融合介绍
原理简介存储是当前虚拟化数据中心的最大挑战。
十五年以前针对物理服务器设计的网络存储架构对于虚拟机来说过于昂贵和复杂。
但在没有企业级的替代方案时，各组织机构被迫采用各种传统的解决方案，而这些解决方案无法满足虚拟机的需求，因为虚拟机始终保持着动态变化、数量迅速增加、并不断要求全新的性能和容量水平。
Nutanix Complete Cluster是一种可横向扩展的计算和存储基础设施，它使组织机构无需网络存储（SAN或NAS）便能够将自己的数据中心虚拟化。
Nutanix Complete Cluster专门针对虚拟机而设计，可提供全面的计算和存储功能，以及企业级的性能、可扩展性、可用性和数据管理功能。
它采用符合行业标准的硬件组件、固态硬盘，以及市场领先的管理程序，以便提供开箱即用的解决方案，让桌面虚拟化变得极其简单有效。
当前架构的局限性传统中心 (Yahoo, Altavista)服务器，交换, SAN, NAS 云中心(Google, Facebook, Amazon)通用硬件, Map/Reduce,DFS, NoSQL组织机构采用传统的“服务器通过网络与存储相连（servers-connected-to-storage- over-a-network）”的架构来创建自己的虚拟化基础设施，但这种架构无法满足不断变化的虚拟化需求。
除了性能较低之外，网络存储还是虚拟化环境中成本和复杂性的最大源头。
物理服务器用于相对不变的工作负载，在这种情况下，基于网络存储的架构非常有用。
然而，虚拟化以及现在的云计算使得数据中心处于不断变化之中；虚拟机迅猛增加，在不同的服务器之间来回迁移，并且非常依赖于共享资源。
正因为如此，管理虚拟机及其基本的物理基础设施变得极度复杂。
由于创建新虚拟机非常简便，因此数据中心的数据量增长很快。
在企业中，桌面虚拟化等新项目进一步促进了这种发展趋势。
服务提供商必须提供更大量的虚拟机，因为他们创建数据中心的目标客户无法承担虚拟化所需的成本和管理开销。
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体系封闭、兼容性差 专用体系结构，开发迟缓 总投资及维护费用高
挑战
“烟囱”信息孤岛 IT资源利用率低 集成管理越来越复杂
高性能、高可用、高可管理性 高可用监控 大流量批处理
Unix/PC服务器体系发展迅猛 C/S、B/S体系结构发展应用 开放体系TCO更低
2015 Lenovo Internal. All rights reserved.
2
数据中心发展简史
ENIAC/数据中心鼻祖
Unix-PC / 开放架构
SOA / 面向服务
Cloud / 云计算
1946.02
1972.08
1973.10
1990.02
1996.04
1999.02
2006.8
2012.8…
Cisco、Brocade EMC、NetApp、HP、HDS
Cisco、Brocade、Intel
VMware、Microsoft、Linux HP、Cisco、Oracle Cisco、Brocade
EMC、NetApp、Oracle Cisco、Brocade、Intel
传统架构 计算、存储、网络分层
共享的IT信息服务目录 虚拟化、模块化的基础设施 更加自动化的IT管理
DC1.0 “专用”大型机
DC2.0“通用”分布式
DC3.0 “共享”面向服务
2015 Lenovo Kickoff. All rights reserved.
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未来实现更高的自动化
参考互联网数据中心
规模≥10万台，廉价、定制x86服务器 跨广域网，全国各地乃至全球部署 应用测试、上线、更新极其频繁 独立、大规模的运维团队支持
No SAN：不再需要专门的SAN存储 软硬结合：软件与硬件紧密结合
实现资源整合、统一管理与调配，可以很容易的横向扩展 提供存储功能（快照、重删和压缩、复制等）
虚拟化
与Hypervisor虚拟化层紧密结合 计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化
6
超融合：简化IT基础架构
…
…
VMware、Microsoft、Linux HP、Dell、Cisco、Lenovo
66% • 未来四年平均增长率
• 2019年中国区市场达$547M
• 进入该市场的最佳时机已经到来
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11
Nutanix：超融合架构市场的领导者
IDC数据：2014年Nutanix市场份额52%
12
Lenovo：X86服务器市场的领导者
System x
#1 ITIC 2015全球
服务器可靠性报告排名
#1 TBR 客户满意
度调查排名
2015 Lenovo Kickoff. All rights reserved.
1133
Lenovo超融合HX系列：产品家族
计算类
Lenovo Converged HX3500
存储类
Lenovo Converged HX5500
9
）未来增长迅速； • 5年后超过传统存储，成为市场主流； • 10年后：
• Server SAN将占据90%市场份额； • 传统存储只有10%的市场份额；
10
超融合：中国市场容量与增长趋势
US $M 600 500 400
PRC HCI Market Revenue Forecast, 2014-2019
独立采购 EMC、IBM、HP、NetApp
融合式架构 1.0 计算、存储、网络分层 整机柜打包、集成化部署 VCE、VSPEX、FlexPod
…
VMware、Microsoft、KVM
超融合系统
Cisco、Brocade、Intel
超融合架构 2.0 计算、存储、网络融合 与虚拟化平台完整融合 Nutanix、EVO:RAIL、SimpliVity
VM/370/虚拟化技术
C/S / 外部数据中心
“专用”大型机计算
“通用”分布式计算
2015 Lenovo Kickoff. All rights reserved.
Vmware / 虚拟化
SDDC
“共享”面向服务的计算
*新技术从概念提出到完全成熟普及需要几年的实践检验。 33
数据中心架构持续演进
7
超融合：降低总体拥有成本
传统数据中心 服务器，交换机，SAN，NAS
超融合数据中心 通用硬件, 按实际需求实施，根据需求轻松扩展
8
议题
超融合架构发展背景 超融合架构发展趋势 超融合架构技术分析 超融合主流方案对比 超融合典型方案分享
2015 Lenovo Internal. All rights reserved.
229.2%
414.2
547.0
300
200
100 28.1
0 2014
126.8% 63.6
117.4% 138.4
259.3 87.4%
59.7%
2015
2016
2017
2018
32.0% 2019
Revenue
YOY Growth %
250% 200% 150% 100% 50% 0%
$64M • 2015年中国区市场预计 • 2016年预计增长率117%
型号
高性能
Lenovo Converged HX7500
工作负载 硬件平台
处理器
内存 SSD选件 HDD选件 网卡选件
VDI、小型虚拟化
2U双路， 8个2.5硬盘槽位
2x2630v3 (16 cores) 2x2660v3 (20 cores) 2x2680v3 (24 cores) 2x2697v3 (28 cores) 2x2699v3 (36 cores)
联想超融合解决方案
联想CoC 王星 wangxing3@
2016-2-19
2015 Lenovo Internal. All rights reserved.
@18910867183
议题
超融合架构发展必然 超融合架构应用场景 超融合架构技术分析 超融合主流方案对比 超融合典型方案分享
设计原则
系统设计：消除单点故障和瓶颈 软件架构：分布式、虚拟化、云化 运维管理：自动化管理、自恢复 运营效率：关注能效、降低TCO
5
什么是超融合（HCI）？
超融合（HCI：Hyper-Converged Infrastructure）：
天然耦合： 计算、网络和存储组件耦合，标准服务器硬件 两种或两种以上的元素融合