Nuni超融合方案建议书

INVLON目录1 项目背景经过近50多年的持续稳定发展，XXXX树立了中国家电企业由小到大、由弱到强、 并迅速走向世界的杰出典范。如今的XXXX，已经不仅仅是中国的彩电大王，而且还 成为了在海内外享有盛誉的特大型、多元化、国际化企业集团。企业形成了军用产品、 数字电视、数字平面显示、IT、健康空调、数字视听、数字网络、模具、数字器件、 环保电源、技术装备、电子工程、化工材料等十三大产业群。随着全球互联网浪潮和数字家电技术的迅猛推进， XXXX 秉承“科技领先，速度取胜”的经营理念，利用以市场需求为特征的拉动力和技术进步为特征的推动力，优化资源配置，通过技术创新、系统整合数字技术、信息技术、网络技术和平板显示技 术，改造和提升传统产业，最大限度地满足人们不断增长的物质和文化需要。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 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。1.1 需求调研1.1.1 数据中心调研XXXX 现有数据中心存在的挑战包括：服务器数量众多，管理变得越来越复杂； 新业务系统上线周期长，部署慢； SAN/NAS 存储扩展性差，无法支撑新业务的性能需求； 新业务走向互联网化，传统架构无法实现线性扩展能力； 应用系统缺乏高可用性保护；数据中心空间资源有限等。1.1.2 应用调研目前，xxxx紧跟互联网+战略，重点规划以软件为中心的业务较多，多数都是面 向互联网以及物联网业务，比如：用户中心、支付平台、设备系统、微信电视、 O2O 电商平台、企业移动办公软件平台及大数据平台等。业务系统CPU (core )内存 (GB)磁盘 (GB)操作系统软件节点数支付平台业务系统CPU (core )内存 (GB)磁盘 (GB)操作系统软件节点数020电子商务企业移动办公1.2 超融合与传统架构选择超融合基础架构（Hyper-Converged Infrastrueture，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（ seale-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、Faeebook 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：超融合架构传统数据中心基础架构性能尽可能提供本地吞吐，并使用 SSD保证应用I0需求。不存在性 能瓶颈随着访问集中存储的服务器越来越 多，性能瓶颈将日益凸显横向扩展可以简单的在集群中增加节点以 扩展集群规模和性能由于架构限制，无法实现横向扩展高可用性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 障时数据重建速度快，性能几乎 不受影响通过raid技术实现高可用性，但 面对硬件故障时，性能下降严重。超融合架构传统数据中心基础架构整合比虚拟机密度咼，是传统2倍以上虚拟机密度低安装配置开箱即用的部署方式，只需30分钟即可完成安装配置需要准备大量安装实施前的信息收 集和整理工作，并且由专人进行安 装部署，最少需要2天时间管理维护统 WEB界面管理，维护方便 无需配置LUN、卷、Raid组需要专门存储管理软件，配置复 杂。需要厂商支持。空间占用使用超融合架构：2台4U高，总 共包含8个节点（包含服务器和 存储）总共占用空间4U使用传统架构：8台2路服务器至 少占用8U,存储至少需要3U 总共占用空间11U耗电使用超融合架构：2台8节点， 共耗电2000W运行三年电费支出约：万元使用传统架构：8台服务器平均每 台服务器耗电600W计算，存储耗 电1500w，总共耗电6300W运行三年电费支出约为：万元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。一方面，管理硬件基础设施的压力和成本会不断增大；另一方面 由于应用的多样性，服务器和存储难于有效整合，服务器的资源使用都远低于其实际 的处理能力，计算能力和存储容量难以充分利用。实施虚拟化/云计算数据中心，可以有效整合服务器及存储资源，形成计算资源 池，根据新一代数据中心各项应用的实际需要动态分配计算资源，最大效率的利用现 有服务器及存储设备，并对数据中心硬件设备进行有效管理和监控。2.1 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。 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。提高资源利用率 现已经部署了大量的服务器，资源使用率低是较突出的一个问题，因此在项目中提高资源利用率成为一个重要的任务。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。分布式一切 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。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；在虚拟化层可以自 由选择 Hypervisor 的品牌，包括 VMware vSphere、MicroSoft Hyper-v 和 KVM；而 且通过简单、方便的管理界面，实现对数据中心基础架构层的计算、存储、虚拟化等 资源进行统一的监控、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、Cloud Foundry、Docker、 Hadoop等IAAS、PAAS平台，对上层的互联网及物联网业务等进行支撑。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。图超融合数据中心架构2.3 方案描述2.3.1计算资源基于Nutanix架构的模块化数据中心由Nutanix Block （区块）和Nutanix Node （节点）组成。下图为标准的一个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服务器。却能够提供4台标准2路Intel CPU的x86 服务器和最大48TB存储容量。图：Nutanix Block 区块）和 Node （节点）Nutanix 的计算资源池是通过 x86 服务器虚拟化来实现的，可以支持 VMware vSphere、MicroSoft Hyper-v 及 Nutanix Acropolis 平台提供的 KVM 等 Hypervisor， 如图。在虚拟化 Hypervisor 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）、容错（Fault Tolerant）、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之前进行迁移，也就是V2V的能力，例如从vSphere迁移到KVM等。图超融合架构计算资源池X86服务器虚拟化）2.3.2存储资源Nutanix提供的分布式文件系统（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，且提供更为简单便捷的存储管理，无需像传统 集中存储那样再配置LUN、卷、或者Raid组。图Nutanix分布式存储架构和功能Nutanix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台，当节点宕机或磁盘损坏后具备数据 自恢复能力等。Nutanix每个节点提供两种磁盘，标准配置为2块SSD，容量从480GB至I；4块SATA的HDD，容量为1TB和2TB （部分型号节点提供4TB和6TB的HDD）。图分布式存储系统逻辑架构NDFS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。对于集 群内部磁盘容量大小不同的，确保数据一致的分布非常重要。 NDFS 有自带的称为磁 盘平衡的技术，用来确保数据一致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，Nutanix节点通过ILM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ILM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 Nutanix Con troler VM（CV M）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10性能要求在200-300 IOPS左右，而单个Nutanix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。2.3.3网络拓扑在每个单节点上，默认提供如下网络端口：标配2x 1 GbE, 1x 1 GbE RJ45 (IPMI)附加Dual-Port 10 GbE/Quad-Port 10 GbE/Dual-Port 10 GBASE- T2x 1 GbE, 1x 1GbE RJ45 (IPMI)下图为Nutanix推荐的网络拓扑图：图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。在网络隔离上，也可以采用网络虚拟化VXLAN技术。VXLAN网络协议，即VLAN 协议的扩展版本。VXLAN网络可以跨越物理边界，从而跨不连续的数据中心和集群来 优化计算资源利用率。VXLAN采用逻辑网络与物理拓扑相互分离，使用IP的技术，所以无需重新配置底层物理网络设备即可扩展VXLAN网络。正因如此，也就无需再花 费大量时间来规划如何调配VLAN及管理VLAN数量剧增问题。在每个Nutanix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 之间的内部通讯 网络10Gb以太网双链路冗余每个节点通过两条万兆链路分别连接两台万兆 交换机，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10时，万兆网络能保证提供足 够带宽满足节点之间的IO同步流量。客户端与服务器 虚拟机之间的通 讯网络，虚拟化 服务器对外服务 网络1Gb/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 /万兆交换机，保证网络设备和链路的冗余度。用户访问虚拟服务器对外提供服务时，通过千/ 万兆链路可以实现与后端存储流量隔离。硬件管理网络（IPMI）1Gb以太网每个节点都有独立的千兆链路，用于连接专门 的管理网络，实现管理网络与业务网络、存储 网络分离。可以最大限度保证管理的灵活性和 安全性。2.3.4备份容灾Nutanix 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，包括备份计划和备份保留周期，Time Stream 会自动通过存储快照方式对虚拟机进行备份。所有 Time Stream 的快照均是 基于存储层面的，与虚拟化层面（例如VMware vSphere ）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。Time St ream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。例如：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Time St ream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Time St ream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。可以采用 vSphere Data Protection Advanced（简称 VDPA，只针对 vSphere）、 Commvaul t（VMware 和 Hyper-v）、Weeam（vSphere 和 Hyper-v）等虚拟化备份解 决方案作为有效补充。图 Metro Availab 订辻yNutanix 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新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 络带宽和更新数据量），满足绝大多数异地容灾的业务需求。Nutanix容灾支持双向、 一对多、多对一各种不同的复制模式。并且可以通过Nutanix自带的管理界面激活容 灾中心的虚拟机进行容灾演练。不再需要额外繁琐的灾难恢复计划，基于鼠标点击即 可完成容灾切换。使用Nutanix解决方案可以在项目初始即确定今后的容灾规划，而无需在今后专 门立项重复设计整体容灾架构。依据用户规模和分支机构数量，通过简单灵活的软件 配置，将已有分支机构的虚拟化环境远程容灾到总部数据中心，逐步形成星型的容灾 架构。2.4 方案优势使用 Nutanix 虚拟化基础架构，在保证用户数据的高速访问和高可靠性同时，不 再需要传统的集中式存储架构，避免在今后运行过程中出现设计初期忽视的性能问题按照服务器和存储使用现状，建议使用 Nutanix 来支撑现有应用。在今后随着业 务发展，可以方便的按照节点进行扩容，避免建设初期一次性投资过大，后期却发现 性能问题，需要追加投资的问题出现。Nutanix 是部署广泛、值得信赖的虚拟化基础架构平台。 Nutanix 适用于最重要 的国防、医疗、教育等领域，可为数据中心虚拟化带来横向扩展架构、高可用性和可 靠性等优势。研究显示，并非所有的企业数据中心项目真正做到了全面部署，很大一 部分项目通常因为基础设施的成本不断攀升而束之高阁。传统服务器和存储阵列扩展 成为企业数据中心项目成本高昂、过程复杂并且难于实施的主要因素。从诸多数据中 心项目实施来看，在企业环境中，性能、可靠性、可扩展性是关键，因为最终用户体 验直接来自于基础设施的高性能和高可靠性。Nutanix 将融合基础设施、横向扩展架构和软件定义存储的各种优势结合在一起 可提供极佳的数据中心虚拟化体验，而其成本仅为传统服务器和存储器的一小部分。 Nutanix 完整集群是一种能够横向扩展的计算和存储基础设施，它使各组织机构无需 存储网络（SAN或NAS）即可实现数据中心虚拟化。Nutanix专门为虚拟化而设计， 能够提供全面的计算和存储能力，以及企业级的性能、可扩展性、可用性和数据管理 功能。它采用英特尔芯片、固态硬盘等符合行业标准的硬件组件，以及市场领先的高 级管理程序，以便提供开箱即用的解决方案，让数据中心虚拟化变得极其简单有效。1）互联网架构的分布式计算Nutanix 架构与 Google 的架构相类似，是一种可以横向扩展的计算存储融合的 基础架构，消除了对于集中式存储对于网络的依赖。并且在基于 Google 的架构之上 提供了适合企业环境的解决方案。 GFS 是一种特定的解决方案为 Google 内部的应用 所使用(例如Gmail),而Nutanix提供的是一种通用的虚拟化环境解决方案。另外, Nutanix 有更好的横向扩展能力，提供更好的企业级数据管理特性，通常这些特性需 要额外的网络或者存储硬件才能实现,例如,高可用性、备份、快照、灾难恢复等。2) 专为虚拟化设计Nutanix 是针对虚拟化环境而设计的,因此可以很好的支持虚拟化环境中基于传 统存储架构所实现的功能,包括虚拟机的热迁移和高可用性等。 Nutanix 架构是虚拟 机感知型的,它克服可传统架构下解决方案的一些弊端,例如,当一个存储设备(LUN)共享所有虚拟机使用时，很难使用在存储上使用基于虚拟机的备份、复制和 快照功能,并且当架构越来越复杂时,很难诊断性能瓶颈。而 Nutanix 架构克服了这 些限制。3) 存储分层优势Nutanix 架构充分发挥了存储分层的 SSD 固态硬盘的优势，由于传统存储都是针 对机械硬盘而设计的，而传统的机械硬盘与SSD硬盘的数据访问方式完全不同，机械 硬盘需要旋转和寻道，而 SSD 硬盘则完全没有这些限制，因此不能指望针对机械硬盘 设计的存储软件能充分发挥SSD硬盘的性能优势。Nutanix架构使用SSD来保存大量 经常访问的数据，从虚拟机的元数据到业务数据都保存在分布式 Cache 中已提供极高 的10性能，并且保存在持久化的存储中以便于存取。Nutanix架构极高的10吞吐性 能是得益于使用SSD磁盘，包括：保留SSD用于IO敏感的操作； 包含空间节省的技术，允许大量的逻辑数据被存储在一个小的物理空间中； 自动迁移“冷”数据(或者不常访问的数据)到大容量 SATA 硬盘中，并且允 许管理员指定低优先级的虚拟机不使用SSD磁盘。2.4.1 横向扩展优势Nutanix 给虚拟化环境带来的重要差异化因素之一就是，基础设施在进行扩展时 其性能仍然保持不变。在 Nutanix 架构中，在每个物理节点本地都运行一个虚拟存储 控制虚机（CVM）。CVM负责本地所有其他虚拟机的IO操作。当集群扩展时，新增加 节点的同时也新增了 CVM,保证了整个集群性能的横向扩展。与传统集中存储不同， 传统架构下集中存储只有两个存储控制器，在集群扩展时，存储控制器无法进行有效 的扩展，从而必然成为整个架构的瓶颈。参考图说明了 Nutanix 的横向扩展架构的优 势。为了展示这种能力， Nutanix 曾实施过一个巨型的 VDI 项目，模拟桌面启动风暴 并且当基础设施从 300 台桌面扩展到 3000 台时，其性能从最终用户体验的角度来看 保持了一致。在大多数传统的存储环境中，最佳性能仅出现在第一天，因为应用程序 或工作负载越来越多，导致性能随着时间的推移不断下降，直至需要进行叉车式升级 采用全新的存储阵列。下图说明了从 300 台桌面扩展到 3000 台时，应用响应时间保持不变：8642186201.1.1-4L aaaa相对应用性能Doc/ PowerPoint OpenOuiitlQok Open mExc君I OpenAdobe PDF Openfimi7onnnn3000虚拟桌面数量与应用响应时间图不同VDI数量下的相应时间2.4.2性能优势Nutanix 解决方案在数据中心虚拟化环境中的主要优势之一就是性能，而性能优 势是通过传统的服务器和存储架构实现的。在传统的架构中，时延是因为每次访问存 储都需要通过网络而造成的。通过NFS和iSCSI等协议提供存储本身没有问题，但网 络会增加时延。Nutanix可提供NFS协议的优势及其易用性，而通过所谓的“无网络 NFS”消除了网络时延。Nutanix分布式文件系统直接对虚拟机进行检测，然后将特 定虚拟机的所有数据存放到本地物理服务器上。因此，虚拟机不是通过网络、而是通 过高速内部总线访问其数据。并且所有节点标配SSD磁盘，提供极高的IOPS以满足 虚拟化环境各种类型应用需求，无论是虚拟桌面还是服务器虚拟化场景。更为重要的是，每个节点的SSD磁盘并非有每个节点单独使用，而是在整个集群 范围内作为一个整体使用。言下之意，不会由于单个节点本地的SSD耗尽而导致其性 能急剧下降。当出现这种极端情况时，节点会使用集群中其他节点的SSD空间。因为 即使跨网络访问其他节点SSD磁盘也会比访问本地SATA磁盘快很多。因此极端最差 情况时性能也与使用传统集中存储架构时服务器通过网络访问数据的场景相当。其实 不会出现这种极端情况，因为当SSD利用率超过一定阈值后，Nutanix的CVM会自动 发现并将最少访问的数据从SSD迁移到SATA上，以保证SSD有足够容量满足突发的 IO 请求。这一自动热分层技术对虚拟化主机而言完全透明。用户无需关心数据保存 在哪里，这完全由CVM依据数据访问频度而自动调度。2.4.3可靠性Nutanix 平台使用复制因子（RF - Replication Factor ）和校验和（checksum） 来保证当节点或者磁盘失效时，数据的冗余度和可用性。当数据写入 SSD 时，会被 “同步”复制到另1个或者2个Nutanix CVM的SSD之中（依赖RF设置为2或者 3）,当这个操作完成之后，此次写操作才被确认（Ack）。这样能确保数据至少存在 于2个或者3个独立的节点上，保证数据的冗余度。所有节点都参与数据的复制操作，这样能消除“热点节点”，并保证线性的性能 扩展。当数据被写入时，同时计算该数据块的校验和，并且作为数据块元数据中的一 部分进行存储。随后数据块在保证满足 RF 的前提下，被“异步”推送到 HDD 中。当 发生节点或者磁盘失效，数据块会重新在所有节点间进行复制以满足复制因子的设置。 任何时候，读取数据块并同时计算其校验和以确保数据块有效。当数据块检查结果不 匹配校验和时，副本数据将会覆盖该无效数据块。在Nutanix分布式文件系统中（NDFS）,我们使用了一些关键技术来确保：数据在 100%时间内都是可用的（即“强一致性”），并且保证 NDFS 扩展到超大规模数据量 时依然可靠。这就是文件系统元数据强一致性的Paxos算法1。NDFS使用一种“环状” 的 Key-Value 结构的分布式数据库来保存重要的元数据。为了确保元数据的可用性和 冗余度，也同样引入了复制因子（RF）。一旦一条Metadata记录被写或者更新后，这 条记录将同时写到“环”中的另一个节点，然后被复制到n个其他节点（n决定与集 群的大小）。集群中大多数（majority）节点必须同意才能commit 一条记录，这就是 强一致性的 Paxos 算法。这确保了 Nutanix 平台数据的“可靠性”。2.4.4 易于部署Nutanix 开箱即用的部署方式，可以免去传统集中存储环境下存储的规划、连接、 配置等复杂的管理操作，无需再配置Raid组、LUN、卷等。新设备安装上架后只需要 约 20 分钟即可完成初始化配置，用户可以马上开始部署应用虚拟机。Nutanix 集群的扩展也非常方便，通过鼠标点击即可扫描并自动发现新安装的节 点，按照提示完成 IP 地址配置之后，新节点即完成加入集群操作，新增资源也自动 纳入资源池统一调度管理。2.4.5集中管理通过Nutanix的Prism界面实现所有基础架构的管理操作，包括健康检查、物理 机管理、虚拟机管理、存储管理、数据保护、告警监控、报表分析等内容。用户不再 需要通过不同界面进行各种管理任务，所有任务都在同一个界面中完成，极大减少的 管理复杂程度。并且可以通过设置不同权限的用户，支持 AD 整合，将域用户和角色对应到 Nutanix的用户和组，从而实现分级的运维管理。图 统一管理界面Prism所有物理和虚拟管理对象均提供详细的性能采集数据，包括CPU、内存、磁盘容 量、IOPS、吞吐、读写延迟等指标，不再依赖于专用的监控工具和复杂的监控脚本。图统一监控能力自定义的报表工具可以灵活的将将不同监控项进行组合和展示，减少日常维护的 工作量。图自定义监控指标另外，Nutanix还提供Prism Central的管理组件，可以将多个Prism管理界面 集中管理，不仅可以节省管理员在多个集群之间切换的繁琐动作，更能够将多个集群 的状态数据进行汇总，可以方便管理员快速定位当前整个 IT 架构中是否存在热点主 机或者热点虚拟机，特别有利于简化大规模 IT 架构、或者多站点场景下的日常管理 任务。2.4.6自动故障恢复Nutanix 抛弃了传统的 Raid 机制来保护硬件失效，采用全新的复制因子和校验 和技术来保证当节点或者磁盘失效时，数据的冗余度和可用性（参见章节 可靠性） 当发生单点磁盘甚至是单个节点故障时，Nutanix集群将自动发现这一故障，并立刻 在后台开始数据重建工作。整个重建过程非常简单，假设复制因子是 2，系统会自动 发现只有1份副本的数据块，并将其在另一个节点上复制第2份副本即可。最重要的 是，这个数据重建过程是基于 MapReduce 的分布式框架实现的，集群中所有节点的 CVM都可参与数据重建工作，并且依据负载情况动态调配，因此重建工作不会影响系 统性能。与传统的Raid数据重建不同的是，Raid重建过程会极大影响磁盘的正常操作， 导致整个系统性能降级，并且由于磁盘容量越来越大，整个重建过程也将耗费更长时 间，甚至超过20小时。另外，Nutanix独有的Availability Domain技术更能预防单个机箱（即整个 Block）失效时数据依然可以访问，实现原理即当用户环境中有超过3个block，并 且配置相近的节点数量时，Nutanix CVM会自动将原始数据块和副本数据块放在不同 的Block中的两个节点上（缺省RF=2时，数据只是随机放在两个不同的节点上，有 可能这两个节点位于同一个Block中）。当发生机箱故障时，由于数据副本在机箱之 外，因此数据依然可用，Availability Domain可以提供更高等级的数据冗余度。3 配置清单方案建议的详细软配置清单：NX-3000系列配置数量NX-3460 G4XX节点每节点配置：CPU： 2 颗 16 核 E5-2630v3MEM： 256GB (16 x 16GB)SSD： 2 块 480GBHDD: 4 块 2TB SATANETWORK： 4 个 10Gb 电口分布式存储 大数据分析平台 等NX-1000系列配置数量NX-1465 G4XX节点每节点配置：CPU： 2 颗 16 核 E5-2640v3MEM： 256GB (16 x 16GB)SSD： 1 块 480GBHDD: 2 块 6TB SATANETWORK： 4 个 10Gb 电口服务器虚拟化方案配置容量和能力：目前存储总容量可达XX TB，分布式存储吞吐量达XX IOPS以上，支持虚拟机数 量达XX个VM以上。4 超融合产品介绍4.1 Nut anix的发展历程Nutanix 的创始人正是创建谷歌分布式系统的那些人，该公司为企业数据中心提 供云环境中常见的可扩展性、可用性、简单性和高性能。下图显示了传统数据中心与 谷歌数据中心的外观差异。大多数云提供商实施的是所谓的软件定义数据中心。在传 统的数据中心，当管理员需要更多存储器时，便购买存储器；当需要更多计算能力时 便购买服务器；当需要安全性时，便购买防火墙；诸如此类。而在软件定义数据中心 你只有服务器：当你需要更多存储容量时，便调用存储服务；当你需要更多计算能力 时，同样的服务器便为你调出各种应用程序；当你需要其它基础设施服务时，便可按 照自己的需要调用和停用各种服务。因此，在软件定义数据中心，硬件不再是至关重 要的组件，数据中心的所有事项均在软件层进行控制和界定，因此能够实现前所未有 的简便性、可扩展性和自动化。图：传统数据中心对比谷歌数据中心4.2 Nutanix架构和软件定义存储Nutanix 将融合基础设施、横向扩展架构和软件定义存储的各种优势结合在一起 可提供极佳的数据中心虚拟化体验，而其成本仅为传统服务器和存储器的一小部分。 每一台Nutanix服务器均包含CPU、内存、网络、SSD或闪存、以及HDD存储功能。Nutanix 存储控制器是一台虚拟机，运行于每台服务器上，可将本地存储转换成为共 享存储。 Nutanix 完整集群中的所有可用存储均作为单一的文件系统提供，称为 Nutanix 分布式文件系统。图：Nutanix计算存储完整架构尽管没有专门的 SAN 或 NAS，Nutanix 仍然能够无缝提供高可用性、 DRS 和容错 等企业虚拟化功能。为了将性能最大化， N u t a n i x 存储控制器将特定虚拟机的所有数 据保存在同一服务器上，从而将时延最小化，而将 SSD 闪存的优势最大化。图1： Nutanix软件定义型存储控制器4.3 Nutanix与传统架构的差别企业构建虚拟化基础架构时，通常采用的方式是使用服务器通过存储网络连接存 储，这样的传统架构无法满足虚拟化环境不断变化的需求。低效的网络存储成为最大 的成本开销，并且它使得虚拟化架构更为复杂。对于相对静态的工作负载而言，基于 网络的存储架构能够很好的满足需求。对于虚拟化环境而言，尤其是当前云计算正在 日益普及，使得整个数据中心越来越动态，虚拟机的创建和迁移依赖于大量的共享资 源。这些特征使得管理虚拟机及其底层的基础架构变得越来越复杂。由于创建虚拟机变得越来越容易，导致数据中心内部数据量快速增长。在企业内 部，使用虚拟桌面替代原来的工作桌面越来越成为趋势。服务供应商需要帮助客户解 决他们无力承担的虚拟化项目所带来的成本和管理上的额外开销。在传统的集中存储 的架构上，虚拟机的蔓延带来了越来越多的成本、性能和管理压力。SSD 磁盘的广泛使用已成为另一个行业趋势，并且加深了服务器与集中存储之间 的性能瓶颈问题。由于使用 SSD 硬盘比传统硬盘快 100-1000 倍，使得已有的网络瓶 颈和网络复杂性进一步加深。许多存储厂商已经在他们的解决方案中增加了 SSD磁盘, 使得用户不得不继续增加现有存储的成本投入，并且迫使用户投入更多资金改造已有 的网络设备。Google、Amazon、Yahoo 等引领互联网云计算的公司相信，使用传统架构将无法 满足其数据中心的需求。他们使用软件的方式（例如Google的GFS），将大量的带 有本地硬盘的普通服务器连接成一个巨大的集群，使用带有本地硬盘的普通服务器作 为最小的构建单位，使用这样的计算存储融合的基础架构支撑 Google 的应用程序。 应用程序可以无缝运行在跨所有服务器的集群之上，这样的集群所提供的高可用性可 以保证当硬盘失败，甚至整个服务器失效都可以使应用不受影响。 Google 通过使用 大规模可扩展的计算存储融合架构构建GFS，从而避免传统架构所带来的成本和性能 问题。Nutanix 使用一种类似的可横向扩展的技术，构建企业级计算存储融合的基础架 构，并且专为虚拟化环境而优化。4.4 Nutanix和超融合市场Nutanix身处于超融合基础架构（Hyper-Converged Infrastrueture，或简称 “HCI”）领域的领导地位，IDC数据2014年显示，其目前的市场占有率为52%，占 据了 HCI市场的半壁江山。图 IDC 2014年全球超融合市场在Gartner于2015年8月最新给出的集成基础设施魔力象限中，Nutanix处于 领导者象限，且技术前景远好于其他公司。图Gartner全球集成系统市场