华为FusionSphere 6.5.0 虚拟化套件技术白皮书

华为FusionSphere 6.5.0 虚拟化套件技术白皮书华为FusionSphere 6.5.0虚拟化套件虚拟化套件技术白皮书目 录目 录1 摘要12 FusionSphere产品概述32.1 本章摘要32.2 产品组合及功能32.3 FusionSphere技术地图43 虚拟化平台提供的标准化原子能力63.1 FusionCompute提供的标准化原子能力63.1.1 虚拟机63.1.2 虚拟存储73.1.3 虚拟网络73.2 UltraVR提供的原子能力73.2.1 虚拟机容灾73.3 其他原子能力83.3.1 备份84 自动化能力104.1 概述104.2 标准化部件发放及使用114.3 质量保证114.3.1 主动管理114.3.2 被动管理135 标准化和自动化背后的关键技术145.1 计算虚拟化145.2 存储虚拟化145.3 分布式虚拟交换机155.4 备份方案155.5 容灾方案166 开放性，安全可靠176.1 开放性176.1.1 开放API176.1.2 基础设施176.2 安全性176.3 可靠性196.3.1 架构可靠性196.3.2 FusionCompute可靠性206.3.3 网络可靠性206.4 硬件可靠性217 总结238 缩略语/Acronyms and Abbreviations24华为FusionSphere 6.5.0虚拟化套件虚拟化套件技术白皮书7 总结1 摘要云计算并不是一种新的技术，而是在一个新理念的驱动下产生的技术组合。这个理念就是敏捷IT。在云计算之前，企业部署一套服务，需要经历组网规划，容量规划，设备选型，下单，付款，发货，运输，安装，部署，调试的整个完整过程。这个周期在大型项目中需要以周甚至月来计算。在引入云计算后，这整个周期缩短到以分钟来计算。IT业有一条摩尔定律，芯片速度容量每18个月提升一倍。同时，IT行业还有一条反摩尔定律，所有无法追随摩尔定律的厂家将被淘汰。IT行业是快鱼吃慢鱼的行业，使用云计算可以提升IT设施供给效率，不使用则会拖慢产品或服务的扩张脚步，一步慢步步慢。云计算当然还会带来别的好处，比如提升复用率缩减成本，降低能源消耗，缩减维护人力成本等方面的优势，但在反摩尔定律面前，已经显得不是那么重要。业界关于云计算技术的定义，是通过虚拟化技术，将不同的基础设施标准化为相同的业务部件，然后利用这些业务部件，依据用户需求自动化组合来满足各种个性化的诉求。云着重于虚拟化，标准化，和自动化。FusionSphere是一款成熟的Iaas层的云计算解决方案，除满足上面所述的虚拟化，标准化和自动化诉求外，秉承华为公司二十几年电信化产品的优秀基因，向您提供开放，安全可靠的产品。本文档向您讲述华为FusionSphere解决方案中所用到的相关技术，通过阅读本文档，您能够了解到：l 云的虚拟化，标准化，自动化这些关键衡量标准是如何在FusionSphere解决方案中体现的；l FusionSphere解决方案是如何做到开放，安全可靠的；l FusionSphere解决方案所包含的部件，所涉及的主要技术领域，使用的主要单点技术；l 针对FusionSphere提供的各种技术选择，您怎样使用它们来满足您的业务诉求；本书分为如下章节：第一章，就是本章，给您对云计算，云平台有一个概括性的认识，并对本文档的阅读给出指导。第二章，讲述FusionSphere解决方案的产品组合，各个部件的简要介绍，以及各个云的理念是如何在各个部件中体现的。第三章，讲述FusionSphere提供的各种标准化的原子能力部件。第四章，讲述FusionSphere提供的各种自动化能力。第五章，讲述埋藏在这些标准化原子能力和自动化能力之下的关键技术。第六章，向您介绍FusionSphere在开放性和安全可靠性方面所作的努力。第七章，一个很简单的总结，并给出FusionSphere Foundition版本的下载路径，非常欢迎您下载试用。希望您阅读愉快。222 FusionSphere产品概述2.1 本章摘要通过阅读本章，您可以了解到：l FusionSphere解决方案的产品组合；l 从用户视角看到的技术地图，以及各个单点技术存在的价值；l 您可以怎样利用这些单点技术来构建您的业务；2.2 产品组合及功能FusionSphere产品通过在服务器上部署虚拟化软件，将硬件资源虚拟化，从而使一台物理服务器可以承担多台服务器的工作。通过整合现有的工作负载并利用剩余的服务器以部署新的应用程序和解决方案，可以实现较高的整合率。除此之外，FusionSphere还提供企业级及运营级虚拟数据中心技术，以及跨站点容灾等能力。FusionSphere产品方案如下图所示。主要组件及其功能：l FusionCompute：提供对x86物理服务器，SAN设备的虚拟化能力，并提供软件定义网络基础能力。l UltraVR： 提供跨站点容灾能力。l eBackup： 提供虚拟机的备份能力。2.3 FusionSphere技术地图下图为从用户体验角度可感知的技术地图，每一点展开都会有很多的细节，同时还有很多隐藏在系统背后不被感知的技术。随着对文档的深入阅读，您会逐渐对这些技术有一个轮廓性的描述。前面说到，云计算的理念是通过虚拟化技术，将不同的基础设施标准化为相同的业务部件，然后利用这些业务部件，依据用户需求自动化组合来满足各种个性化的诉求。这张技术地图就从“虚拟化”，“标准化”和“自动化”这些角度组织所有的技术。同时，FusionSphere是一个开放的系统，所以在这个技术地图中增加了“开放”这一纬度来表示。部件虚拟化开放标准化自动化FusionCompute计算虚拟化存储虚拟化网络虚拟化集群技术软件负载均衡软件网络部件通用X86服务器通用SAN存储虚拟机虚拟存储虚拟网络平面虚拟网关虚拟负载均衡标准构件自动发放构件服务质量保障FusionStorage存储虚拟化X86服务器虚拟存储在下面的篇幅中我们会以一种便于理解的方式来讲解他，让您对FusionSphere解决方案，乃至一个通用的云平台应该提供的能力循序渐进的加深了解。3 虚拟化平台提供的标准化原子能力让我们再次回想下云的定义：通过虚拟化技术，将不同的基础设施标准化为相同的业务部件，然后利用这些业务部件，依据用户需求自动化组合来满足各种个性化的诉求。积木是最巧妙的玩具，就因为它具备的原子特性：构件形态稳定，易于替换，随意组合，可回收重用。云是为敏捷IT而生，FusionSphere平台提供一系列标准化的原子能力，协助用户像搭积木一样的简便快捷的构建自己的系统。这一章，我们开始讲解标准化后的原子能力。通过理解这些标准化构件，一方面您可以很好的理解云平台为您提供怎样的基础服务，一方面您可以更好的理解这些构件，以便于您利用这些构件来搭建您的系统。本章将依据FusionSphere的产品组合展开，逐一向您讲解FusionSphere能提供的原子能力。3.1 FusionCompute提供的标准化原子能力3.1.1 虚拟机x86虚拟化技术就是将通用的x86服务器经过虚拟化软件，对最终用户呈现标准的虚拟机。这些虚拟机就像同一个厂家生产的系列化的产品一样，具备系列化的硬件配置，使用相同的驱动程序。FusionCompute就是这样一个虚拟化系统，支持将x86服务器虚拟化为多台虚拟机。最终用户可以在这些虚拟机上安装各种软件，挂载磁盘，调整配置，调整网络，就像普通的x86服务器一样使用它。对于最终用户，虚拟机比物理机的优势在于它可以很快速的发放，很方便的调整配置和组网。对于维护人员来讲，虚拟机复用了硬件，这样硬件更少，加上云平台的自动维护能力，维护成本显著降低。对于系统管理员，可以很直观的知道资源使用的总量及变化趋势，以便决策是否扩容。3.1.2 虚拟存储FusionCompute支持将SAN设备，计算节点本地存储，以及FusionStorage提供的虚拟存储空间统一管理，以虚拟卷的形式分配给虚拟机使用。对于最终用户，就像x86服务器使用本地硬盘一样的方式使用，可以格式化，安装文件系统，安装操作系统，读写。同时，虚拟化的存储还具备快照能力，可以调整大小，这是物理硬盘不能实现的。对于管理员来说，虚拟存储卷并不一对一映射到某块具体的磁盘，而是收敛到几台SAN设备。由于SAN设备已经有了可靠性保障，所以更换硬盘的工作量大规模下降。同时，虚拟存储具备瘦分配，灵活调整，QoS可限制，可迁移等等比物理盘强的特性，在整体成本方面优势很明显。3.1.3 虚拟网络FusionCompute具备支持分布式虚拟交换，可以向虚拟机提供独立的网络平面。像物理交换机一样，不同的网络平面间通过VLAN进行隔离。这种技术具备如下的特点：l 同一宿主机上的不同虚拟机，如位于不同VLAN，则不能直接互通；l 同一宿主机上的不同虚拟机，如位于相同VLAN，则可以直接二层互通。此时网络流量通过内存交换，不受任何网络带宽限制。l 不同宿主机上的不同虚拟机，如位于相同VLAN，则可以通过外部交换机进行互通，就像没有虚拟化一样。l 管理网络平面及业务网络平面支持IPv4和IPv6两种网络协议。通过这种能力，您可以将VLAN视为独立的网络平面，通过向不同的虚拟机分配不同的VLAN，来实现各种业务间的隔离。3.2 UltraVR提供的原子能力3.2.1 虚拟机容灾UltraVR远程复制容灾方案，是配合华为存储的远程复制功能，将生产站点存储上的虚拟机数据远程复制到容灾站点。同时UltraVR实现VM管理数据的复制和容灾恢复计划的管理，在发生灾难时执行容灾恢复计划进行自动容灾切换。其中RPO为阵列间复制周期，RTO为全系统切换与VM启动时间 （典型配置 3000VM, <4小时）。UltraVR基于存储远程复制容灾方案具有以下功能：1、集中式恢复计划l 支持创建和管理恢复计划。l 自动发现并显示受阵列保护的虚拟机。l 将虚拟机映射到故障切换站点上的相应资源（如集群、存储或网络）。2、自动执行故障切换l 支持一键启动恢复计划。l 自动将远程复制从LUN提升为主，以便用于恢复。l 监控站点的可用性，并在可能发生站点故障时向用户发出警报。l 管理和监控恢复计划的执行。3、无中断测试（容灾演练）l 自动执行恢复测试。l 使用存储快照执行恢复测试，不会丢失复制的数据。l 完成测试后自动清理测试环境。l 可查看和导出测试结果，以及执行故障切换。4、计划内迁移l 自动执行计划内迁移，并正常关闭原始站点上受保护的虚拟机。l 启动迁移过程前确保在应用保持一致的状态下完整复制虚拟机数据。l 执行数据同步以强制将关闭的虚拟机完整复制到故障切换站点。3.3 其他原子能力3.3.1 备份FusionSphere支持集成eBackup提供虚拟机备份能力。eBackup利用FusionCompute提供的虚拟机快照能力，通过针对虚拟机设置备份策略的方式，定期自动进行虚拟机的备份。eBackup虚拟机备份方案具有以下功能特点：