超融合方案建议书.doc

超融合数据中心方案建议书. z.-目录1工程背景31.1需求调研3数据中心调研3应用调研31.2超融合与传统架构选择32超融合方案设计32.1设计原则32.2架构设计32.3方案描述3计算资源3存储资源3网络拓扑3备份容灾32.4方案优势3横向扩展优势3性能优势3可靠性3易于部署3集中管理3自动故障恢复33配置清单34超融合产品介绍34.1Nutani*的开展历程34.2Nutani*架构和软件定义存储34.3Nutani*与传统架构的差异34.4Nutani*和超融合市场31 工程背景经过近几十年的持续稳定开展，****树立了中国企业由小到大、由弱到强、并迅速走向世界的出色典随着全球互联网浪潮技术的迅猛推进，****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、信息技术和网络技术，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。

为了满足未来业务开展的需要，有效地解决数据平安、集中管控、降低运维本钱、快速部署、跨平台访问、节能环保等问题，****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，方案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根底架构平台上1.1 需求调研1.1.1 数据中心调研****现有数据中心存在的挑战包括：• 效劳器数量众多，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，****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，比方：用户中心、支付平台、设备系统、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)存(GB)磁盘(GB)操作系统软件节点数支付平台O2O电子商务大数据1.2 超融合与传统架构选择超融合根底架构〔Hyper-Converged Infrastructure，或简称"HCI〞〕是指在同一套单元设备中不仅仅具备计算、网络、存储和效劳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、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〔scale-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、Facebook等互联网数据中心的大规模根底架构模式，可以为数据中心带来最优的效率、灵活性、规模、本钱和数据保护使用计算存储超融合的一体化平台，替代了传统的效劳器加集中存储的架构，使得整个架构更清晰简单图1.1 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〔效劳器+光纤交换机+存储〕的比照：超融合架构传统数据中心根底架构性能尽可能提供本地吞吐，并使用SSD保证应用IO需求不存在性能瓶颈随着访问集中存储的效劳器越来越多，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，性能下降严重整合比虚拟度高，是传统2倍以上虚拟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，并且由专人进展安装部署，最少需要2天时间管理维护统一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〔包含效劳器和存储〕总共占用空间4U使用传统架构：8台2路效劳器至少占用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：5.5万元使用传统架构：8台效劳器平均每台效劳器耗电600W计算，存储耗电1500w，总共耗电6300W运行三年电费支出约为：16.8万元2 超融合方案设计新一代数据中心建立包含众多信息化应用的实施，与此相对应，机房效劳器和存储设备也必将大量使用，并且随着后期应用扩大和效劳扩容，效劳器和存储设备的投入必然越来越庞大一方面，管理硬件根底设施的压力和本钱会不断增大；另一方面，由于应用的多样性，效劳器和存储难于有效整合，效劳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，可以有效整合效劳器及存储资源，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效劳器及存储设备，并对数据中心硬件设备进展有效管理和监控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效劳的，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、平安要求、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立标准，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效劳器，资源使用率低是较突出的一个问题，因此在工程中，提高资源利用率成为一个重要的任务动态扩展性在IT开展趋势中，动态根底架构已经成为IT根底架构的开展方向使IT根底架构成为一个动态、灵活、具有弹性的IT根底架构，同时在IT实时地运营过程可进展灵活的资源动态调整资源扩展要表达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效劳等级的重要因素，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强健性平安性在系统设计中，平安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外部的平安，包括数据平安等问题，以保证整个系统长期平安稳定的运行2.2 架构设计超融合架构在数据中心中承当着计算资源池和分布式存储资源池的作用，极简化了数据中心的根底架构，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，实现对数据中心根底架构层的计算、存储、虚拟化等资源进展统一的监控、管理和运维。

超融合根底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展调配，效劳于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展支撑同时，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根底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效劳图2.1 超融合数据中心架构2.3 方案描述2.3.1 计算资源基于Nutani*架构的模块化数据中心由Nutani*Block(区块)和Nutani* Node(节点)组成下列图2.2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Nutani* Block (区块) 设备均含有四个独立的Nutani*节点，每个Node(节点)都是一台独立的*86效劳器却能够提供4台标准2路Intel CPU的*86效劳器和最大48TB存储容量图2.2：Nutani* Block (区块)和Node (节点)Nutani*的计算资源池是通过*86效劳器虚拟化来实现的，可以支持VMware vSphere、MicroSoft Hyper-v及Nutani* Acropolis平台提供的KVM等Hypervisor，如图2.3。

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效劳质量和能力，包括了高可用(High Availability)、容错(Fault Tolerant)、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，Nutani*可以支持业务虚拟机在不同的Hypervisor之前进展迁移，也就是V2V的能力，例如从vSphere迁移到KVM等图2.3超融合架构计算资源池〔*86效劳器虚拟化〕2.3.2 存储资源Nutani*提供的分布式文件系统〔NDFS〕可以将一组集群的节点组成一个统一的分布式存储平台NDFS对于*86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2.4Nutani*分布式存储架构和功能Nutani*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，对数据进展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。

Nutani*每个节点提供两种磁盘，标准配置为2块SSD，容量从480GB到1.6TB；4块SATA的HDD，容量为1TB和2TB (局部型号节点提供4TB和6TB的HDD)图2.5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部各节点上磁盘平衡功能与各节点的本地磁盘利用率和置的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，Nutani*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Nutani* Controler VM(CVM)接收，以提供极高的性能。

据以往经历及用户习惯分析，一般运行效劳器虚拟化的虚拟机对IO性能要求在200-300 IOPS左右，而单个Nutani*节点可提供25000上的IOPS，4节点集群可提供将近100,000的I。