高校超融合虛擬化解決方案設(shè)計

1、實用高校 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)施升級方案-SMARTX超融合+虛擬化解決方案北京中科泰科技有限公司當前高校數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)狀和問題隨著高校信息化建設(shè)的不斷深入，各個部門各個院系都根據(jù)各自的業(yè)務(wù) 需求建設(shè)了相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)，而且增加的速度非?？?，數(shù)據(jù)量也是呈幾何級 數(shù)的增長，隨之而來的也給機房帶來新的挑戰(zhàn)：第一，資源整合問題：各院 系各部門煙囪式信息化建設(shè)，存在大量信息孤島，資源無法共享。各自購買 添加服務(wù)器和存儲等硬件設(shè)施，資源的總體利用效率較低。第二，應(yīng)用擴展 問題：服務(wù)器托管模式，新應(yīng)用部署需要頻繁接入機房，布線、配置網(wǎng)絡(luò)， 部署時間長。大部分新應(yīng)用沒有對存儲、備份、可靠性等進行統(tǒng)一規(guī)劃，機 房的硬

2、件設(shè)施沒有統(tǒng)一規(guī)劃，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，新增系統(tǒng)布線困難。 第三，運維運營問題：由于信息中心人力資源有限，而各院系人員運維運營 能力薄弱，導(dǎo)致信息中心工作壓力越來越大，工作人員經(jīng)常超負荷工作。第 四，擁有成本和能耗問題：硬件資源分散在各個院系和部門，資源利用效率 低，運維總體成本大，能耗高。第四，空間問題：每年大量投入新增硬件設(shè) 施，增加機柜，機房空間越來越局促。面對信息化建設(shè)的挑戰(zhàn)，該如何利用新技術(shù)更好的支撐高校信息化建設(shè)， 提供更好的IT服務(wù)，滿足各個院系各個部門的期望？我們認為，采用目前 國際上流行的最先進的超融合加虛擬化技術(shù)重新建立標準統(tǒng)一、安全可擴展的超融合IT基礎(chǔ)架構(gòu)，重新定義

3、數(shù)據(jù)中心，將IT設(shè)備以可水平擴展的資源 池的方式提供給各個院系各個部門，達到資源利益效率最大化，同時節(jié)省IT 基礎(chǔ)設(shè)施投資成本，節(jié)省數(shù)據(jù)中心能耗，實現(xiàn)綠色數(shù)據(jù) 中心。二、虛擬化與高校IT基礎(chǔ)設(shè)施高校IT業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展要求IT基礎(chǔ)設(shè)施將能滿足其快速增長及變化的需求，傳統(tǒng)IT架構(gòu)已經(jīng)被證實無法有效應(yīng)對這種業(yè)務(wù)增長和變化的境況。服務(wù)器 虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)和興起，高效的解決當前面臨的一系列難題，將成為未來IT基礎(chǔ)架構(gòu)的發(fā)展方向。虛擬化技術(shù)，以按需、易擴展的方式獲得所需的資源應(yīng)用。提供的資源被稱為虛擬資源，虛擬資源在使用者看來是可以無限擴展的，并且可 以隨時獲取，按需使用。虛擬化技術(shù)帶來了以下幾個好處和變

4、革：1、資源利用更高效，節(jié)省成本在虛擬化的架構(gòu)下，硬件資源都被虛擬成計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲資源，統(tǒng)一管理 和并按需分配。這樣可以避免重復(fù)建設(shè)，避免異構(gòu)平臺的產(chǎn)生，極大的提升 IT 資源的利用率，節(jié)省能耗，減少 IT 成本的投入。2、管理復(fù)雜度大大降低高校 IT 部門除了成本之外，最關(guān)心的是 IT 的敏捷性和管理型，虛擬化帶來 了敏捷性和可管理性上的飛躍，一個新業(yè)務(wù)、一個新網(wǎng)站或是一個新服務(wù)， 可以在短時間內(nèi)部署好，而不是數(shù)天和數(shù)周的準備，部署和測試。3、橫向擴展IT 業(yè)務(wù)的一個最大的痛點就是無法或者很難準確的預(yù)知業(yè)務(wù)的發(fā)展需求， 這 勢必造成：激進或保守的估計了業(yè)務(wù)的現(xiàn)有的規(guī)模和預(yù)期的增長，都會造成

5、 浪費。虛擬化的解決方案使得橫向可擴展成為可能，按需添置硬件滿來足業(yè) 務(wù)增長，降低了對初期物理硬件的投入的依賴。4、靈活的軟件可定義不同于傳統(tǒng)的 IT 架構(gòu)大量采用專有化的硬件實現(xiàn)高級的功能和特性，如； 傳統(tǒng)存儲廠商采用專有芯片做數(shù)據(jù)壓縮、去冗，虛擬化系統(tǒng)更多依靠軟件的 方式來定義并實現(xiàn)新功能和新特性，其實隨著通用 X86 CPU的快速更新和發(fā) 展，這些專有的芯片大部分功能，都可以通過軟件在X86CPU上高效的實現(xiàn)。 帶來的系統(tǒng)架構(gòu)的靈活性的同時，也降低的總體成本。三、分離式計算和存儲虛擬化的缺陷當前，多數(shù)高校還是采用傳統(tǒng)虛擬化解決方案， 就是計算服務(wù)器和存儲服務(wù) 器分離，采用集中式存儲（SA

6、N/NAS,由于這種結(jié)構(gòu)是過去遺留的結(jié)構(gòu)，仍存留 在目前的虛擬化環(huán)境中， 但隨著現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的高速發(fā)展， 其缺陷也日益凸 顯，主要表現(xiàn)在：1、存儲服務(wù)器通過存儲交換機和計算服務(wù)器相連，存儲服務(wù)器和存儲交換機容易單點失效，造成所有的計算服務(wù)器不能訪問數(shù)據(jù);2存儲服務(wù)器采用傳統(tǒng)機械磁盤和 RAID技術(shù)，在計算服務(wù)器增多的時候，存儲本身及存儲交換機會成為性能瓶頸，不利于 I/O訪問頻繁的應(yīng)用，例如數(shù)據(jù)庫應(yīng)用；3、存儲服務(wù)器和交換機都需要單獨配置，擴容復(fù)雜，在維護成本上開銷大;4、難以擴展，隨著業(yè)務(wù)的增長，傳統(tǒng)的SAN/NAS軍決方案會成為擴展瓶頸;5、性價比低，客戶需要額外的采購存儲交換機和存儲

7、服務(wù)器，并且占用額 外的機柜空間，消耗更多的電力能源。下圖是當前虛擬化架構(gòu)：四、中科泰SMART超融合存儲計算虛擬化架構(gòu)優(yōu)勢相比分離式的計算存儲虛擬化，超融合虛擬化，也稱做Hyper-converged，在提供存儲的同時，也提供計算能力，這不但大量減少了硬件投入和電力成本， 也將計算放在離存儲更近的地方，達到最優(yōu)的性能。超融合架構(gòu)通常采用了全分 布式的組件，橫向可擴展，不存在單點失效，數(shù)據(jù)能夠自動恢復(fù)和備份，性能優(yōu) 勢非常明顯，是目前國際上主流科技公司普遍采用的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，也是未來IT基礎(chǔ)架構(gòu)的方向。我們所致力的工作就是把這樣出眾的產(chǎn)品帶給企業(yè)和高校。下圖是超融合的虛擬化架構(gòu)：鬲蟲臺月彊務(wù)器

8、Si臺冃艮務(wù)器 inCPUinn中科泰SMART超融合虛擬化方案具備以下優(yōu)點：SMART的產(chǎn)品功能主要圍繞IT基礎(chǔ)架構(gòu)的最重要的幾個方面：豐富的數(shù)據(jù)服 務(wù)、業(yè)務(wù)的連續(xù)性、簡化IT管理、降低成本、綠色節(jié)能。1、豐富的數(shù)據(jù)服務(wù)彈性可配置副本應(yīng)用場景不同，對數(shù)據(jù)的可靠性、可用性的要求也不同。SMART通過對存儲盤副 本數(shù)的配置，滿足不同場景的可靠性和可用性需求。智能數(shù)據(jù)恢復(fù)當遇到物理磁盤損壞、存儲節(jié)點掉電、網(wǎng)絡(luò)連接失敗等因素導(dǎo)致的數(shù)據(jù)可用性、 可靠性下降的事故，SMART）存儲系統(tǒng)會智能的在健康物理節(jié)點上重建數(shù)據(jù)，來 保證數(shù)據(jù)的可靠性。同時為了使得背景恢復(fù)任務(wù)不影響正常的數(shù)據(jù)讀寫性能， SMART）

9、會對恢復(fù)任務(wù)設(shè)置流量，并在負載很輕的時候調(diào)度。備份工具SMART）提供了一組工具會將數(shù)據(jù)備份到外部的存儲，比如HDFS S3等。多一個層面對數(shù)據(jù)進行保護。集群負載均衡SMART）能夠智能的將數(shù)據(jù)均勻的分布到不同的物理節(jié)點，達成容量和性能的負 載均衡。瘦供給集群級的全局瘦供給（Thin Provison ）能允許用戶分配出大于當前存儲系統(tǒng)空 間的存儲盤。存儲盤只有被真正使用的時候才算作被消耗的存儲資源。這項特性 為公有云彈性存儲“超賣”提供了強力的支持，已成為公有云后端存儲的標配。 秒級無依賴快照創(chuàng)建快照在SMARTX中是非常輕松高效的操作，快照創(chuàng)建均在 1ms內(nèi)完成。此 外，快照之間無依賴，方

10、便快照管理。SMARTX®用了寫時復(fù)制(Copy-on-write) 的技術(shù)來提升快照的性能和體驗， 由于快照的真實數(shù)據(jù)只要在修改的時候才會被 復(fù)制，所以快照操作實際上就是簡單的元數(shù)據(jù)操作。2、業(yè)務(wù)連續(xù)性不停機擴容 整個擴容升級過程無需暫停任何服務(wù)，用戶虛擬機里的業(yè)務(wù)無需中斷。硬盤熱插拔 當磁盤損壞需要更換的時候，無需停機斷電，用好的磁盤替換損壞的磁盤即可， SMART河以自動將順壞磁盤的數(shù)據(jù)恢復(fù)出來。虛擬機重連網(wǎng)絡(luò)分區(qū)在分布式系統(tǒng)里是很常見的錯誤， 這類錯誤會導(dǎo)致分布式存儲暫時不可 用,SMARTXfe持虛擬機重連的機制，使得虛擬機I/O 不會受短暫網(wǎng)絡(luò)錯誤影響。VM 熱遷移虛擬機

11、熱遷移允許在不關(guān)閉虛擬機的情況下， 將其轉(zhuǎn)移到另一臺物理服務(wù)器上運 行。SMARTXS存儲層面支持虛擬機熱遷移，提升虛擬機高可用性。3、簡化IT管理CLI/Web 管理CLI 為系統(tǒng)管理員最常用的管理方式， 編寫自動化腳本的基礎(chǔ)。 Web 提供可視化 的操作界面，讓操作變得簡潔直觀。開放 APISMARTXT放API，當前支持的RESTFUL和 Python接口，對開發(fā)者友好，外部 系統(tǒng)集成SMARTX十分容易。集群事件分析、監(jiān)控和報警 豐富的多維度、多指標監(jiān)控，自定義集群預(yù)警事件，方便系統(tǒng)管理員運維。強大 的性能和日志分析工具，幫助管理員快速定位問題。4、節(jié)省開支SMART基于通用的X86服

12、務(wù)器，可以跟隨通用硬件的快速升級而得到性能提 升和新功能加入，為用戶節(jié)省更多的開支。5、綠色節(jié)能利用軟件定義存儲實現(xiàn)傳統(tǒng)存儲產(chǎn)品的功能，并且提供統(tǒng)一易用的接口，容 易擴展，減少了很多專用設(shè)備的采購和使用，節(jié)省IT開支和機柜空間，節(jié)省電力能源。五、SMART軟硬件一體解決方案和建議1、 硬件超微雙子星2*雙子星服務(wù)器（4U）,每個節(jié)點的硬件配置如下:單節(jié)點配置CPU2 x In tel E5 2680-v2內(nèi)存192GBSSD2 x Intel SSD s3500 480GBSATA硬盤4 x Seagate CES 3TB萬兆網(wǎng)卡Intel X540-DP 雙口千兆網(wǎng)卡I350 1Gb BT

13、DP 雙口萬兆、千兆連接線共享雙冗余電源規(guī)格1U （兩個節(jié)點合起來 2U）集群整體配置CPU80 Cores內(nèi)存768GB可用存儲空間46TB空間4U聯(lián)想RD-6404 x聯(lián)想RD-640服務(wù)器（8U）,每個節(jié)點的硬件配置如下:單節(jié)點配置CPU2 x In tel E5 2680-v2內(nèi)存192GBSSD2 x Intel SSD s3500 480GBSATA硬盤4 x Seagate CES 3TB萬兆網(wǎng)卡Intel X540-DP 雙口千兆網(wǎng)卡I350 1Gb BT DP 雙口萬兆、千兆連接線雙冗余電源規(guī)格2U集群整體配置CPU80 Cores內(nèi)存768GB可用存儲空間46TB空間8U注

14、：超微雙子星硬件方案密度高，在空間和能耗的節(jié)省上更出色2、SMART軟件所有服務(wù)器節(jié)點都安裝部署SMART標準版軟件特性備注ELF虛擬化計算平臺基于KVM智能SSD分層存儲SmartCache智能數(shù)據(jù)修復(fù)SmartRepair集群負載均衡器彈性副本支持13個副本存儲池數(shù)=512單個存儲盤容量=4T秒級無依賴快照快照回滾秒級無依賴克隆存儲盤QoS控制單存儲盤最大快照數(shù) -256定時快照瘦供給Thi n provisi on虛擬機熱遷移磁盤熱插拔去冗備份工具命令行工具Web UIRESTFUL/Pyth on API性能監(jiān)控3、實踐建議：分期建設(shè)基于SMART的良好性能和諸多優(yōu)勢，學?？梢苑制谕度虢ㄔO(shè)，一期建成后可 以先把常用的、訪問量大的業(yè)務(wù)系統(tǒng)遷移到該平臺，如教務(wù)、校園網(wǎng)、由M牛等系 統(tǒng)。利舊老舊的服務(wù)器可作為備份存儲，用于日常的數(shù)據(jù)備份。4、報價:SMART軟件+超微雙子星服務(wù)器+Dell或Arista萬兆交換機+萬兆連接線：78萬元（包含實施部署+系統(tǒng)數(shù)據(jù)遷移+年免費升級維護）SMART軟件+ 聯(lián)想RD-640服務(wù)器+Dell或Arista萬兆交換機+萬兆連接線:78萬元（包含實施部署+系統(tǒng)數(shù)據(jù)遷移+年免費升級維護）六、關(guān)于我們北京中科泰科技有限公司是總部位于中關(guān)村的一家高新技術(shù)企業(yè)，