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文檔簡介
1、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一、 當(dāng)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(jī)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(kuò)展問題:服務(wù)器托管模式,新應(yīng)用部署需要頻繁接入機(jī)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(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃,機(jī)房的硬件設(shè)施沒有統(tǒng)一
2、規(guī)劃,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(fù)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(jī)柜,機(jī)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(rèn)為,采用目前國際上流行的最先進(jìn)的超融合加虛擬化技術(shù)重新建立標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、安全可擴(kuò)展的超融合IT基礎(chǔ)架構(gòu),重新定義數(shù)據(jù)中心,將IT設(shè)備以可水平
3、擴(kuò)展的資源池的方式提供給各個院系各個部門,達(dá)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(dāng)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(kuò)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(kuò)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革:1、資源利用更高效,節(jié)省成本在虛擬
4、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(zhǔn)備,部署和測試。3、橫向擴(kuò)展IT業(yè)務(wù)的一個最大的痛點就是無法或者很難準(zhǔn)確的預(yù)知業(yè)務(wù)的發(fā)展需求,這勢必造成:激進(jìn)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,都會造成浪費。虛擬化的解決方案使得橫向可擴(kuò)展成為可能,按需添置硬件滿來足業(yè)
5、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X86 CPU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(dāng)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(SAN/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)
6、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(jī)和計算服務(wù)器相連,存儲服務(wù)器和存儲交換機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)都需要單獨配置,擴(kuò)容復(fù)雜,在維護(hù)成本上開銷大;4、難以擴(kuò)展,隨著業(yè)務(wù)的增長,傳統(tǒng)的SAN/NAS解決方案會成為擴(kuò)展瓶頸;5、性價比低,客戶需要額外的采購存儲交換機(jī)和存儲服務(wù)器,并且占用額外的機(jī)柜空間,消耗更多的電力能源。下圖是當(dāng)前虛擬化架構(gòu):四、中科泰SMART
7、X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(dá)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(kuò)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):中科泰SMARTX超融合虛擬化方案具備以下優(yōu)點:SMARTX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
8、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)l 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。SMARTX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。l 智能數(shù)據(jù)恢復(fù)當(dāng)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,SMARTX 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,SMARTX 會對恢復(fù)任務(wù)設(shè)置流量,并在負(fù)載很輕的時候調(diào)度。l 備份工具SMARTX 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。
9、多一個層面對數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)。l 集群負(fù)載均衡SMARTX 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(dá)成容量和性能的負(fù)載均衡。l 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(dāng)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(qiáng)力的支持,已成為公有云后端存儲的標(biāo)配。l 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,方便快照管理。SMARTX 使用了寫時復(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
10、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l 不停機(jī)擴(kuò)容整個擴(kuò)容升級過程無需暫停任何服務(wù),用戶虛擬機(jī)里的業(yè)務(wù)無需中斷。l 硬盤熱插拔當(dāng)磁盤損壞需要更換的時候,無需停機(jī)斷電,用好的磁盤替換損壞的磁盤即可,SMARTX 可以自動將順壞磁盤的數(shù)據(jù)恢復(fù)出來。l 虛擬機(jī)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,SMARTX 支持虛擬機(jī)重連的機(jī)制,使得虛擬機(jī) I/O 不會受短暫網(wǎng)絡(luò)錯誤影響。l VM 熱遷移虛擬機(jī)熱遷移允許在不關(guān)閉虛擬機(jī)的情況下,將其轉(zhuǎn)移到另一臺物理服務(wù)器上運行。SMARTX 在存儲層面支持虛擬機(jī)熱遷移,提升虛擬機(jī)高
11、可用性。3、簡化IT管理l 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。l 開放 APISMARTX 開放 API,當(dāng)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。l 集群事件分析、監(jiān)控和報警豐富的多維度、多指標(biāo)監(jiān)控,自定義集群預(yù)警事件,方便系統(tǒng)管理員運維。強(qiáng)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l SMARTX基于通用的X86服務(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l 利用軟
12、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(kuò)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(jī)柜空間,節(jié)省電力能源。五、SMARTX軟硬件一體解決方案和建議1、 硬件l 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 Intel E5 2680-v2內(nèi)存192GB SSD2 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 C
13、ores內(nèi)存768GB可用存儲空間46TB空間4Ul 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 Intel E5 2680-v2內(nèi)存192GB SSD2 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: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、SMARTX軟件所有服務(wù)器節(jié)點
14、都安裝部署SMARTX標(biāo)準(zhǔn)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(fù)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Thin provision虛擬機(jī)熱遷移磁盤熱插拔去冗備份工具命令行工具Web UIRESTFUL/Python API性能監(jiān)控3、實踐建議:l 分期建設(shè)基于SMARTX的良好性能和諸多優(yōu)勢,學(xué)??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)、郵件等系統(tǒng)。l 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:l SMARTX軟件+超微雙子星服務(wù)器+Dell或Arista萬兆交換機(jī)+萬兆連接線:78萬元(包含實施部署+系統(tǒng)數(shù)據(jù)遷移+一年免費升級維護(hù))l SMARTX軟件+聯(lián)想RD-640服務(wù)器+Dell或Arista萬兆交換機(jī)+萬兆連接線:78萬元(包含實施部署+系統(tǒng)數(shù)據(jù)遷移+一年免費升級維
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