天成云機(jī)核心技術(shù)分析與典型案例

V1.3天成云機(jī)核心技術(shù)分析天成云機(jī)核心技術(shù)融合型基礎(chǔ)架構(gòu)利用分布式集群文件系統(tǒng)，提供虛擬化平臺(tái)的底層存儲(chǔ)資源，并與iVCS無(wú)縫整合為一套系統(tǒng)采用無(wú)元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的集群文件系統(tǒng)作為底層存儲(chǔ)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)虛擬化方案的San共享存儲(chǔ)，為各個(gè)物理節(jié)點(diǎn)上的hypervisor提供全局統(tǒng)一的命名空間，從而使任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的hypervisor都能訪問(wèn)到所有的虛機(jī)鏡像節(jié)點(diǎn)間的同步虛擬機(jī)鏡像，從而達(dá)到支撐虛擬化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間虛擬機(jī)遷移及高可用（專(zhuān)利號(hào)201310625622.9）在無(wú)共享存儲(chǔ)模式下實(shí)現(xiàn)了虛擬化下的HA的要素虛擬機(jī)遷移能力存儲(chǔ)全局命名技術(shù)的虛擬化支持多節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)同步鏡像及任意節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)可達(dá)多虛機(jī)同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)虛擬磁盤(pán)鏡像國(guó)內(nèi)獨(dú)家融合架構(gòu)，融合了計(jì)算、存儲(chǔ)、虛擬化平臺(tái)及云平臺(tái)（云平臺(tái)為選件）軟件定義一切，采用標(biāo)準(zhǔn)的X86架構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)介質(zhì)及標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，不依賴(lài)任何硬件控制器模塊及存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，以純軟件的方式實(shí)現(xiàn)將計(jì)算虛擬化與存儲(chǔ)虛擬化融于一體云機(jī)系統(tǒng)（虛擬化和分布式文件系統(tǒng)）既可單節(jié)點(diǎn)部署，也可多節(jié)點(diǎn)部署，并且支持隨需擴(kuò)展，從而達(dá)到了單機(jī)成云，堆疊擴(kuò)展的能力虛擬存儲(chǔ)可同時(shí)對(duì)虛擬化和其他應(yīng)用系統(tǒng)提供存儲(chǔ)服務(wù)（專(zhuān)利號(hào)201310625947.7）虛擬化場(chǎng)景下的IO性能突破通過(guò)優(yōu)化將硬件IO利用率由原來(lái)的30%提升至90%，近乎于物理機(jī)的IO性能采用本地優(yōu)先的訪問(wèn)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問(wèn)，虛擬機(jī)永遠(yuǎn)運(yùn)行在鏡像所在的節(jié)點(diǎn)上（專(zhuān)利號(hào)201210501184.0），在虛擬機(jī)發(fā)生遷移后，鏡像文件亦可隨動(dòng)（專(zhuān)利號(hào)201210501182.1）虛擬化采用VT-d技術(shù)訪問(wèn)存儲(chǔ)介質(zhì)分布式文件系統(tǒng)單獨(dú)為hypervisor開(kāi)發(fā)訪問(wèn)接口，繞過(guò)nfs協(xié)議和fuse直接訪問(wèn)本地文件系統(tǒng)基于以上幾點(diǎn)為虛擬機(jī)的IO打通了到最終存儲(chǔ)介質(zhì)的通道，從而達(dá)到最優(yōu)的IO路徑實(shí)現(xiàn)vDisk可被多臺(tái)虛擬機(jī)共享，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)集群可用利用集群文件系統(tǒng)將各節(jié)點(diǎn)上的存儲(chǔ)單元聚合成虛擬存儲(chǔ)后再提供給各節(jié)點(diǎn)上的hypervisor使用，從而使不同節(jié)點(diǎn)上的虛機(jī)訪問(wèn)同一個(gè)鏡像文件,兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上的hypervisor使用互斥鎖保護(hù)對(duì)同一個(gè)鏡像的IO訪問(wèn)，實(shí)現(xiàn)軟件定義的數(shù)據(jù)庫(kù)集群。注：華為、中興、天云等曾嘗試過(guò)與我們類(lèi)似的產(chǎn)品架構(gòu)，因無(wú)法打通虛擬化平臺(tái)與集群文件系統(tǒng)之間的性能瓶頸、無(wú)法定義數(shù)據(jù)庫(kù)集群模型等類(lèi)問(wèn)題，而未推出產(chǎn)品。天成云機(jī)核心技術(shù)案例技術(shù)分析——山東教育應(yīng)用場(chǎng)景山東省威海市的石島教育局構(gòu)建校園錄播平臺(tái)，利用天成云機(jī)的高度融合特性，在一臺(tái)云機(jī)上分別搭建了采、編、播、管等4個(gè)應(yīng)用模塊，同時(shí)還提供影像存儲(chǔ)空間，每個(gè)學(xué)校只需要部署一臺(tái)天成云機(jī)即可實(shí)現(xiàn)校園錄播系統(tǒng)的全部應(yīng)用。競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手與集成商合作項(xiàng)目，無(wú)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。集成商以前使用4臺(tái)服務(wù)器加1臺(tái)存儲(chǔ)的方式進(jìn)行項(xiàng)目交付。技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)云機(jī)提供通過(guò)一臺(tái)設(shè)備即可提供全部的功能模塊以和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求天成云機(jī)采用的融合架構(gòu)使其在提供虛擬化服務(wù)的同時(shí)又能提供NAS共享服務(wù)。使用quota技術(shù)來(lái)保障虛擬化對(duì)存儲(chǔ)的需求和客戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求相互隔離，從而保障虛機(jī)運(yùn)行不受存儲(chǔ)業(yè)務(wù)干擾傳統(tǒng)方案架構(gòu)復(fù)雜，學(xué)校IT運(yùn)維人員維護(hù)困難，云機(jī)簡(jiǎn)化配置和運(yùn)維傳統(tǒng)的方案需要單獨(dú)配置前端服務(wù)器和后端IPSan或FCSan作為共享存儲(chǔ)，單個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)無(wú)法擴(kuò)展，且配置工作復(fù)雜；而應(yīng)用多樣化需要用多套配置方案進(jìn)行，同一網(wǎng)域內(nèi)的命名空間管理使San存儲(chǔ)的配置和服務(wù)器配置更加復(fù)雜，甚至需要獨(dú)立的授權(quán)服務(wù)器，使用天成云機(jī)無(wú)需獨(dú)立部署及管理各個(gè)單元，隨著需求的增加只需增加云機(jī)節(jié)點(diǎn)即可。云機(jī)采用了融合架構(gòu)，降低了集成商的部署難度，集成商利用虛擬機(jī)模版構(gòu)建方式，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的快速交付技術(shù)性能參數(shù)對(duì)比技術(shù)性能及功能天成云機(jī)傳統(tǒng)集成方案（HP服務(wù)器+HP存儲(chǔ)）方案配置天成云機(jī)TR-20066臺(tái)HPDL380G824臺(tái)+HPP20006臺(tái)方案架構(gòu)虛擬化架構(gòu)傳統(tǒng)架構(gòu)資源占用情況↑Hypervisor共需要720MB的系統(tǒng)資源占用↓OS占用資源5GB使用驅(qū)動(dòng)↑標(biāo)準(zhǔn)Linux驅(qū)動(dòng)↓Windows驅(qū)動(dòng)資源動(dòng)態(tài)調(diào)整↑支持（離線(xiàn)）↓不支持存儲(chǔ)資源池類(lèi)型分布式集群文件系統(tǒng)NTFS存儲(chǔ)支持↓ISCSI、NAS↑ISCSI、NAS、SANIO4KIOPS（R/W）↓3700↑5000IO64KIOPS（R/W）18502100IO512KIOPS（R/W）↑820↓500整個(gè)系統(tǒng)實(shí)施時(shí)間要求↑2天↓12天升級(jí)與擴(kuò)展↑根據(jù)資源池資源剩余情況，直接堆疊相應(yīng)型號(hào)和配置的云機(jī)節(jié)點(diǎn)↓計(jì)算、存儲(chǔ)、軟件需要分別升級(jí)，擴(kuò)展時(shí)也需要分別進(jìn)行管理與維護(hù)↑基于WEB的全中文管理界面↓分散管理方案成本預(yù)算↑30萬(wàn)↓150萬(wàn)↑=優(yōu)勢(shì)↓=劣勢(shì)案例技術(shù)分析——威海政府應(yīng)用場(chǎng)景威海市是智慧城市建設(shè)“智慧山東”建設(shè)試點(diǎn)，同時(shí)入選了住建部首批“智慧城市”試點(diǎn)名單。本次項(xiàng)目主要用于”政府網(wǎng)站和威海市電子政務(wù)平臺(tái)。根據(jù)威海市經(jīng)信委信息中心的項(xiàng)目需求，我們使用4臺(tái)天成云機(jī)構(gòu)建虛擬化集群系統(tǒng)。根據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)載其中一臺(tái)用于應(yīng)用所需的虛擬機(jī)池，此外通過(guò)分布式文件系統(tǒng)整合了所有節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)資源，構(gòu)建所需的存儲(chǔ)資源池。最終與用戶(hù)原有平臺(tái)整合，形成存儲(chǔ)資源可共享。競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手集成方案——IBM服務(wù)器+Vmware+EMC存儲(chǔ)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)融合型架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)快速部署（三天完成應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的遷移）、易于管理的需求競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的集成方案無(wú)法將新建的存儲(chǔ)資源池與原有系統(tǒng)進(jìn)行整合云機(jī)同時(shí)提供虛擬化和存儲(chǔ)兩種類(lèi)型服務(wù)，單一架構(gòu)滿(mǎn)足客戶(hù)復(fù)雜應(yīng)用我們通過(guò)對(duì)天成云機(jī)的IO優(yōu)化，不僅實(shí)現(xiàn)了NoSan模式下的虛擬機(jī)HA，也使整體虛擬化環(huán)境的IO達(dá)到了近乎于SAN的性能，實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)替代。技術(shù)性能參數(shù)對(duì)比技術(shù)性能及功能天成云機(jī)傳統(tǒng)集成方案（IBM+EMC+VMware）方案配置天成云機(jī)TR-20244臺(tái)IBMX36504臺(tái)+EMCFC存儲(chǔ)+VMware授權(quán)虛擬化方案架構(gòu)裸金屬架構(gòu)裸金屬架構(gòu)虛擬化系統(tǒng)本身資源占用情況↑共需要720MB的系統(tǒng)資源占用↓ESXserver按照VMware最佳實(shí)踐需要1.1G的/boot，10G的/，1.6Gswap，5G的/Var,3G的/var/log，3G的/tmp，3G的/opt和3G的/home，需20多G的空間占用使用標(biāo)準(zhǔn)的Linux驅(qū)動(dòng)↑是↓全部重寫(xiě)的驅(qū)動(dòng)，在版本升級(jí)過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定因素，對(duì)新設(shè)備的支持周期較長(zhǎng)虛擬機(jī)資源動(dòng)態(tài)調(diào)整↓不支持↑支持虛擬化存儲(chǔ)資源池類(lèi)型分布式集群文件系統(tǒng)VMFS文件系統(tǒng)存儲(chǔ)支持↓ISCSI、NAS↑ISCSI、NAS、SAN虛擬機(jī)IO4KIOPS（R/W）↓3700↑4100虛擬機(jī)IO64KIOPS（R/W）18501900虛擬機(jī)IO512KIOPS（R/W）↑820↓400整個(gè)系統(tǒng)實(shí)施時(shí)間要求↑3天↓6天升級(jí)與擴(kuò)展↑根據(jù)資源池資源剩余情況，直接堆疊相應(yīng)型號(hào)和配置的云機(jī)節(jié)點(diǎn)↓計(jì)算、存儲(chǔ)、軟件需要分別升級(jí)，擴(kuò)展時(shí)也需要分別進(jìn)行管理與維護(hù)↑基于WEB的全中文管理界面↓C/S架構(gòu)管理，需要VCENTER對(duì)平臺(tái)進(jìn)行管理方案成本預(yù)算↑40萬(wàn)↓74萬(wàn)↑=優(yōu)勢(shì)↓=劣勢(shì)案例技術(shù)分析——福建醫(yī)療應(yīng)用場(chǎng)景福建邵武醫(yī)院云化改造，預(yù)計(jì)將HIS、LIS、PACS的應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（不含HIS數(shù)據(jù)庫(kù)）部署在云環(huán)境下，需要提供一套完整的解決方案，并且實(shí)現(xiàn)各個(gè)業(yè)務(wù)的快速切換以及低成本運(yùn)維。我們采用云機(jī)構(gòu)建虛擬化資源池，承載邵武醫(yī)院所需的各個(gè)應(yīng)用模塊，同時(shí)為PACS提供大容量影像資料存儲(chǔ)的空間，最終通過(guò)IaaS平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一管理。競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手集成方案——IBM服務(wù)器+VMware虛擬化軟件+FC存儲(chǔ)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)醫(yī)院IT技術(shù)關(guān)注應(yīng)用，不愿維護(hù)復(fù)雜的虛擬化系統(tǒng)架構(gòu)，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手方案涉及服務(wù)器、存儲(chǔ)、虛擬化軟件等多個(gè)組成部分，不滿(mǎn)足用戶(hù)的易用需求PACS應(yīng)用對(duì)存儲(chǔ)空間要求較大，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手無(wú)法實(shí)現(xiàn)精簡(jiǎn)配置，擴(kuò)展復(fù)雜，不符合用戶(hù)的投資保護(hù)需求，我們的產(chǎn)品可以快速的彈性擴(kuò)展存儲(chǔ)空間，并且可與原有資源無(wú)縫整合。醫(yī)院業(yè)務(wù)連續(xù)性要求較高，不允許交付時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手方案需要較長(zhǎng)時(shí)間的交付過(guò)程，云機(jī)可滿(mǎn)足用戶(hù)快速上線(xiàn)的需求云機(jī)系統(tǒng)在出廠前已經(jīng)預(yù)裝配置完成，用戶(hù)只需考慮何時(shí)將應(yīng)用遷移至虛擬機(jī)即可，無(wú)需考慮太多設(shè)備本身的配置。技術(shù)性能參數(shù)對(duì)比技術(shù)性能及功能天成云機(jī)傳統(tǒng)集成方案（IBM+EMC+VMware）方案配置四個(gè)醫(yī)院分別配置：天成云機(jī)TR-20241臺(tái)天成云機(jī)TR-20241臺(tái)天成云機(jī)TR-2024p2臺(tái)天成云機(jī)TR-2024p2臺(tái)四個(gè)醫(yī)院分別配置：IBMX36501臺(tái)+Vmware軟件IBMX36501臺(tái)+Vmware軟件IBMX38502臺(tái)+EMCFC存儲(chǔ)一套+Vmware軟件IBMX38502臺(tái)+EMCFC存儲(chǔ)一套+Vmware軟件虛擬化方案架構(gòu)裸金屬架構(gòu)裸金屬架構(gòu)虛擬化系統(tǒng)本身資源占用情況↑共需要720MB的系統(tǒng)資源占用↓ESXserver按照VMware最佳實(shí)踐需要1.1G的/boot，10G的/，1.6Gswap，5G的/Var,3G的/var/log，3G的/tmp，3G的/opt和3G的/home，需20多G的空間占用使用標(biāo)準(zhǔn)的Linux驅(qū)動(dòng)↑是↓全部重寫(xiě)的驅(qū)動(dòng)，在版本升級(jí)過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定因素，對(duì)新設(shè)備的支持周期較長(zhǎng)虛擬機(jī)資源動(dòng)態(tài)調(diào)整↓不支持↑支持虛擬化存儲(chǔ)資源池類(lèi)型分布式集群文件系統(tǒng)VMFS文件系統(tǒng)存儲(chǔ)支持↓ISCSI、NAS↑ISCSI、NAS、SAN虛擬機(jī)IO4KIOPS（R/W）↑10000↓4100虛擬機(jī)IO64KIOPS（