超融合虛擬化技術在數(shù)字校園建設中的應用

文/何英 章雯

1 傳統(tǒng)服務器應用現(xiàn)狀

我校是江西省財經(jīng)類全日制國家骨干高職普通高等專科院校，學校信息化建設已經(jīng)超過了數(shù)十年的發(fā)展與完善，已建成較好的校園網(wǎng)基礎設施公共平臺，實現(xiàn)高速、安全的校園網(wǎng)全面覆蓋校園，信息化終端遍布校園，基本滿足師生員工信息化應用的教學和科研需求，已逐步形成核心平臺智能高效、網(wǎng)絡出口穩(wěn)定安全、網(wǎng)絡接入多樣靈活、網(wǎng)絡管理規(guī)范的數(shù)字化應用校園環(huán)境。然而，隨著學校應用服務的不斷增加，中心機房服務器所承載的數(shù)據(jù)越來越大，導致空間不足的情況。另外，還存在服務器資源利用率低，系統(tǒng)服務器資源浪費的現(xiàn)狀。因此，借助超融合虛擬化技術對學校服務器資源進行整合，重組優(yōu)化數(shù)據(jù)與業(yè)務，提升數(shù)字化校園建設中服務器資源利用率，降低能耗是本文研究的重中之重。

2 超融合虛擬化技術的概述

超融合（Hyper-Converged Infrastructure，或簡稱“HCI”）也被稱為超融合架構。隨著數(shù)據(jù)中心架構體系的逐步演化，超融合技術已經(jīng)滲入至各行各業(yè)，超融合以虛擬化為核心，實現(xiàn)了將計算、存儲、網(wǎng)絡等虛擬資源全部融合進單臺X86服務器。通過對IT基礎架構資源的全融合，構建一個最小單位數(shù)據(jù)中心節(jié)點，以即“畫”即所得的方式，將你的想法通過鼠標拖拽和連線，即可瞬間實現(xiàn)業(yè)務邏輯構建，并且只需通過一個管理平臺，就可以實現(xiàn)任意場景的資源調(diào)度和管理，還能輕松探測網(wǎng)絡故障點，真正實現(xiàn)了管理運維簡單化。只要借助超融合一體機和超融合軟件，就能夠從2臺標準的X86服務器起步，構建一個最小單位的數(shù)據(jù)中心單元，逐步實現(xiàn)到軟件定義數(shù)據(jù)中心的轉(zhuǎn)型，隨著業(yè)務的發(fā)展，只需添加標準的X86服務器，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心資源擴展。

為提高校園信息化建設中學校中心機房服務器的維護與管理，傳統(tǒng)的SAN組網(wǎng)架構已經(jīng)被超融合基礎設施平臺所替代。基礎設施平臺是軟硬件加管理的綜合體，從而提高了用戶的管理，達到極為簡化、一站式信息發(fā)布的目的。可以縮短在服務器上部署應用程序時間，也可以更好地支持應用程序、中間插件、數(shù)據(jù)庫等軟件的快速部署。超融合基礎架構主要基于分布式存儲等技術來壓縮傳統(tǒng)SAN架構的服務器層、光纖網(wǎng)絡層和存儲層為一層，我們且稱之為超融合層。

3 以超融合各產(chǎn)品為例，分析超融合架構在數(shù)字校園建設中的應用

近兩年，“互聯(lián)網(wǎng)+”的業(yè)務模式不斷沖擊各行業(yè)，傳統(tǒng)服務器基礎架構已經(jīng)不能滿足用戶的需求。現(xiàn)提出一種能夠滿足業(yè)務部署快速，維護和管理成本低，運行效率高，且穩(wěn)定、易擴展的超融合基礎架構。全球超融合供應商能夠提供超融合解決方案的至少超過30～50家，僅在中國就有超過10家公司。市場較流行的超融合技術實現(xiàn)有兩種：第一種是以Nutanix、Huawei、H3C等硬件廠家將計算、網(wǎng)絡和存儲都集成在一個硬件設備內(nèi)的超融合服務器虛擬化應用。第二種是以KVM、

Vmware等軟件廠家使用軟件定義計算、網(wǎng)絡和存儲的超融合服務器虛擬化應用。下面通過各廠家超融合架構在數(shù)字校園建設中的應用案例進行對比分析：

3.1 Nutanix

超融合系統(tǒng)的硬件采用X86架構的服務器，目前有超微、聯(lián)想、DELL三大硬件廠商搭載了Nutanix軟件的超融合設備產(chǎn)品。

Nutanix方案優(yōu)點：

（1）提供計算和存儲的方案，Nutanix的虛擬化Hypervisor是免費的，以降低總體擁有成本，同時也支持V2V，即可以在各種主流的虛擬化平臺之間遷移客戶的應用負載；

（2）提高機柜中服務器設備之間的密度，節(jié)省機房機架空間。

2U可以配置4個節(jié)點，包含了存儲與計算，節(jié)省了大量的空間。

Nutanix方案缺點：

（1）SSD對比SATA/SAS硬盤在帶寬上面只有2～3倍的速率提升，而傳統(tǒng)Raid的方式，多塊硬盤并行讀寫，雖然IO比不上SSD，但是帶寬則比單塊/兩塊SSD帶寬高出許多；

（2）虛擬化的數(shù)據(jù)輸入輸出需要經(jīng)過控制虛擬機，再經(jīng)過Hypervisor到存儲，所經(jīng)過的路徑較長，傳輸過程中性能有一定的衰減；

3.2 VMware vSAN

VMware vSAN，簡稱vSAN。VMware發(fā)布了基于vSAN的VxRail一體機解決方案。VMware VxRaill方案優(yōu)點：

（1）VxRail是市場上唯一全面集成VMware、預先配置VMware軟件的超融合一體機，其核心力量源自于VMware vSAN內(nèi)核，并實現(xiàn)其內(nèi)核層的集成，用戶可以只管理虛擬機，而不需要管理存儲；

（2）業(yè)務初期可以只購買單一的節(jié)點或幾個節(jié)點，在未來如果業(yè)務需要，可以擴充到一百個節(jié)點、一千個節(jié)點，雖然擴展是需要付費的，但起步門檻較低，后期可根據(jù)自身需求高效擴展，從而節(jié)省資本支出和運營成本；

（3）VxRail應用裝置提供極高的配置靈活性，以及專用的應用裝置，旨在滿足任何使用情形的需要，包括大數(shù)據(jù)、分析、2D/3D可視化或協(xié)作應用程序。

VMware VxRaill方案缺點：

（1）VMware暫時還無硬件產(chǎn)品，最新推出的VxRaill是將硬件平臺搭載了vSphere和vSAN的方案，僅支持VMware平臺，并成為VMware的專用存儲系統(tǒng)；

（2）VxRail應用裝置建議最少是2U 4臺，如果是3個節(jié)點情況下，壞一節(jié)點，vSAN則無法完成Rebuild；

（3）EVxRail擴展時，要求每個節(jié)點配置完全相同；

通過vSAN的VxRail可以一定程度的改善Nutanix方案不適用于帶寬要求高，I/O要求低的數(shù)據(jù)傳輸缺點。其次vSAN的VxRail可以將控制虛擬機集成在Hypervisor層，而Nutanix則需要經(jīng)過控制虛擬機，再經(jīng)過Hypervisor到存儲。再次，vSAN的VxRail應用裝置可以提供3節(jié)點起始配置，從而達到較低的進入門檻。

3.3 H3C

H3C UIS-Cell超融合一體機產(chǎn)品是H3C面向IaaS（基礎架構即服務）推出的新一代解決方案，同時涵蓋計算、存儲、網(wǎng)絡資源的融合一體化基礎設施。H3C UIS-Cell方案優(yōu)點：

（1）集成了CAS及ONEStor的虛擬化軟件，可以實現(xiàn)30分鐘內(nèi)完成超融合首次安裝部署、五分鐘完成新節(jié)點上線或資源在線擴展，并自帶UIS-Cell統(tǒng)一管理軟件；

（2）UIS-CELL存儲軟件ONEStor同時提供了塊、對象、文件等多種接口，可以作為客戶的多業(yè)務承載平臺，形成一個統(tǒng)一管理、橫向擴展的存儲資源城；

（3）網(wǎng)絡通道虛擬化最大支持128個SR-IOV通道，為每一個虛擬機分配獨立的網(wǎng)絡服務，互不干擾，提供虛擬機之間的交換功能。

H3C UIS-Cell方案缺點：

（1）H3C雖然CAS虛擬化是基于KVM的開源內(nèi)核，零存儲也是基于Ceph，由于Ceph對數(shù)據(jù)盤加入資源池必須先格式化，并且要采用ext4文件系統(tǒng)，所以導致文件系統(tǒng)維護性較差；

（2）容易受文件系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性影響，當異常掉電或者OS異常崩潰時，文件系統(tǒng)格式化后的分區(qū)很容易出現(xiàn)異常。

（3）專業(yè)專注其硬件銷售，整體方案以整柜方式提供及銷售，提高了入門的門檻。

4 總結(jié)

綜上可見，隨著校園應用服務需求的不斷增加，超融合虛擬化技術在數(shù)字化校園建設中扮演著非常重要的角色，如何選擇適合自己的技術與產(chǎn)品，應統(tǒng)一規(guī)劃，分步推進。目前Nutanix、Vmware、H3C等公司在市場中占據(jù)的份額最大，并根據(jù)各行業(yè)要求推出應用方案。國內(nèi)主流廠商，比如：華為、聯(lián)想、華三、浪潮、DELL等公司。信息化建設是高職院校發(fā)展的重要組成部分，應用服務類型多、數(shù)據(jù)量大，信息系統(tǒng)且具有并發(fā)集中的特點。為降低信息化投入的成本，提高中心機房維護與管理的效率，超融合基礎架構在高職類院校具有廣闊的發(fā)展前景。目前結(jié)合本校自身業(yè)務情況，我院校領導多次開展超融合架構產(chǎn)品和技術研討會，計劃摸索出一套適用于我校數(shù)據(jù)中心機房的超融合平臺，為學院不同部門提供不同的超融合架構解決方案提供建議和參考依據(jù)。

參考文獻

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