超融合虛擬化技術(shù)在數(shù)字校園建設(shè)中的應(yīng)用

文/何英 章雯

1 傳統(tǒng)服務(wù)器應(yīng)用現(xiàn)狀

我校是江西省財(cái)經(jīng)類(lèi)全日制國(guó)家骨干高職普通高等專(zhuān)科院校，學(xué)校信息化建設(shè)已經(jīng)超過(guò)了數(shù)十年的發(fā)展與完善，已建成較好的校園網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施公共平臺(tái)，實(shí)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(yīng)用的教學(xué)和科研需求，已逐步形成核心平臺(tái)智能高效、網(wǎng)絡(luò)出口穩(wěn)定安全、網(wǎng)絡(luò)接入多樣靈活、網(wǎng)絡(luò)管理規(guī)范的數(shù)字化應(yīng)用校園環(huán)境。然而，隨著學(xué)校應(yīng)用服務(wù)的不斷增加，中心機(jī)房服務(wù)器所承載的數(shù)據(jù)越來(lái)越大，導(dǎo)致空間不足的情況。另外，還存在服務(wù)器資源利用率低，系統(tǒng)服務(wù)器資源浪費(fèi)的現(xiàn)狀。因此，借助超融合虛擬化技術(shù)對(duì)學(xué)校服務(wù)器資源進(jìn)行整合，重組優(yōu)化數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)，提升數(shù)字化校園建設(shè)中服務(wù)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(shù)的概述

超融合（Hyper-Converged Infrastructure，或簡(jiǎn)稱“HCI”）也被稱為超融合架構(gòu)。隨著數(shù)據(jù)中心架構(gòu)體系的逐步演化，超融合技術(shù)已經(jīng)滲入至各行各業(yè)，超融合以虛擬化為核心，實(shí)現(xiàn)了將計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等虛擬資源全部融合進(jìn)單臺(tái)X86服務(wù)器。通過(guò)對(duì)IT基礎(chǔ)架構(gòu)資源的全融合，構(gòu)建一個(gè)最小單位數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)，以即“畫(huà)”即所得的方式，將你的想法通過(guò)鼠標(biāo)拖拽和連線，即可瞬間實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯構(gòu)建，并且只需通過(guò)一個(gè)管理平臺(tái)，就可以實(shí)現(xiàn)任意場(chǎng)景的資源調(diào)度和管理，還能輕松探測(cè)網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了管理運(yùn)維簡(jiǎn)單化。只要借助超融合一體機(jī)和超融合軟件，就能夠從2臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的X86服務(wù)器起步，構(gòu)建一個(gè)最小單位的數(shù)據(jù)中心單元，逐步實(shí)現(xiàn)到軟件定義數(shù)據(jù)中心的轉(zhuǎn)型，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，只需添加標(biāo)準(zhǔn)的X86服務(wù)器，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心資源擴(kuò)展。

為提高校園信息化建設(shè)中學(xué)校中心機(jī)房服務(wù)器的維護(hù)與管理，傳統(tǒng)的SAN組網(wǎng)架構(gòu)已經(jīng)被超融合基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)所替代?；A(chǔ)設(shè)施平臺(tái)是軟硬件加管理的綜合體，從而提高了用戶的管理，達(dá)到極為簡(jiǎn)化、一站式信息發(fā)布的目的?？梢钥s短在服務(wù)器上部署應(yīng)用程序時(shí)間，也可以更好地支持應(yīng)用程序、中間插件、數(shù)據(jù)庫(kù)等軟件的快速部署。超融合基礎(chǔ)架構(gòu)主要基于分布式存儲(chǔ)等技術(shù)來(lái)壓縮傳統(tǒng)SAN架構(gòu)的服務(wù)器層、光纖網(wǎng)絡(luò)層和存儲(chǔ)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(gòu)在數(shù)字校園建設(shè)中的應(yīng)用

近兩年，“互聯(lián)網(wǎng)+”的業(yè)務(wù)模式不斷沖擊各行業(yè)，傳統(tǒng)服務(wù)器基礎(chǔ)架構(gòu)已經(jīng)不能滿足用戶的需求?，F(xiàn)提出一種能夠滿足業(yè)務(wù)部署快速，維護(hù)和管理成本低，運(yùn)行效率高，且穩(wěn)定、易擴(kuò)展的超融合基礎(chǔ)架構(gòu)。全球超融合供應(yīng)商能夠提供超融合解決方案的至少超過(guò)30～50家，僅在中國(guó)就有超過(guò)10家公司。市場(chǎng)較流行的超融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)有兩種：第一種是以Nutanix、Huawei、H3C等硬件廠家將計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)都集成在一個(gè)硬件設(shè)備內(nèi)的超融合服務(wù)器虛擬化應(yīng)用。第二種是以KVM、

Vmware等軟件廠家使用軟件定義計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)的超融合服務(wù)器虛擬化應(yīng)用。下面通過(guò)各廠家超融合架構(gòu)在數(shù)字校園建設(shè)中的應(yīng)用案例進(jìn)行對(duì)比分析：

3.1 Nutanix

超融合系統(tǒng)的硬件采用X86架構(gòu)的服務(wù)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(shè)備產(chǎn)品。

Nutanix方案優(yōu)點(diǎn)：

（1）提供計(jì)算和存儲(chǔ)的方案，Nutanix的虛擬化Hypervisor是免費(fèi)的，以降低總體擁有成本，同時(shí)也支持V2V，即可以在各種主流的虛擬化平臺(tái)之間遷移客戶的應(yīng)用負(fù)載；

（2）提高機(jī)柜中服務(wù)器設(shè)備之間的密度，節(jié)省機(jī)房機(jī)架空間。

2U可以配置4個(gè)節(jié)點(diǎn)，包含了存儲(chǔ)與計(jì)算，節(jié)省了大量的空間。

Nutanix方案缺點(diǎn)：

（1）SSD對(duì)比SATA/SAS硬盤(pán)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(pán)并行讀寫(xiě)，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(guò)控制虛擬機(jī)，再經(jīng)過(guò)Hypervisor到存儲(chǔ)，所經(jīng)過(guò)的路徑較長(zhǎng)，傳輸過(guò)程中性能有一定的衰減；

3.2 VMware vSAN

VMware vSAN，簡(jiǎn)稱vSAN。VMware發(fā)布了基于vSAN的VxRail一體機(jī)解決方案。VMware VxRaill方案優(yōu)點(diǎn)：

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

（2）業(yè)務(wù)初期可以只購(gòu)買(mǎi)單一的節(jié)點(diǎn)或幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，在未來(lái)如果業(yè)務(wù)需要，可以擴(kuò)充到一百個(gè)節(jié)點(diǎn)、一千個(gè)節(jié)點(diǎn)，雖然擴(kuò)展是需要付費(fèi)的，但起步門(mén)檻較低，后期可根據(jù)自身需求高效擴(kuò)展，從而節(jié)省資本支出和運(yùn)營(yíng)成本；

（3）VxRail應(yīng)用裝置提供極高的配置靈活性，以及專(zhuān)用的應(yīng)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(yīng)用程序。

VMware VxRaill方案缺點(diǎn)：

（1）VMware暫時(shí)還無(wú)硬件產(chǎn)品，最新推出的VxRaill是將硬件平臺(tái)搭載了vSphere和vSAN的方案，僅支持VMware平臺(tái)，并成為VMware的專(zhuān)用存儲(chǔ)系統(tǒng)；

（2）VxRail應(yīng)用裝置建議最少是2U 4臺(tái)，如果是3個(gè)節(jié)點(diǎn)情況下，壞一節(jié)點(diǎn)，vSAN則無(wú)法完成Rebuild；

（3）EVxRail擴(kuò)展時(shí)，要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置完全相同；

通過(guò)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(diǎn)。其次vSAN的VxRail可以將控制虛擬機(jī)集成在Hypervisor層，而Nutanix則需要經(jīng)過(guò)控制虛擬機(jī)，再經(jīng)過(guò)Hypervisor到存儲(chǔ)。再次，vSAN的VxRail應(yīng)用裝置可以提供3節(jié)點(diǎn)起始配置，從而達(dá)到較低的進(jìn)入門(mén)檻。

3.3 H3C

H3C UIS-Cell超融合一體機(jī)產(chǎn)品是H3C面向IaaS（基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)）推出的新一代解決方案，同時(shí)涵蓋計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源的融合一體化基礎(chǔ)設(shè)施。H3C UIS-Cell方案優(yōu)點(diǎn)：

（1）集成了CAS及ONEStor的虛擬化軟件，可以實(shí)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(diǎn)上線或資源在線擴(kuò)展，并自帶UIS-Cell統(tǒng)一管理軟件；

（2）UIS-CELL存儲(chǔ)軟件ONEStor同時(shí)提供了塊、對(duì)象、文件等多種接口，可以作為客戶的多業(yè)務(wù)承載平臺(tái)，形成一個(gè)統(tǒng)一管理、橫向擴(kuò)展的存儲(chǔ)資源城；

（3）網(wǎng)絡(luò)通道虛擬化最大支持128個(gè)SR-IOV通道，為每一個(gè)虛擬機(jī)分配獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，互不干擾，提供虛擬機(jī)之間的交換功能。

H3C UIS-Cell方案缺點(diǎn)：

（1）H3C雖然CAS虛擬化是基于KVM的開(kāi)源內(nèi)核，零存儲(chǔ)也是基于Ceph，由于Ceph對(duì)數(shù)據(jù)盤(pán)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(dǎo)致文件系統(tǒng)維護(hù)性較差；

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

（3）專(zhuān)業(yè)專(zhuān)注其硬件銷(xiāo)售，整體方案以整柜方式提供及銷(xiāo)售，提高了入門(mén)的門(mén)檻。

4 總結(jié)

綜上可見(jiàn)，隨著校園應(yīng)用服務(wù)需求的不斷增加，超融合虛擬化技術(shù)在數(shù)字化校園建設(shè)中扮演著非常重要的角色，如何選擇適合自己的技術(shù)與產(chǎn)品，應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃，分步推進(jìn)。目前Nutanix、Vmware、H3C等公司在市場(chǎng)中占據(jù)的份額最大，并根據(jù)各行業(yè)要求推出應(yīng)用方案。國(guó)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(shè)是高職院校發(fā)展的重要組成部分，應(yīng)用服務(wù)類(lèi)型多、數(shù)據(jù)量大，信息系統(tǒng)且具有并發(fā)集中的特點(diǎn)。為降低信息化投入的成本，提高中心機(jī)房維護(hù)與管理的效率，超融合基礎(chǔ)架構(gòu)在高職類(lèi)院校具有廣闊的發(fā)展前景。目前結(jié)合本校自身業(yè)務(wù)情況，我院校領(lǐng)導(dǎo)多次開(kāi)展超融合架構(gòu)產(chǎn)品和技術(shù)研討會(huì)，計(jì)劃摸索出一套適用于我校數(shù)據(jù)中心機(jī)房的超融合平臺(tái)，為學(xué)院不同部門(mén)提供不同的超融合架構(gòu)解決方案提供建議和參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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