超融合平台建设方案Word格式文档下载.docx
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传统模式下运维以及需要做维护的时候，必须到数据中心里维护和操作，有了虚拟化之后，点几下鼠标就可以通过VMware或者通过其他虚拟化软件管理虚拟机或者是主机。
第二、虚拟化只解决了计算方面问题，但存储问题谁来解决?
超融合是很简单的解决存储问题方式之一。
超融合把计算和存储融合在一起，极大提高了便捷性。
超融合采用分布式横向扩展架构，无论是扩充性能还是融合，通过横向扩展节点可以加速它的性能，加快它的容量，增长它的容量，这是横向扩展分布式带给大家的好处。
由此，本项目的基础架构层亦考虑采用超融合的方式进行建设。
第2章超融合方案设计
2.1设计原则
结合本项目的实际应用和发展要求，在进行方案设计过程中，应始终坚持以下原则：
◆遵循主流技术体系
遵循国际主要的云计算和大数据相关技术标准和事实标准，并采用当前主流的技术架构体系，与关键技术的长期发展方向保持一致性。
通过统一的平台建设，提供接口式、可视化的能力，降低使用门槛，加速新技术的落地。
◆以共享为中心
建设一个统一的大数据存储和计算平台，减少大数据基础环境的重复建设，降低成本，实现资源的高效利用，通过资源和数据的共享，激发更多的数据创新能力。
◆安全性
平台提供安全、可靠的数据支撑能力，实现不同用户间的资源隔离，确保数据在平台中的安全与权限可控的使用。
◆系统可靠性
系统要具有高可靠性及强大的容错能力。
该系统必须保证7×
24全天候不间断地工作，系统要具有全容错结构，主要物理设备需要支持热插拔功能，可带电修复有关故障而不影响整个系统的工作，设计应保持一定数量的冗余以保证整体系统的高可靠性和高可用性。
即便是在系统建设初期也要着重考虑系统可用性、可靠性问题，防止出现系统停顿等问题造成信息系统的中断服务，从而提高系统的可靠性和可用性。
◆可管理性
选择基于国际标准和开放的技术，采用标准化、规范化设计；
同时采用先进的设备，易于日后扩展，便于向更新技术的升级与衔接，实现系统较长的生命力；
保证市局在系统上进行有效的开发和使用，并为今后的发展提供一个良好的环境；
在设计、组建中心机房系统时，采用先进的、标准的设备；
在选购服务器、存储和连接设备时，要确保系统部件间的严密配合和无缝联接，并获得良好的售后服务和技术支持；
整个系统建成后按照整理一套完整的文档资料，以便提高整个系统的可管理性与可维护性。
◆可扩展性
为保护已有的投资以及不断增长的业务需求，系统必须具有灵活的结构并留有合理的扩充余地，以便根据需要进行适当的变动和扩充；
主要业务平台系统应采用开放的结构，符合国际标准、工业标准和行业标准，适应技术的发展和变化。
◆服务
所采用的供应商必须具有相当实力支持快速、优质的技术支持和服务；
从设计、实施到后续维护管理，全面协助用户的投资获得最大的效益，增加系统和应用的可用性，提高系统管理员的工作效率。
2.2方案拓扑
方案采用4台4U四路机架式服务器，通过低延时的万兆网络交换机搭建基于超融合架构的底层硬件平台从而为上层应用提供计算与存储服务。
超融合架构采用基于VMware的软件平台（VMwarevSphere+VMwarevSAN）搭建集群，包含服务器虚拟化、分布式存储、软件定义网络等功能组件，可轻松实现对数据中心各类资源的统一管理与灵活调配。
相对于传统的物理设备搭建方式、虚拟化计算资源池+SAN存储搭建方式，超融合架构可提供管理侧单点登录、在一个管理平台里实现一站式运维，极大的降低维护成本与运维压力，从而减少了在运维中失误的可能性，为用户避免不必要的损失。
2.3方案描述
超融合架构包含服务器虚拟化、分布式存储、软件定义网络等功能组件。
硬件架构上，采用4U服务器搭建，软件部分包含虚拟化平台和分布式存储两部分,选用基于VMware的软件平台（VMwarevSphere+VMwarevSAN）。
VMware在软件定义的存储方面的计划主要侧重于一系列围绕本地存储、共享存储和存储/数据服务的计划。
从本质上来说，VMware希望使vSphere成为一个存储服务平台。
软件定义的存储旨在通过主机上与底层硬件集成并对其进行抽象化处理的软件层，实现存储服务和服务级别协议的自动化。
软件定义的存储的一个关键因素是基于存储策略的管理（SPBM）。
SPBM可以视为新一代VMwarevSphere存储配置文件功能。
SPBM是VMware实施软件定义的存储的一个关键要素。
使用SPBM和VMwarevSphereAPI，底层存储技术会呈现一个抽象化的存储空间池，为vSphere管理员提供用于虚拟机调配的各种功能。
这些功能可能与性能、可用性或存储服务有关。
然后，vSphere管理员即可使用虚拟机上运行的应用所需的部分功能创建虚拟机存储策略。
在部署时，vSphere管理员可根据虚拟机的需要选择恰当的虚拟机存储策略。
SPBM会将要求向下推送至存储层。
这时将启用多种数据存储以供选择，这些数据存储可提供虚拟机存储策略中包括的各种功能。
这意味着系统将始终根据虚拟机存储策略中设置的要求，在恰当的底层存储上创建虚拟机实例。
如果虚拟机的工作负载随时间推移发生变化，只需将具有能够反映新工作负载的最新要求的策略应用于虚拟机即可。
图：
软件定义的存储
软件定义的存储通过纯软件实现了存储相关的三个层面的功能：
◆通过策略自动化消费存储资源：
以虚拟机为中心的安置、保护和性能策略
◆基于虚拟化的不依赖于硬件的数据服务：
以虚拟机为中心的快照、克隆、复制、备份
◆通过虚拟化管理程序提取出存储抽象层：
以数据存储和VMDK形式使用的异构存储
2.4部署规划
2.4.1计算资源池
超融合平台计算资源池采用vsphere虚拟化平台，计算资源池规划的原则包括：
1）规划集群规模时必须要考虑资源冗余，一般情况下CPU、内存和存储资源需额外规划10%-20%的资源，除此之外还需额外配置一个节点；
2）配置节点数量需要大于等于3台，后期可根据业务规模量的提高灵活在线扩展，在生产环境中，单集群服务器节点最多可扩展至32台；
3）Virtual SAN至少需要VMware vCenterServer版本6.0以上。
vCenter Server的Microsoft Windows版和VMware vCenter Server Appliance均可管理Virtual SAN。
Virtual SAN通过VMware vSphere Web客户端进行配置和监控，这同样需要VMware vCenter Server版本6.0。
一个Virtual SAN至少需要三台vSphere主机（其中每台主机均具有本地存储）以形成受支持的Virtual SAN集群。
这样，集群才能达到至少允许一台主机、磁盘或网络发生故障的最低可用性要求。
vSphere主机至少需要vSphere版本6.0。
根据以上计算资源池规划，以及本项目实际需求，本次规划配置4个硬件服务器节点，每个节点配置4颗CPU和512GB内存。
2.4.2存储资源池
超融合平台存储资源池采用VMwareVSAN分布式存储设计。
存储策略是分布式存储的核心功能。
在了解虚拟机的存储要求后，可参照数据存储的功能来创建自定义的存储策略，以实现对业务的进一步优化部署。
浪潮超融合可确保对于部署到数据存储的虚拟机至少分配一个虚拟机存储策略，而且在同一个环境中，用户可以对多个虚拟机对象创建多个不同的存储策略以适应不同类型或类别的要求。
分配存储策略之后，系统会在创建虚拟机时将这些存储策略要求向下推送到分布式存储层，以满足性能和可用性要求。
3.2.2.1 磁盘控制器
Virtual SAN集群中的每台vSphere主机均需要一个磁盘控制器。
它可以是SAS/SATA主机总线适配器（HBA）或RAID控制器。
不过，RAID控制器必须至少支持以下两种功能模式中的一种：
直通模式或RAID0模式。
直通模式，通常指JBOD或HBA模式，是VSAN推荐的配置，VSAN将会通过存储策略特性要求管理所有RAID配置。
3.2.2.2 硬盘驱动器
在采用VSAN混合架构时，每台vSphere主机在加入Virtual SAN集群时均必须至少具有一块HDD磁盘，可以是SAS，NL-SAS或SATA磁盘。
HDD构成Virtual SAN数据存储的存储容量。
磁盘驱动器提供VSAN共享存储的存储容量。
根据本项目需求，本次配置每节点12块1.2TSAS硬盘，扣除磁盘损耗，每节点可提供约14.4T的大容量存储空间；
在采用双副本策略的情况下，4台超融合节点可提供约28.8T的实际可用存储空间。
3.2.2.3 固态磁盘
在VSAN架构基于闪存的设备可同时用于缓存层以及持久的容量层。
在混合架构的vSphere每个主机必须至少有一个基于闪存的缓存盘——SAS，SATA或PCI-E参与VSAN群集。
基于闪存的设备提供既一个写缓冲区和读取高速缓存。
在全闪存架构的每个vSphere主机必须至少有一个基于闪存的容量盘——SAS，SATA或PCI-E标记为一个容量设备，同时必须至少有一个用于提升性能的闪存盘才能加入VSAN群集。
虚拟VSAN全闪存架构是基于两层模型的性能和容量。
在混合结构，每个主机基于闪存设备的容量越大，用于提升I / O的缓冲越大，性能提升越高。
此场景并不适用于全闪速的结构。
注意：
在混合和全闪存架构，基于闪存的高速缓存设备不向分布式VSAN提供数据存储的整体容量。
因为它们是用于读取和写入缓存，他们只计入VSAN缓存层或写入缓冲区。
在全闪存架构基于闪存的设备标记为容量的设备组成的分布式VSAN数据存储的大小。
在本项目中，本次配置每节点4块480GBSSD固态硬盘，扣除磁盘损耗，最终可提供约1.8T的SSD高速存储空间，4台超融合节点可提供约7.2T的实际高速存储空间。
根据实际应用经验，高速存储空间容量（SSD）与实际可用的大容量（SAS或SATA盘）的容量比例不得低于1：
10，否则对存储性能会产生一定影响；
根据计算，本方案的SSD与SATA盘的比例为1：
5，可充分满足前端业务系统对于数据存储的性能需求。
3.3.3网络规划
3.3.3.1物理网络规划
浪潮超融合架构中的网络规划如下：
●管理网络：
用于管理集群所需的网络传输通道，需要双千兆网络
●虚拟机业务网络：
虚拟机之间内部通讯与外网访问网络流量的通道，一般需要双千兆网络，业务较多可考虑双万兆。
●存储网络：
用于镜像存储、虚拟机的块设备存储的网络通道，以及存储集群内部数据同步的网络通道，必须双万兆。
因此超融合架构每个节点需至少配置四千兆和双万兆网口是最佳配置，管理网络，业务网络和存储网络可以在物理层面进行隔离。
本次每个节点配置两个双万兆网口，在这种配置下，管理网络和业务网络将共用双万兆网络，这样管理网和业务网就需要在虚拟交换机层面上做隔离。
包括两部分内容：
●管理网和业务网需划分不同的vlan以保证网络隔离；
●管理网和业务网需设置网络I/O控制（NIOC），NIOC可以保证为所有的端口组选择合适的流量和优先级配置以实现负载均衡，特别是当虚拟机进行热迁移时可能会占用大量的带宽。
因此要求管理网和业务网均部署在的分布式虚拟交换机上，同时限制管理网的NIOC。
3.3.3.2虚拟网络规划
虚拟化环境内的业务虚拟机想要与外网进行通信，亦或者与其他虚拟机进行通信，需要虚拟化环境内部交换机的支持。
浪潮超融合的虚拟网络规划主要包括两个部分，业务虚拟网络的规划以及隔离设计。
实际上就是将业务网络在虚拟化层通过虚拟交换机分割成多个隔离的虚拟端口组。
管理员可根据业务的实际情况，例如业务的数量，在虚拟交换机上创建多个虚拟端口组（虚拟交换机另一端连接业务网），确保所设计的虚拟网络的足够业务虚拟机使用即可（后续可根据业务扩展需要创建新的虚拟端口）。
每个虚拟端口需配置一组IP池供虚拟机使用。
与此相对应的，每个业务虚拟机需配置至少一个虚拟网卡用于连接虚拟网络端口。
2.5体系结构
vSAN的体系结构如下图所示。
vSAN体系结构
对vSAN的主机、磁盘和网络等方面的配置说明如下所示。
◆集群配置中至少3台主机或2台主机加上数据中心见证组件
◆3台主机都必须提供存储
◆建议主机都配置类似的硬件
◆主机：
最多可扩展为32台（生产环境中）
◆磁盘：
本地连接的磁盘
▪混合式：
磁盘和闪存设备
▪全闪存：
仅限闪存设备
◆网络
▪1GB以太网或
▪10GB以太网（首选）
◆“见证”组件（仅限元数据）在可用性决策中充当连接中断器
vSAN可以使用分层混合体系结构或全闪存体系结构部署，可利用全闪存存储体系结构提供不少于9万IOPS/主机，或通过混合存储体系结构提供不少于4万IOPS/主机，如下图所示。
vSAN可以使用分层混合体系结构或全闪存体系结构部署
vSAN的上述体系结构可实现富有弹性的性能和容量扩展，不再需要复杂的预测和大量的前期投入，具有如下特点。
◆弹性：
按需增长或缩减
◆精细：
添加单个节点或磁盘
◆无中断：
不会导致应用停止运行
如下图所示。
vSAN富有弹性的性能和容量扩展
vSAN中的几个重要概念：
Ø
独立节点可靠阵列（RAIN）
RAIN的含义是独立节点可靠阵列，与独立磁盘可靠阵列（RAID）相对。
简单地说，RAIN意味着数据中心的环境现在可以承受vSphere主机（或主机中的组件，例如磁盘驱动器或网络接口）故障，并可继续为所有虚拟机提供完整功能。
不过，需要注意一点，即虚拟机可用性现在通过使用虚拟机存储策略按具体虚拟机逐一定义。
现在，vSphere管理员可以使用存储策略定义vSAN集群中的虚拟机能够容许多少个主机、网络或磁盘故障。
如果选择在存储策略中将可用性功能设置为零，则主机或磁盘故障肯定会影响您的虚拟机可用性。
关于RAIN需要格外注意的另一点是，如果出现故障，无需将故障节点上的所有数据迁移至集群中的其他节点。
凭借RAIN体系结构以及虚拟机存储策略的使用，虚拟机副本可保留在集群中的多个节点上。
无需将故障主机上存储的数据撤出，因为数据已存在于集群中的其他位置。
针对可用性的SAN数据存储
如上图所示，虚拟机存储对象（虚拟机主目录、VMDK、增量、交换）可以分布在vSAN集群中的多个主机和磁盘内。
虚拟机可以使用复制副本提供可用性，或使用条带提供HDD性能。
对于独立节点仅包括虚拟机的部分数据，这种分布式结构增加了原有数据的可靠性。
仲裁和副本
副本是为虚拟机指定可用性功能时创建的虚拟机存储对象实例的备份。
可用性功能决定了可创建的副本数量。
在集群中出现主机、网络或磁盘故障时，此机制可使虚拟机使用一组完整的对象继续运行。
仲裁是每个存储对象的一部分。
它们不包含数据，而仅包含元数据。
其作用是在vSAN集群中做出可用性决定时用作仲裁。
仲裁在vSAN数据存储上占用大约2MB的空间用于存储元数据。
要使某个对象在vSAN中可访问，则其50%以上的组成部分必须可供访问。
固态磁盘的作用
固态磁盘（SSD）在vSAN中做为缓存层功能时具有两个作用：
提供读缓存和写缓冲区。
这可以显著提高虚拟机的性能。
在某些方面，vSAN可以与市场上的大量“混合”存储解决方案相媲美，后者也是使用SSD和HDD存储组合以提高I/O性能，并具有基于低成本HDD存储进行横向扩展的能力。
◆读缓存的作用
读缓存可以保留经常访问的磁盘块的缓存。
这可减少缓存命中时的I/O读取延迟。
虚拟机中运行的应用实际读取的块可能并非位于运行虚拟机的同一vSphere主机上。
为解决这一问题，vSAN会在vSAN集群中的vSphere主机之间分发缓存块目录。
这使vSphere主机可以确定是否另一台主机具有不在本地缓存中的缓存数据。
如果确实如此，则vSphere主机会通过互连线路从另一台主机上检索缓存块。
如果缓存块不在任何vSAN主机中，则直接从HDD进行检索。
◆写缓存的作用
写缓存可用作非易失性写缓冲区。
事实上，通过使用SSD存储来执行写入，还可以减少写入操作的延迟。
由于写入的数据将进入SSD存储，因此自然需要确保在vSAN集群中的其他位置有数据副本。
部署到vSAN的所有虚拟机都具有一项可用性策略设置，用于确保至少有一个额外的虚拟机数据副本可用，其中包括写缓存内容。
当客户操作系统（OS）中运行的应用启动写入之后，写入的数据将被并行发送到当前主机上的本地写缓存和远程主机上的写缓存。
在确认写入前，写入的数据必须提交至上述两台主机上的SSD中。
这意味着如果某台主机出现故障，在vSAN集群中的另一块SSD上还有一份数据副本，因此不会发生数据丢失。
虚拟机将通过vSAN互连线路访问另一个vSAN主机上的数据副本。
第3章方案优势
4.1功能特性
VMwarevSAN体现了VMware软件定义存储愿景，它在全面集成的直连磁盘解决方案中纳入基于策略的控制层、以应用程序为核心的服务以及虚拟数据层。
VMwarevSAN采用分布式架构，利用SSD实现高性能的读/写缓存，并利用硬盘实现高成本效益的数据长期保存。
功能特性包括：
●与vSphere紧密集成
vSAN内置在vSphere内核中，可以优化数据I/O路径，从而提供最高级别的性能，同时最大限度地减少对CPU和内存的影响。
●全闪存或混合式体系结构
vSAN可用于全闪存体系结构中，在这样的体系结构中服务器连接的闪存设备提供缓存和数据持久性容量，以实现始终如一的超高性能级别。
或者，vSAN可用于混合式配置中，在这样的配置中服务器端闪存设备进行池化以提供读/写缓存，而服务器连接的HDD提供数据持久性。
全闪存架构支持PCI-e设备的分层：
一个写密集高持久性能层用于写和读密集的工作负载，一个经济有效的容量层用于数据持久的负载，从而减少全闪存架构的总体的开销。
vSAN可利用基于服务器端闪存设备的内置缓存最大限度地缩短存储延迟。
vSAN6.6的新优化功能可提供比以前高出最多50%的IOPS。
全闪存的vSAN能够以每GB可用容量不到1美元的成本进行部署，比竞争对手的混合超融合解决方案成本低50%以上。
●高级管理
vSANManagementPackforvRealizeOperations提供一整套可帮助管理vSAN的功能特性，包括跨多个集群的全局可见性、利用主动通知进行运行状况监控、性能监控以及容量监控和规划。
运行状况检查插件可对该管理包进行补充，用于执行包括HCL兼容性检查和实时诊断在内的其他监控。
●快照和克隆
全新的vSAN磁盘格式可实现超高效且可扩展的以虚拟机为中心的快照和克隆，支持每个虚拟机每个克隆支持多达32个快照。
●精细的无中断纵向或横向扩展
通过向集群中添加主机（横向扩展）或向主机中添加磁盘（纵向扩展，以增加容量），无中断地扩展存储容量并提高性能。
●重复数据消除和压缩
基于软件的重复数据消除和压缩功能可优化全闪存存储容量，使数据最多缩减至原来的1/7，同时最大限度减少CPU和内存开销。
●纠删码
纠删码功能最多可使可用存储容量提升100%，同时可使数据的恢复能力保持不变。
借助单奇偶校验保护或双奇偶校验保护，它能够容许发生一次或两次故障。
●vSAN加密
内置于vSAN的vSAN加密可提供集群级别的静态数据安全性，并支持包括空间效率功能（如重复数据消除和压缩）在内的所有vSAN功能特性。
vSAN加密只需单击几下即可启用，它针对合规性要求而构建，提供简单的密钥管理，并支持所有符合KMIP标准的密钥管理器（如CloudLink、Hytrust、SafeNet、Thales和Vormetric）。
●具有本地保护能力的延伸集群
在两个地理位置不同的站点间创建具有站点保护和本地保护的可靠延伸集群，并同步复制数据。
它支持企业级可用性，可确保即使整个站点或本地组件出现故障也不会丢失数据，并且几乎能够实现零停机。
用户可基于每台虚拟机设置精细保护并且可以无中断更改策略，所有成本相较于领先的传统解决方案降低50%。
●服务质量（QoS）
现在所有版本的vSAN中都提供QoS控制，可限制并监控特定虚拟机使用的IOPS，消除邻位干扰问题。
●vSAN运行状况服务
HealthService可直接通过VMwarevCenterServer提供集成硬件兼容性检查、性能监控、存储容量报告和诊断。
●iSCSI访问
vSAN存储可显示为物理工作负载的iSCSI目标。
所有核心功能仍然可以通过vCenter访问和管理。
●vSAN云计算分析
vSAN云计算分析通过提供实时支持通知和切实可行的建议，帮助确保vSAN以最佳状态运行，从而减少监控以及进行故障排除的时间。
此外，分析工具还可以利用建议的设置针对某些场景进行性能优化。
●双节点直连
通过取消双节点部署中两个服务器之间的交换机，每个站点可节省高达20%的成本。
使用交叉电缆可以简单、可靠地直接连接服务器。
●功能完备的PowerCLI
vSAN包含一整套功能完备的PowerCLIcmdlet，提供企业级自动化的便利性和可扩展性。
新的SDK和API更新通过支持RESTAPI，可提供更出色的企业级自动化。
●单一窗口管理
升级会员 