校園虛擬化數據中心建設技術方案-資料下載頁

　　

【正文】 個個獨立的服務器，它們可以通過本地硬盤啟動自己的操作系統。模塊化服務器具有四大特點，首先是部署簡單、易于維護，所有的線都連在機柜上，布線只有原來的 1/10 或者 1/20。其次是維護成本低，服務器出現問題的時候，刀片可以立即更換并馬上啟用，而塔式和機架式則不可能做到這一點。第三是節省占用空間成本和能源消耗成本，機架式服務器本身要帶電源、光驅、軟驅等一系列基礎設施，不但占用了寶貴的空間更增添了能源的消耗成本。而一個機柜中的所有刀片都能共用一套基礎設施，除了空間利用率更高之外，集中供電效率也遠比單機要高很多。在此方案中我們建議選擇思科統一計算系統(UCS)。UCS 是一個理想的虛擬校園虛擬化數據中心建設技術方案23化理想平臺，因為它減少了 I/O、CPU 和內存等的虛擬化“痛點”(painpoint)問題。刀片服務器及機箱配置：采用思科 5108 刀片服務器機箱，該機箱最多可以安裝 8 臺半寬兩路刀片服務器，由 2104XP 通過光纖連至 6120XP，每個 2104XP 有 4 個 10G 上行端口，支持 40G 帶寬，每刀片機箱安裝 2 個，共 80G 帶寬。刀片服務器選擇思科 UCS B200 M2 兩路刀片服務器，共配置 8 臺，每臺配置 2 顆 E5649 處理器，48GB 內存。采用思科 UCS 具有如下優勢：? 單一管理入口：所有服務器的配置，更改，以及 VLAN 和 VSAN 的配置和更改都在一個界面內完成，無需登陸多個管理模塊或管理服務器。同時，也是在同一個管理界面，可以監視所有服務器和統一交換平臺的健康狀況。? 便于擴展：添加新服務器時，只需簡單地將服務器插入機箱，UCSM 會自己發現新設備，并根據策略自動或手動地將服務器的網卡，HBA 或虛擬網卡配置好，并聯如相應的 VLAN 和 VSAN。? 加強故障隔離能力：所有的鏈接都是冗余的，整個系統不存在單點故障，在保證系統的簡潔性的同時，也保證了系統的安全性。 模塊化服務器的統一管理集中、全面的管理，并與統一交換平臺相結合，意味著不再需要人工配置和集成各種獨立組件，就能創建一個高效的虛擬池。思科統一計算系統能夠簡單、自動地執行將一個新服務器部署到系統中的流程，在幾分鐘內就能完成新服務器的安裝、配置并將其投入使用，而不必像傳統配置方法那樣耗費數小時乃至數天的時間。這一功能不僅有助于提高 IT 人員的生產率，而且在需要更多資源時能夠快速擴展虛擬池的能力。CiscoUCSManager 是思科統一計算系統的中樞神經系統。它從端到端集成系統組件，因此系統能作為單一邏輯實體進行管理。CiscoUCSManager 提供一校園虛擬化數據中心建設技術方案24個直觀 GUI、一個命令行界面(CLI)和一個強大的 API，因此它能單獨使用，也能與其他第三方工具集成使用。通過單一控制臺，能夠全方位管理服務器配置－系統身份、固件版本、網卡(NIC)設置、HBA 設置和網絡配置文件等，無需為個系統組件配備單獨的管理模塊。CiscoUCSManager 內嵌在兩個互聯陣列中。CiscoUCSManager 全方位配置服務器以及它在系統中的連接。它能設置或配置唯一用戶 ID(UUID)、BIOS 和固件版本；包括 MAC 地址、VLAN 和服務質量（QoS）設置在內的 NIC 配置；包括全球名稱（WWN）、VSAN、帶寬限制和固件版本在內的 HBA 配置；以及包括 VLAN、VSAN、QoS 和以太通道設置在內的上行鏈路端口配置。虛擬化使應用部署與服務器購買分離開來。當將服務器配置到虛擬池中，數據中心就成為了一個動態實體，能夠高效利用資源，靈活調整分配給物理服務器的虛擬機，以便達到效率和性能的最佳平衡。數據中心就像是一個精確調整的引擎，添加服務器就像是為引擎加油：當虛擬池中的整體工作負載增加，就需要更多服務器來保持所需服務水平。類似的，當工作負載需求降低，應該直接關閉部分服務器，藉此根據實際工作負載需要，精確控制功耗和碳排放量。服務配置文件和服務配置文件模板是大幅簡化在系統中添加新服務器這一流程的機制，能在幾分鐘而非數小時甚或數天內將新服務器添加到資源池。同樣，這個機制也能用來重新配置服務器，以便服務器能用于另一不同的資源池中。Cisco UCS Manager 全方位配置服務器以及它在系統中的連接。它能設置或配置唯一用戶 ID (UUID)、BIOS 和固件版本；包括 MAC 地址、VLAN 和服務質量（QoS）設置在內的 NIC 配置；包括全球名稱（WWN） 、VSAN、帶寬限制和固件版本在內的 HBA 配置；以及包括 VLAN、VSAN、QoS 和以太通道設置在內的上行鏈路端口配置。服務配置文件全面定義服務器及其所有設置。可使用服務配置文件來配置新服務器，或在需要時，用它來配置同一服務器的副本，以便全部軟件都能從原始服務器遷移到替代服務器，這些操作對于軟件和其許可證機制完全透明（參見圖 2） 。服務配置文件是對服務器進行全面定義，而服務配置文件模板則校園虛擬化數據中心建設技術方案25是定義如何創建服務配置文件。服務配置文件就像是課程示例，服務配置文件模板則定義課程，即定義創建服務配置文件的策略。圖 2. 服務配置文件配置服務器和網絡資源，能使服務器配置在物理服務器間移動通過激活服務配置文件模板，能夠將多個服務器進行完全相同的配置，同時又使它們能在采用唯一標識符的實例中擁有自己的身份（如 UUID、MAC 地址和 WWN） 。應用服務配置文件模板的結果就是獲得一個全面定義一個獨特服務器的服務配置文件。當一臺新服務器被添加到思科統一計算系統時，Cisco UCS Manager 能發現它并根據服務器的物理特征，自動應用相應的服務配置文件模板。借助這一功能，能夠快速、簡便地向不同虛擬池添加服務器。例如，一個虛擬池可能包括多個 64GB 主內存的服務器，這對于某類應用已經足夠，而另一虛擬池中的服務器則可能至少為 192 GB 主內存，以實現最大虛擬機密度。 Cisco VNLink 技術思科統一計算系統中的每臺服務器都通過一條或多條物理鏈路連接到互聯陣列。Cisco VNLink 技術能在單一物理鏈路上配置多條虛擬鏈路。虛擬鏈路將虛擬機中的一個虛擬 NIC (vNIC)連接到互聯陣列中的一個虛擬接口。當使用校園虛擬化數據中心建設技術方案26Cisco UCS M81KR 虛擬接口卡時，從與虛擬機連接（通過直通交換或Hypervisorbypass）的物理接口創建一條虛擬鏈路（參見圖 5） 。這使得對于虛擬機的網絡連接的管理能像管理物理服務器的物理鏈路一樣進行。雖然進出虛擬機的所有流量都通過各自不同的虛擬鏈路傳輸，但 QoS、VLAN 和訪問控制列表(ACL)等屬性能從單一管理點統一管理。虛擬鏈路在互聯陣列內部的虛擬接口處終止。一個虛擬接口與一個物理接口相關聯，這種關聯能根據需要改變。當一個虛擬機從一臺服務器移動到另一臺服務器，該 VM 的虛擬鏈路所連的虛擬接口只要簡單地與另一個物理端口建立關聯就可以了。現在，虛擬機的網絡特性也能隨它們一起在服務器間移動，不必再在多個交換層間進行復雜的協調。在互聯陣列中的虛擬接口與虛擬接口卡所支持的物理接口之間，思科統一計算系統通過硬件部署了 Cisco VNLink 技術。在使用非 Cisco UCS M81KR 接口來傳輸虛擬機網絡流量時，使用 Cisco Nexus? 1000V 系列交換機，在軟件中也能實現相同的管理簡潔性。圖 5. Cisco VNLink 技術支持每虛擬機鏈路，它們的管理和移動獨立于物理鏈路校園虛擬化數據中心建設技術方案27? 使用虛擬接口和 Cisco VNLink 技術進行聯網傳統的刀片服務器為部署虛機環境增加了不必要的成本、復雜性和風險。在大多數網絡部署中，網絡接入層被分為三個層次，很難控制網絡連接并保證其安全，增加了 VM 到 VM 聯網的延遲，難以進行高效管理：? 接入層交換機通常屬于數據中心基礎設施范疇，由網絡管理員管理，對安全和 QoS 進行高效控制。 ? 刀片服務器中的交換機增加了一個新網絡層，它們使用的處理器和特性集常常與數據中心接入層交換機所用的處理器和特性集不同。 ? 虛擬軟件廠商部署的軟件交換機占用 CPU 周期來模擬網絡硬件，其代價就是降低應用性能。這些軟交換機常常超出了網絡管理員的控制范圍，經常由服務器管理員配置。 這些環境中的接入層劃分導致的結果是，在同一刀片服務器中的虛擬機、同一機箱中的虛擬機或不同機箱中的虛擬機之間通信時，采用不同交換設備來實現 VM 到 VM 通信。很難在各層實現統一管理，尤其是在虛擬機在服務器間動校園虛擬化數據中心建設技術方案28態移動時就更為困難。思科統一計算系統將 VM 到 VM 通信所需的交換機精簡為一個互聯陣列，由此簡化、加速并保護了交換。這種方法為系統中的所有網絡通信提供了單一控制和管理點（參見圖 4）：? 單一接入層交換機，即 Cisco UCS 6100 系列互聯陣列，支持虛擬機間的所有網絡流量傳輸，而無論虛擬機位于何處，為網絡流量提供了單一控制和管理點。 ? 無需在刀片中部署交換機，而是使用 Cisco UCS 2100 系列陣列擴展模塊，它邏輯上是互聯陣列的一部分，將所有流量從刀片服務器傳輸到上游互聯陣列。 ? 無需使用軟件交換機，虛擬機直接連接到物理 NIC，采用直通交換或采用 Hypervisorbypass 技術對其進一步加速。此技術由支持導向 I/O的 Intel 虛擬化技術提供。 圖 4. 思科統一計算系統提供了單一控制和管理點，不再劃分網絡接入層? 采用 Cisco UCS M81KR 虛擬接口卡的 Cisco VNLink 技術當服務器配置了 Cisco UCS M81KR 虛擬接口卡時，思科統一計算系統能發揮最大功效。這些卡采用靈活配置的 I/O，使 Cisco UCS Manager 能創建多達128 個（其中 8 個預留，供系統使用）以太網 NIC 或光纖通道 HBA 的任意組合，其身份（MAC 地址和 WWN）可動態編程。這個虛擬接口卡提供了足夠的接口，保證每個虛擬機都能擁有一個或多個專用物理接口，因此不再需要虛擬軟件層面校園虛擬化數據中心建設技術方案29的交換。Cisco UCS Manager 與 VMware vCenter 軟件共用，能夠協調虛擬機及它們直接與之通信的接口的創建和移動。Cisco UCS Manager 中的端口配置文件定義了虛擬機所使用的 NIC 配置，在創建 VM 或將 VM 移動到另一服務器時，靈活地引導管理器配置虛擬機所需的接口。端口配置文件的名稱與 VMware ESX 服務器中的端口組名稱相對應。當 VMware ESX 服務器希望創建一個新虛擬機或設置虛擬機移動的目的地時，它將端口組名稱告知虛擬接口卡。虛擬接口卡向Cisco UCS Manager 詢問具有相同名稱的端口配置文件，然后虛擬機就能使用預期的設備來連接網絡。 總結服務器虛擬化為世界各地的數據中心帶來了眾多優勢，但同時它也向數據中心提出了挑戰。如果有統一的 I/O 配置和足夠的帶寬，在每臺物理服務器上支持大量 VM，則資源池的管理會較為容易。資源池將能更快速地應對迅速變化的業務情況和工作負載，新服務器資源的添加能在幾分鐘內完成，然后設置并投入使用。而無需通過數小時甚或數天繁瑣、耗時且易于出錯的人工配置，來準備服務器及其接口、固件和設置。通過平衡 CPU 處理能力和經濟高效的內存配置使虛擬機密度提高時，就能夠更輕松地實現服務器虛擬化的經濟優勢。最后，在統一了網絡接入層，并以相同方式對待虛擬機鏈路與物理服務器鏈路時，能夠更高效、更安全地管理虛擬環境，并獲得更出色的 QoS。思科統一計算系統通過下一代數據中心平臺解決了上述挑戰。此平臺將計算、網絡、存儲訪問和虛擬化統一到一個綜合系統中，進行集中管理，并使用VMware ESX 服務器等虛擬化軟件進行協協調。該系統在一個萬兆以太網統一陣列中集成了企業級服務器，提供了虛擬機和虛擬化軟件所需的 I/O 帶寬和功能。思科擴展內存技術為高度虛擬化所需要的大內存提供了一種極為經濟的配置方法。最后，思科統一計算系統將網絡訪問層集成為一個能輕松管理的實體，在此實體中，能像物理鏈路一樣配置、管理和移動虛擬機鏈路。思科統一計算系統繼承了思科長期以來的優秀創新傳統，在架構、技術、合作關系和服務方面都進行了出色創新。校園虛擬化數據中心建設技術方案30思科 UCS 與傳統刀片對比：編號 項目 傳統服務器 特點 思科 UCS 特點1 本地硬盤 本地硬盤 啟動速度慢、不可靠、資源浪費 SAN BOOT 啟動速度快、可靠、按需分配資源2 網絡 I/O 千兆網卡 網卡數量少、捆綁I/O 性能低 雙萬兆 CAN卡 可任意虛擬網卡和 HBA卡數量、I/O 有保證3 無狀態計算能力 不具備 不具備 具備 物理服務器只負責計算4 備件更換響應 響應慢重裝 Vmware 的 ESX系統、重新配置網絡、重新配置存儲、重新登陸 ESX 配置相關的網絡環境和存儲環境。快速響應 直接更換物理備件，開機即可。5 內存擴展能力 內存擴展有限 1CPU 對應 12 個插槽 具備內存擴展技術 由一個 CPU 管理 12 個內存槽，提高到 48 個。6 管理功能 需要專門的KVM 操作、安裝系統需要現場 網絡“KVM” 所有的一切操作皆通過網絡完成7 擴展能力 不具備全局擴展能力 無統一管理設備，無法全局擴展利用思科6100 管理