伺服器虛擬化環境已經相當普及,但是,想要在這之上導入更多進階應用,並且以更快的速度部署完成,例如桌面虛擬化/VDI、私有雲環境架設,仍有相當大的難度要克服,因此,融合基礎架構(Converged Infrastructure)和超融合基礎架構(Hyper-Converged Infrastructure)因應而生。

其中,前者強調彈性的軟硬體規格選擇,可提供這類方案的公司幾乎都是大型系統廠商,例如HPE、IBM、Dell等,或是由多家公司合作的方案,像是EMC、Cisco與VMware合組的VCE、Cisco與NetApp合推的FlexPod。

後者則以高度整合的特色自居,相關廠商眾多。有Nutanix、SimpliVity等新創公司,上述系統廠商也能提供;另外,也有以伺服器虛擬化平臺廠商所主導的廠商聯盟,例如VMware主導,並由多家伺服器硬體廠商各自推出的Hyper Converged Software整合方案(之前稱為EVO:RAIL),以及Virtual SAN Ready Nodes。最近,Cisco也加入超融合基礎架構市場的戰局,基於該公司的UCS伺服器運算平臺設備,推出了一套名為HyperFlex Systems的產品,用戶可基於簡易的政策,自動管理橫跨網路、運算、儲存等三者的IT基礎架構資源,而這套解決方案的出現,也將擴充Cisco對於軟體定義式基礎架構的產品應用藍圖。

對於現有超融合基礎架構面臨的種種限制,例如處理效能、使用彈性與管理效率的嚴重不足,HyperFlex Systems試圖結合Cisco自有的UCS伺服器、軟體定義網路與應用中心基礎架構(ACI)的連網技術,以及另一家Springpath公司的軟體定義儲存產品。

Cisco HyperFlex Systems的軟硬體架構,以及底層對應的設備機型示意。
HX Data Plaform是軟體層,在這之上是Hypervisor與資料平臺的控制器,然後更上層才是虛擬機器。
底層是由HX220c、HX240c與B200所組成。

Cisco HyperFlex Systems的架構,可分為管理層、虛擬層、伺服器層、網路層(由上到下)。
在管理層當中,Cisco提供程式,以外掛方式整合在vSphere Web Client。
虛擬層可執行虛擬機器、容器與裸機型態的工作負載。
伺服器層可結合機架式伺服器與刀鋒伺服器,建立混合兩種形態伺服器系統的叢集。
網路層是由UCS 6200系列的Fabric Interconnects網路交換器來串連,提供整合的Fabric網路。

以次世代的超融合基礎架構為號召

在部署時間上,Cisco強調HyperFlex可做到極快的環境建置速度,號稱可在幾分鐘內完成設定,而且對於運算、網路、儲存容量的資源需求,皆能個別隨需擴充,不會彼此相互牽制。

對於整體環境的資料管理服務,HyperFlex內建快速的一對一複製,以及不干擾系統運作的快照,此外,還搭配持續執行的線上重複資料儲存與壓縮功能,最高可節省80%的儲存容量。

比起現行同類型產品,Cisco強調HyperFlex具有成本和效能上的優勢——在總體持有成本上,該方案可再壓低30%,同時,效能可超出40%,儲存資料縮減率最高可達到80%,這麼一來,將有助於該公司拓展超融合架構適用的工作負載類型。

與市場上現有的超融合基礎架構產品相比,Cisco強調,HyperFlex是從頭開始設計的解決方案,並非基於以本機伺服器為主要即時寫入位置的舊有檔案系統,而是針對分散式、可橫向擴展的儲存系統,所發展出來的,同時,這裡的檔案系統採用結構化的方式來進行資料記錄;而且,同樣都是在線上執行重複資料刪除的情況下,HyperFlex所需的效能較低,不會影響整體系統;對於伺服器所搭配的快閃儲存媒體,在HyperFlex環境下,也在存取資料的過程中,提供較高的耐用度,盡可能地延長固態硬碟的使用壽命。

HyperFlex HX Data Platform將資料的快取與持續儲存的方式加以拆分,區分為基於SSD與快取層,以及基於傳統硬碟的容量層,若要擴充硬碟的效能與快取,可以各自進行,不會有彼此相依綑綁的限制。
圖中,我們可以看到讀、寫的快取是分開的,而且讀取的快取作業中,又可細分為第一層記憶體快取與第二層的SSD快取。

提供3種硬體機型的選擇,對應不同工作負載與擴充需求

就實際產品的型號而言,HyperFlex Systems目前提供3種機型:1U尺寸的HX220c M4、2U尺寸的HX240c M4,以及HX240c M4搭配UCS B200 M4刀鋒伺服器。值得注意的是,企業若要建置這套超融合基礎系統,最少需購買3臺同樣機型的節點組成叢集,最大可擴充至8臺節點。

以HX應用設備組成叢集環境,Cisco提供三種組態選擇。
若企業使用規模很小,可以採用HX220c節點的叢集組態,這種方案較適合VDI和遠距或分支辦公室。
一旦企業的資料處理量較大,需要於業務應用系統,以及系統測試與開發,可以採用HX240c節點的叢集組態。
如果是要用在運算資源需求較高的應用系統或VDI,HyperFlex Systems提供混合式組態,企業可以搭配HX240c節點的叢集,以及B200刀鋒伺服器。

以HX240c M4所組成的叢集而言,由於每臺可搭配23臺1.2TB容量的12Gb SAS硬碟,因此,若以8節點的配置來說,整個HyperFlex Systems叢集最多可提供220TB的儲存空間。(雖然該款節點前端面板有24個硬碟插槽,但其中1個是放置1臺1.6TB的固態硬碟,供軟體定義儲存環境作為快取層之用)。

若從Cisco目前公布的規格資料來看,HX220c M4的硬體本身就是UCS系列伺服器的C220 M4,而HX240c M4則是C240 M4——就命名方式來看,產品型號冠上HX,然後把C開頭改成c結尾。

雖然HX系列機型名稱不同,但安裝與服務方式都與UCS同款伺服器一樣。就叢集的部署來說,HX240c M4還特別支援混合式組態,也就是上述搭配UCS B系列刀鋒伺服器的機型,可藉這種高密度、模組化的伺服器,針對整個叢集能支配的運算資源,加以擴充,避免占用更多機架空間。

在這種混合式組態下,對於HyperFlex Systems的每個邏輯節點而言,最多可運用4顆處理器(HX240c M4節點的2顆 + UCS B200伺服器的2顆)。

HX220c與HX240c的硬體規格比較。看得出來,兩者差異在於機箱大小、硬碟容量,以及是否可延伸搭配刀鋒伺服器。

搭配Springpatch的軟體定義儲存平臺,以及Cisco的UCS Fabric Interconnects交換器

若從HyperFlex System的運作架構來看,這些UCS伺服器預載了伺服器虛擬化平臺,以及Cisco HyperFlex HX Data Platform Software,用戶可藉此獲得一套整合好的軟體定義運算與儲存環境。

存取Hypervisor時的所有資料讀取與寫入請求,都由HyperFlex HX Data Platform控制器來處理,因此控制器能夠協調所有來自虛擬機器的I/O作業
與。這是因為,資料平臺控制器已經整合了2套VMware ESXi軟體安裝套件(IO Visor和VAAI),因此可以指揮ESXi執行相關功能,例如,虛擬機器的資料可以切割、分散存放到不同節點上。

目前,HX220c M4和HX240c M4所預載的Hypervisor軟體,是VMware vSphere 6.0(伺服器內部配置了2張64GB容量的SD記憶卡,供系統開機之用,當中存放了VMware ESXi)。而HyperFlex HX Data Platform Software這套軟體,最新版本已發布到1.7版,支援的伺服器虛擬化平臺,主要是vSphere的5.5版和6.0 Update1版。此外,HyperFlex 本身也具有自動化的叢集組態設定能力,Cisco在此提供了UCS服務描繪範本,可加快整體基礎架構環境的建置速度。而就系統管理的應用來說,IT人員可透過外掛在vCenter網頁用戶端介面的程式,來集中管理HyperFlex資料平臺,以及其中的UCS系列節點伺服器與網路交換器。

想要管理HyperFlex Systems的環境,IT人員可透過熟悉的vCenter網頁介面vSphere Web Client來操作,無需切換到其他網頁介面。若軟體定義儲存環境的使用出現警示,也可以和ESX伺服器虛擬化環境,一同在vSphere Web Client當中檢視。
如果管理者想要在HyperFlex Systems當中,自動執行某些功能,能以命令列方式操作。

負責提供儲存虛擬化功能的HX Data Platform軟體,也透過外掛程式的方式整合到vSphere Web Client,管理者可在單一操作介面上,檢視目前叢集環境下的儲存容量與效能狀態使用趨勢。

在底層硬體的部分,HyperFlex Systems除了仰賴HX系列設備作為節點伺服器,也要搭配UCS 6200系列的Fabric Interconnects網路交換器,透過10Gb/FCoE統合式Fabric網路環境,協助節點之間彼此相互連結、溝通,可支援20 Gbps的Fabric網路流量。

以目前的HyperFlex Systems配置而言,Cisco搭配的是48埠交換器UCS 6248UP,該款設備內建32個支援10GbE與FCoE網路的SFP+埠,另外16埠則需搭配擴充模組。

以實體設備來看待的Cisco HyperFlex Systems整體架構。其中HyperFlex系統管理外掛程式與UCS管理的外掛程式,都可以整合在vSphere Web Client當中。
左側是由UCS 6200系列交換器所組成的網路層,右側是HX220c M4與HX240c M4的叢集,中間是刀鋒伺服器,能與HX240c M4的叢集組成混合式的超融合基礎架構環境。

圖中是以HX240c M4節點組成的叢集,我們可以看到2臺UCS 6200交換器彼此連接,每臺HX240c M4也融合在一起,用戶還可選購Nexus 9000系列交換器,即可組成虛擬網路埠通道(Virtual Port Chacnnel,vPC)。在這些之上,則是各種系統管理服務,像是vCenter,以及AD、DNS、DHCP等。

在Cisco的超融合基礎架構未來的藍圖當中,計畫支援更多類型的Hypervisor,以及Container容器與裸機部署;儲存應用上,Cisco也想支援更多種環境,像是檔案、區塊、物件等網路儲存型態,以及大資料應用所普遍支援的Hadoop。
在系統管理方面,Cisco也將提供開放API,並支援自動、聰明的管理機制。

產品資訊

●原廠:Cisco(02) 8758-7100

●建議售價:廠商未提供

●節點伺服器機型:HX220c M4、HX240c M4、HX240c M4 + UCS B200 M4

●叢集規模:3臺到8臺節點

●系統軟體: HyperFlex HX Data Platform Software,支援VMware vSphere 5.5 ,6.0 update 1

●管理介面:UCS Manager與vCenter plugin

 

 

 

 

 

 


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