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以自身獨有的分散式檔案系統為基礎,結合虛擬化平臺,Nutanix將企業IT環境所需的運算與儲存資源,凝縮在NX-3050這臺2U、4節點的應用伺服器中,用戶可選擇搭配VMware、微軟Hyper-V或KVM等3種虛擬平臺,以VM為核心來配置與運用硬體資源,並能藉由Scale-Out擴充能力,一次以一個節點為單位逐步擴展效能與容量。

可快速完成IT基礎設施的建置

Nutanix稱NX系列應用伺服器是虛擬計算平臺(Virtual Computing Platform)產品,我們可以理解為這是在一個設備平臺上,提供了IT應用所需的計算與儲存資源,並且是透過虛擬平臺Hypervisor以VM的型式來配置與運用硬體資源。這種將計算、儲存等基礎設施功能融合於一臺設備、並以VM為中心來提供應用需求的產品,便是典型的超融合基礎架構(Hyper-Converged Infrastructure)。

NX應用伺服器出廠時,可按用戶需求由Nutanix原廠或經銷商協助完成基本的叢集設定與Hypervisor部署,用戶端只需花費少許時間進行基本環境參數設定,很快便可開始使用NX系列應用伺服器,以VM型式向前端使用者交付需要的資源。

除了以VM型式提供資源外,Nutanix應用伺服器還可透過底層的分散式檔案系統,提供跨節點資料鏡像、分層儲存,以及壓縮、重複資料刪除、快照、Clone與遠端複製等功能,用戶無需另外尋找第三方解決方案,依靠Nutanix應用伺服器本身,便能提供企業儲存必要的資料保護、I/O加速與資料服務功能。

提供多樣化的產品組合

Nutanix提供了多種軟、硬體組態產品組合,硬體部份包括NX-1000、NX-3000、NX-6000、NX-7000、NX-8000與NX-9000等一共6個應用伺服器系列,所有機型都是採用2U高度機箱,其中1000與3000系列是2U/4節點的高密度組態,6000與9000系列是2U/雙節點,至於7000與8000系列則是2U/單節點的組態。

無論哪一個NX應用伺服器系列,核心都採用相似的二路伺服器節點組態、SSD+硬碟的混合儲存配置,以及用於管理與資料傳輸的GbE或10GbE網路埠,但各系列分別針對了不同的應用面向,而有不同的組態配置。

如1000與3000列是高運算密度型,在一個2U機箱中可提供4個節點、一共24~80個處理器核心;6000系列是採用4TB硬碟的高儲存容量型,可提供比其他系列高出2~4倍的容量密度;採用全固態儲存配置的9000系列是高I/O效能導向型;採用每組機箱單節點設計的7000系列擁有安裝擴充介面卡的充分空間,可選配GPU卡,是針對高效能運算應用的款式;同樣是每個機箱單節點的8000系列,則是兼具高規格處理器與大儲存容量組態,強調郵件應用的款式。透過底層的分散式檔案系統,用戶可在一個叢集中混用不同系列的NX伺服器。

軟體方面則分為入門版(Starter)、專業版(Pro)與旗艦版(Ultimate)等3個等級的授權,入門版是針對沒有跨遠端多站點應用需求的小規模機房環境,叢集規模有12個節點的上限,只提供VMware與Hyper-V兩種Hypervisor的選擇,省略了幾項分散式資料處理與資料保護功能,也沒有可跨叢集的中央管理平臺。

專業版與旗艦版的叢集規模沒有限制,Hypervisor部份增加了KVM平臺的選擇,還多了跨節點分散式壓縮與重複資料刪除功能、更完整的資料保護機制,以及可管理多個叢集環境的中央管理平臺。至於專業版與旗艦版間的區別,在於後者有更高階的資料保護與高可用性功能(如多站點災難備援、跨遠端高可用性),以及更完整的資安防護(叢集群組登入保護、結合實體安全卡的雙重身分認證)。

採用無SAN、無RAID的叢集架構

在傳統IT架構中,無論是實體或虛擬環境的應用,後端都必須透過SAN架構來提供必要的儲存擴展性與共享應用能力,並透過RAID來提供資料可用性,然而面對新的應用趨勢,SAN與RAID架構都日漸顯得力不從心,於是Nutanix另闢蹊徑,改為透過分散式檔案系統跨多個節點組成叢集,既能提供擴展能力與資料保護能力,又沒有傳統SAN與RAID架構的問題。

Nutanix應用伺服器硬體方面採用的是標準的x86伺服器,每套應用伺服器本身就是一臺獨立、完整的系統,後端並不需要介接任何外部儲存設備,而是藉由底層的Nutanix分散式檔案系統(Nutanix Distributed Filesystem,NDFS)將伺服器節點組成叢集,提供必要的擴展性與資料保護能力。

分散式檔案系統的特性,在於可協調叢集中的多個節點共同執行讀寫作業,藉此提供高效能、可用性或負載平衡等功能。NDFS是基於Apache Cassandra分散式資料庫管理系統所建構的分散式檔案系統,核心元件是部署在每個節點上的控制器虛擬機(Controller VM,CVM)軟體元件,每個Nutanix叢集中的節點都部署了Hypervisor與1臺CVM,Hypervisor上所有前端VM對底層儲存裝置的存取,以及各節點間的通信,都是透過CVM來執行。Nutanix提供了3種版本的CVM,分別對應vSphere、Hyper-V與KVM等3種Hypervisor。

每個節點上的CVM元件,是以直通(passt-hrough)方式來控制底層的磁碟控制器與磁碟裝置,不透過任何硬體RAID或軟體RAID的中介,而是藉由NDFS檔案系統,來提供資料可用性與失效回復功能,還能提供快照、Clone、遠端複製等各式各樣的資料服務。

這也就是說,透過NDFS,Nutanix直接利用伺服器節點的本機磁碟,便能建構出滿足企業IT儲存所需可用性、效能、擴充性與資料服務的儲存空間,因而免除了在後端介接SAN儲存設備的需求,藉此把儲存功能「融合」到伺服器節點之內,從而實現基礎架構的「超融合」。

透過叢集提供充份擴充能力

NDFS允許的最小叢集是3個節點,各節點的儲存裝置共同組成一個儲存池,可以一次一個節點的方式來擴充節點數量,藉此線性地提高運算效能與儲存容量,最大節點數沒有上限,建議的最大叢集規模是64節點。藉由叢集方式,可利用每個節點的本機儲存裝置組成PB等級的儲存空間,而無需使用外部SAN儲存設備。

這種由各節點本機磁碟裝置組成的叢集儲存池,不僅能提供充分的容量擴充能力,也可節省成本,也因少了SAN網路這個環節,與VM間存取延遲也更短,再結合NDFS內含的SSD分層儲存與快取機制,仍可提供相當不錯的I/O效能。

利用叢集實現高可用性

透過NDFS檔案系統將多個伺服器節點組成叢集,一個重要目的是提供資料保護能力,在Nutanix叢集中建立供VM使用的儲存區時,可透過設定複製因子(replication factor,RF)來確保資料可用性,系統預設的複製因子數值是2,這代表前端VM對儲存區的所有寫入I/O,都會被CVM複製2份,一份寫入該VM所在的節點,另一份則分散寫入到叢集另一節點中。若叢集中有5個以上節點,便可使用RF3設定,將每筆寫入I/O複製3份分散到3個節點中存放。

所以,若發生單一節點失效,不會影響到Nutanix叢集的資料可用性,NDFS會從剩餘完好的節點中重新複製回資料。NDFS能藉此提供類似RAID的資料保護能力—RF2可容許叢集損壞1個節點,RF3則容許損壞2個節點,但又能避免傳統RAID資料重建負載過重、導致效能低落與耗時過長問題—NDFS的寫入I/O複製作業是分散式,除VM所在節點會有一份完整的寫入I/O外,其餘寫入I/O的複本會自動分散複製到其餘各節點上,而不會集中在某個節點上。

當VM所在A節點損壞時,先透過Hypervisor的HA機制在叢集另一臺B節點上重啟該VM,接下來NDFS將自動從叢集剩餘完好節點C、D、E…中,將該VM的複本資料複製到節點B位置,資料重建複製作業是分攤給所有完好的節點來進行,因而大幅減輕了資料重建的負載問題。

具有豐富的進階功能

除了擴充性與可用性外,NDFS另外一大特色,是內含了多種進階資料服務,包括用於提高資料存放空間效率的Thin Provisioning、即時壓縮與重複資料刪除,用於為VM建立複本的快照與Clone,以及用於資料保護的遠端複製等功能。

NDFS的即時壓縮分為單一節點上的Inline壓縮,以及可跨多節點的MapReduce兩種;重複資料刪除也分為單一節點的Elastic重複資料刪除,與跨節點的MapReduce重複資料刪除兩種,要擁有Pro版以上軟體授權,才能使用MapReduce壓縮與重複資料刪除。

NDFS的快照與Clone是一體兩面,Clone就是可允許讀寫的快照,值得ㄧ提的是NDFS的快照與Clone都是VM層級的,不像一般儲存端的快照是LUN層級的。NDFS另外還提供一種利用叢集間分散式快取建立的Shadow Clone,可以改善VDI之類環境、以同一來源VM的多個Clone複本提供前端用戶存取的效能。

 

透過專屬工具執行初始安裝與管理

Nutanix應用伺服器的本體是一臺標準的x86伺服器,需透過專屬的Nutanix Foundation部署工具,為伺服器各節點安裝NOS作業系統與Hypervisor軟體、並設定叢集,才成為完整的Nutanix應用伺服器,應用伺服器交付到客戶環境時,用戶只需設定基本環境參數便可開始使用。

一般情況下,Nutanix Foundation部署程序是由原廠或經銷商認證過的工程師來執行,無需用戶介入,Nutanix也提供了認證培訓,可讓客戶自行執行Nutanix Foundation部署程序。

Nutanix Foundation是一個在Oracle VirtualBox中執行的CentOS虛擬機器,搭配預先備妥的Nutanix NOS作業系統ISO檔,以及Hypervisor的ISO檔,來進行Nutanix伺服器的建置。安裝前先找一臺PC作為部署平臺,在這臺PC上以VirtualBox執行Nutanix Foundation這臺VM,設這臺VM的IP位址與磁碟空間,然後把NOS作業系統與Hypervisor ISO檔匯給這臺VM,便可開始部署程序(KVM已內含在NOS ISO檔中,只有vSphere與Hyper-V需另行準備ISO檔)。

接下來,我們需先透過瀏覽器,登入Nutanix Foundation的網頁式入口介面,系統會自動從網路上找到尚未初始設定的NX應用伺服器節點。利用Nutanix Foundation網頁入口介面為每個節點設好IP位址、要安裝的ISO檔類型後,系統便會自動為每個節點安裝好Hypervisor與Nutanix的CVM,並在這些節點上建立叢集。

完成系統安裝後,接下來便可登入NX應用伺服器的Prism網頁控制臺介面,依照選用的Hypervisor型式,在叢集的儲存池中建立容納VM的儲存區(如vSphere是NFS datastore、Hyper-V是SMB datastore)。

設好供Hypervisor使用的儲存區後,用戶便可透過Hypervisor管理工具開始在NX伺服器上建立VM,也能透過Prism管理控制臺監控系統狀態或執行快照、Clone等進階資料服務功能。

 

透過Nutanix Foundation工具,迅速完成系統部署

NX系列應用伺服器的部署,是透過Nutanix Foundation工具來進行,透過預先備妥的NOS作業系統與Hypervisor的ISO檔,便可一次向多個節點自動部署Hypervisor與執行NOS作業系統的CVM,同時也會設好各節點的IP位址,並把這些節點組成叢集。

 

提供Prism網頁控制臺介面

Prism是一個HTML 5網頁控制臺,分為管理單一叢集的Prism Element,與管理多叢集環境的Prism Central兩種版本,不僅可監控、設定NX伺服器的硬體組態,也可深入到VM層級,監控個別VM的運行狀況與效能,還能透過這個介面,執行NDFS檔案系統內含的各式進階資料服務功能。

 

結合重複資料刪除與即時壓縮,提高儲存效率

Nutanix伺服器所基於的虛擬化環境,存在著大比例的重複資料現象,因此Nutanix的NDFS檔案系統特別整合了壓縮與重複資料刪除兩種類型的資料縮減技術,可大幅減少各VM間大量重複資料的儲存空間耗用。

 

內建VM層級快照,可提供靈活的資料保護應用

Nutanix的NDFS檔案系統內建了ROW(redirect-on-write)式快照,透過Prism管理控制臺建立資料保護政策,便可以個別VM、或多臺VM構成的一致性群組為單位,按排程自動為VM建立快照複本。

 

廠商資訊

●      原廠:Nutanix

●      代理:笛雅科技/(02)2760-1766,精誠資訊/(02)7720-1888

 

NX-3050的硬體組態

NX-3050是Nutanix NX系列應用伺服器中的高運算密度型,2U機箱內容納了4個伺服器節點,每個節點含有2顆E5-2650v2處理器與128或256GB記憶體,機箱面板則安裝了24臺磁碟,含8臺400GB SSD與16臺1TB硬碟,每個節點分別配置了2臺SSD與4臺硬碟。

每個節點所轄的SSD與硬碟中,4臺硬碟是資料儲存用,2臺SSD中有1臺是用於執行CVM與存放metadata的開機/metadata用SSD,另1臺是資料儲存用。NX-3050的SSD與硬碟全都是SATA介面,不過藉由SSD分層儲存架構與SSD快取,仍能提供相當高的I/O效能。

在網路傳輸方面,每個NX-3050節點都含有2個10GbE埠、2個GbE埠與1個10/100M規格的IPMI埠,搭配Hypervisor內的2組虛擬交換器運作。以搭配ESXi時為例,2組vSwitch中,其中一組為vSwitchNutanix,專供CVM與ESXi主機間通訊使用,為純粹的節點內部通訊,沒有鏈結實體網路埠;另一組vSwitch0則用於vCenter遠端管理,HA、vMotion、vCenter等跨節點作業,以及所有VM的傳輸使用,鏈結到實體網路埠。

NX-3050出廠時預設是以其中1個10GbE埠,作為與vSwitch0鏈結的主要傳輸通道,所有遠端管理、跨節點的HA或vMotion作業,以及Nutanix叢集各節點間的I/O資料複製,都是透過這個埠來傳輸。另1個10GbE埠則為Standby,至於2個GbE埠,則是作為所有10GbE都失效時的備用。

 

可彈性擴展節點規模的叢集架構

NX-3050在2U機箱內容納了4個伺服器節點,依照Nutanix原廠規格,每個NX-3050節點可以運行多達100臺VM(實際數量視VM的工作負載而定),為了滿足資料可用性要求,一個Nutanix叢集至少需要3個節點,最大節點數量則沒有限制。建置了最基本的叢集之後,接下來用戶可以一次一個節點的方式,逐步擴充叢集的規模。NX-3050可與Nutanix其他NX系列伺服器混搭,組成叢集(NX-9000除外)。

 

NX-3050的網路傳輸埠配置

為確保資料可用性,在每個節點中,前端VM寫入底層儲存池的每筆寫入I/O,都會同步複製到另外1或2個節點上,確保任一節點失效時,其他節點還保有資料複本,不過這種跨節點複製作業,也產生了龐大的傳輸流量需求,因此NX-3050預設以10GbE網路作為基礎網路。每個節點都含有2組10GbE埠(1)、2組GbE埠(2)、1組IPMI埠(3),系統預設以其中1組10GbE埠作為主要傳輸埠,其餘1組10GbE埠與2組GbE埠則是作為備援。

 

NX-3050的伺服器節點組態

每個NX-3050伺服器節點,都是一臺二路Xeon E5伺服器,含有2顆2.6GHz的E5-2650v2處理器與16個記憶體插槽,可提供16個Ivy Bridge處理器核心,搭配128或256GB記憶體的運算資源。

實際運交到用戶手上時,每個伺服器節點都會安裝好用戶選擇的Hypervisor平臺軟體,以及Nutanix的CVM控制器虛擬機,用戶只需設定基本環境參數就能啟用系統。

 

 


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