超融合架構(gòu)在傳統(tǒng)架構(gòu)云平臺(tái)中的集成方法的研究與實(shí)現(xiàn)

王志杰，馮韶華，鐘 杰，王 洋

（酒泉鋼鐵<集團(tuán)>有限責(zé)任公司信息自動(dòng)化分公司 甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

1 引言

企業(yè)傳統(tǒng)SAN融合架構(gòu)云平臺(tái)采用服務(wù)器、光纖交換機(jī)、集中存儲(chǔ)的方式構(gòu)建而成[1]。傳統(tǒng)架構(gòu)云平臺(tái)采購(gòu)運(yùn)維成本較高，橫向擴(kuò)展能力較差，傳統(tǒng)架構(gòu)云平臺(tái)適用于數(shù)據(jù)可靠性要求高、計(jì)算性能適中、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量較低的信息系統(tǒng)。對(duì)于數(shù)據(jù)可靠性及計(jì)算性能要求低、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大的信息系統(tǒng)適用性相對(duì)較差。目前絕大多數(shù)企業(yè)均是采用此種架構(gòu)的云平臺(tái)。

超融合基礎(chǔ)架構(gòu)為企業(yè)傳統(tǒng)架構(gòu)云平臺(tái)的擴(kuò)容提供了新的解決方案，為傳統(tǒng)架構(gòu)云平臺(tái)拓展提供了新選擇。傳統(tǒng)架構(gòu)云平臺(tái)的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源是分離的，服務(wù)器通過(guò)SAN交換機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備連接獲取存儲(chǔ)資源。超融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一融合，每一臺(tái)超融合節(jié)點(diǎn)單元可同時(shí)提供計(jì)算資源和存儲(chǔ)空間[2]。超融合架構(gòu)直接將存儲(chǔ)分散部署到每臺(tái)PC服務(wù)器上，在服務(wù)器上部署了快速的閃存盤(pán)和大容量服務(wù)器硬盤(pán)，來(lái)應(yīng)對(duì)系統(tǒng)高IO需求和大容量存儲(chǔ)的需要，并且大量存儲(chǔ)資源由服務(wù)器硬盤(pán)提供。超融合基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺(tái)是未來(lái)企業(yè)發(fā)展必然選擇的趨勢(shì)。

與傳統(tǒng)SAN架構(gòu)云平臺(tái)相比，超融合架構(gòu)采購(gòu)運(yùn)維成本較低，橫向擴(kuò)展能力強(qiáng)，擴(kuò)容更加靈活，與傳統(tǒng)架構(gòu)云平臺(tái)形成互補(bǔ)。隨著信息化建設(shè)的快速推進(jìn)，信息化需求也在發(fā)生變化，企業(yè)云平臺(tái)也需要建設(shè)多樣的架構(gòu)來(lái)靈活滿足各種資源需求，在部署的不同架構(gòu)基礎(chǔ)上，根據(jù)項(xiàng)目和系統(tǒng)特點(diǎn)提供不同的信息資源服務(wù)。

根據(jù)云平臺(tái)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，很多擁有傳統(tǒng)SAN架構(gòu)平臺(tái)的企業(yè)，必然會(huì)升級(jí)到超融合架構(gòu)要集成在傳統(tǒng)架構(gòu)云平臺(tái)中，但是基于成本以及現(xiàn)有業(yè)務(wù)考慮，傳統(tǒng)SAN架構(gòu)對(duì)于大多數(shù)企業(yè)不能全部淘汰重新按照超融合架構(gòu)進(jìn)行部署。因此大多數(shù)企業(yè)的做法是需按照傳統(tǒng)架構(gòu)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)超融合架構(gòu)，設(shè)計(jì)過(guò)程既要考慮超融合架構(gòu)與傳統(tǒng)架構(gòu)的集成和兼容性，又要考慮超融合架構(gòu)的原生完整性，不能影響超融合原生的升級(jí)及擴(kuò)容。超融合架構(gòu)云平臺(tái)在傳統(tǒng)架構(gòu)云平臺(tái)中的集成方法的研究與實(shí)現(xiàn)需要對(duì)超融合架構(gòu)物理網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接與超融合架構(gòu)分布式虛擬交換機(jī)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

2 超融合架構(gòu)物理網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本企業(yè)在將超融合架構(gòu)在傳統(tǒng)架構(gòu)云平臺(tái)中的集成過(guò)程中，將VXRAIL超融合原生的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)是使用超融合一體機(jī)自帶的四口萬(wàn)兆網(wǎng)卡（服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口0、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口1、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口2、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口3）。其中服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口0、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口1兩個(gè)端口分別連接兩臺(tái)千兆交換機(jī)（交換機(jī)1的1端口與交換機(jī)2的1端口），通過(guò)共用端口的方式實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)的管理、虛擬化內(nèi)核、虛擬局域網(wǎng)流量分布功能；服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口2、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口3分別連接以上兩臺(tái)千兆交換機(jī)（交換機(jī)1的2端口與交換機(jī)2的2端口），實(shí)現(xiàn)VSAN的流量分布功能。按照傳統(tǒng)的架構(gòu)模式，管理、業(yè)務(wù)、VSAN分離、流量均衡分布4個(gè)功能與交換機(jī)端口存在強(qiáng)耦合關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)流量必須通過(guò)特定的交換機(jī)端口?；诖朔N架構(gòu)，存在網(wǎng)絡(luò)流量無(wú)法從云平臺(tái)監(jiān)控，流量帶寬不可視，無(wú)法進(jìn)行管理，并且網(wǎng)絡(luò)流量沒(méi)有達(dá)到負(fù)載均衡的效果，對(duì)云平臺(tái)造成極大的資源浪費(fèi)。

在新架構(gòu)設(shè)計(jì)中，超融合一體機(jī)除原來(lái)自帶的四口萬(wàn)兆網(wǎng)卡（服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口0、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口1、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口2、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口3）外，還需要新增兩塊萬(wàn)兆網(wǎng)卡。其中1塊萬(wàn)兆網(wǎng)卡具備4個(gè)萬(wàn)兆端口（服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口4、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口5、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口6、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口7），另1塊萬(wàn)兆網(wǎng)卡具備兩個(gè)萬(wàn)兆端口（服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口8、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口9），全部集成到超融合一體機(jī)內(nèi)。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 超融合一體機(jī)物理網(wǎng)卡的設(shè)計(jì)示意圖

在新架構(gòu)設(shè)計(jì)中需要將原有企業(yè)傳統(tǒng)SAN融合架構(gòu)部署的兩臺(tái)千兆交換機(jī)（交換機(jī)1、交換機(jī)2）規(guī)劃為管理功能之外，還需要新增四臺(tái)交換機(jī)（交換機(jī)3、交換機(jī)4、交換機(jī)5、交換機(jī)6）用作業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換功能[3]。通過(guò)將原超融合一體機(jī)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口0、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口1端口連接管理交換機(jī)交換機(jī)1的1端口與交換機(jī)2的1端口，用于實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量的管理功能。超融合一體機(jī)新增網(wǎng)卡的服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口6、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口7端口分別連接兩臺(tái)業(yè)務(wù)交換機(jī)交換機(jī)3的1端口與交換機(jī)4的1端口，實(shí)現(xiàn)VMkernel流量的管理功能。超融合一體機(jī)新增網(wǎng)卡的服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口4、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口8端口分別連接兩臺(tái)業(yè)務(wù)交換機(jī)交換機(jī)3的2端口與交換機(jī)4的2端口，實(shí)現(xiàn)虛擬化內(nèi)核流量的管理功能，實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)流量的管理。超融合一體機(jī)新增網(wǎng)卡的服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口5、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)端口9分別連接兩臺(tái)業(yè)務(wù)交換機(jī)交換機(jī)5的1端口與交換機(jī)6的1端口，實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)局域網(wǎng)流量的管理功能。具體實(shí)現(xiàn)見(jiàn)圖2。

圖2 超融合架構(gòu)物理網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)實(shí)施前后連接實(shí)現(xiàn)示意圖

3 超融合架構(gòu)分布式虛擬交換機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本企業(yè)在將超融合架構(gòu)在傳統(tǒng)架構(gòu)云平臺(tái)中的集成過(guò)程中，將VXRAIL超融合按照實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)集成到傳統(tǒng)架構(gòu)云平臺(tái)的vCenter 中，VXRAIL超融合原生的只有一個(gè)分布式虛擬交換機(jī)（IDC-INT-VXRAIL-01 343211），為了保證超融合架構(gòu)的原生模式，不影響原生模式的升級(jí)和擴(kuò)容，新的分布式交換機(jī)設(shè)計(jì)中，保留原來(lái)的分布式虛擬交換機(jī)（IDC-INT-VXRAIL-01 343211），實(shí)現(xiàn)VSAN的流量管理功能，需要規(guī)劃新增3臺(tái)虛擬交換機(jī)。新增的IDC-INTVxRail-MgMt虛擬交換機(jī)用于實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)業(yè)務(wù)管理功能；新增的IDC-INT-VxRail-VMkernel虛擬交換機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)VMkernel業(yè)務(wù)流量管理功能；新增的IDC-INT-VxRail-VxLAN虛擬交換機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)VxLAN的流量管理功能[4]。以上4個(gè)分布式虛擬交換機(jī)的端口連接分配按圖2所示進(jìn)行；分配示意圖具體實(shí)現(xiàn)見(jiàn)圖3。

圖3 超融合架構(gòu)分布式虛擬交換機(jī)實(shí)施前后連接實(shí)現(xiàn)示意圖

4 實(shí)施效果

本企業(yè)通過(guò)以上方法成功將超融合架構(gòu)實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有企業(yè)云平臺(tái)的集成，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)云平臺(tái)統(tǒng)一管理與運(yùn)維。截至目前，共計(jì)為成員單位提供虛擬機(jī)20臺(tái)，配置存儲(chǔ)資源447.90 TB，目前已使用存儲(chǔ)資源32.40 TB，具體實(shí)施后效果圖見(jiàn)圖4。

圖4 實(shí)施后效果圖

本次實(shí)施在滿足存儲(chǔ)要求低、存儲(chǔ)容量大、性能要求一般的需求的同時(shí)，采用超融合擴(kuò)容方式比原來(lái)擴(kuò)容方式，成本降低，成功探索出了企業(yè)云平臺(tái)多種方式擴(kuò)容的技術(shù)路線，和原有SAN架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心云平臺(tái)架構(gòu)形成使用場(chǎng)景互補(bǔ)，使得本企業(yè)私有云平臺(tái)建設(shè)多樣的架構(gòu)來(lái)靈活滿足各單位的各種資源需求，也更能根據(jù)項(xiàng)目和系統(tǒng)特點(diǎn)為各單位提供不同的信息資源服務(wù)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)超融合架構(gòu)在傳統(tǒng)架構(gòu)云平臺(tái)中的集成方法進(jìn)行了研究，通過(guò)在本企業(yè)的實(shí)現(xiàn)，成功利用超融合架構(gòu)、SAN（vSAN）技術(shù)，采用分布式架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)云平臺(tái)不同架構(gòu)的集成。后續(xù)各大行業(yè)可依據(jù)本文所研究的實(shí)現(xiàn)方法，選擇不同的方式進(jìn)行擴(kuò)容，同時(shí)滿足不同云平臺(tái)統(tǒng)一管理與運(yùn)維，使云平臺(tái)擴(kuò)容更加靈活，同時(shí)滿足各種擴(kuò)容需要。