【文章內(nèi)容簡介】 閉部分服務器藉此根據(jù)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(tǒng)中添加新服務器這一流程的機制能在幾分鐘而非數(shù)小時甚或數(shù)天內(nèi)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(tǒng)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(zhì)量 QoS 設置在內(nèi)的 NIC配置包括全球名稱 WWNVSAN帶寬限制和固件版本在內(nèi)的 HBA配置以及包括 VLANVSANQoS 和以太通道設置在內(nèi)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是定義如何創(chuàng)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(chuàng)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(wǎng)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 UUIDMAC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(tǒng)一計算系統(tǒng)時 Cisco UCS Manager 能發(fā)現(xiàn)它并根據(jù)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(nèi)存的服務器這對于某類應用已經(jīng)足夠而另一虛擬池中的服務器則可能至少為 192 GB主內(nèi)存以實現(xiàn)最大虛擬機密度 Cisco VNLink 技術 思科統(tǒng)一計算系統(tǒng)中的每臺服務器都通過一條或多條物理鏈路連接到互聯(lián)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(lián)陣列中的一個虛擬接口當使用 Cisco 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(chuàng)建一條虛擬鏈路參見圖 5 這使得對于虛擬機的網(wǎng)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?shù)?QoSVLAN 和訪問控制列表 ACL 等屬性能從單一管理點統(tǒng)一管理 虛擬鏈路在互聯(lián)陣列內(nèi)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(lián)這種關聯(lián)能根據(jù)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(lián)就可以了現(xiàn)在虛擬機的網(wǎng)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(xié)調(diào) 在互聯(lián)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(tǒng)一計算系統(tǒng)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(wǎng)絡流量時使用 Cisco Nexus 1000V 系列交換機在軟件中也能實現(xiàn)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 使用虛擬接口和 Cisco VNLink 技術進行聯(lián)網(wǎng) 傳統(tǒng)的刀片服務器為部署虛機環(huán)境增加了不必要的成本復雜性和風險在大多數(shù)網(wǎng)絡部署中網(wǎng)絡接入層被分為三 個層次很難控制網(wǎng)絡連接并保證其安全增加了 VM 到 VM 聯(lián)網(wǎng)的延遲難以進行高效管理 接入層交換機通常屬于數(shù)據(jù)中心基礎設施范疇由網(wǎng)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(wǎng)絡層它們使用的處理器和特性集常常與數(shù)據(jù)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(wǎng)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(wǎng)絡管理員的控制范圍經(jīng)常由服務器管理員配置 這些環(huán)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(xiàn) VM到 VM 通信很難在各層實現(xiàn)統(tǒng)一管理尤其是在虛擬機在服務器間動態(tài)移動時就更為困難 思科統(tǒng)一計算系統(tǒng)將 VM到 VM通信所需的交換機精簡為一個互聯(lián)陣列由此簡化加速并保護了交換這種方法為系統(tǒng)中的所有網(wǎng)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(lián)陣列支持虛擬機間的所有網(wǎng)絡流量傳輸而無論虛擬機位于何處為網(wǎng)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(lián)陣列的 一部分將所有流量從刀片服務器傳輸?shù)缴嫌位ヂ?lián)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 IO 的 Intel 虛擬化技術提供 圖 4 思科統(tǒng)一計算系統(tǒng)提供了單一控制和管理點不再劃分網(wǎng)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(tǒng)一計算系統(tǒng)能發(fā)揮最大功效這些卡采用靈活配置的 IO 使 Cisco UCS Manager 能創(chuàng)建多達 128 個其中8個預留供系統(tǒng)使用以太網(wǎng) NIC或光纖通道 HBA的任意組合其身份 MAC地址和 WWN可動態(tài)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的交換 Cisco UCS Manager 與 VMware vCenter 軟件共用能夠協(xié)調(diào)虛擬機及它們直接與之通信的接口的創(chuàng)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(chuàng)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(chuàng)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(wǎng)絡 總結 服務器虛擬化為世界各地的數(shù)據(jù)中心帶來了眾多優(yōu)勢但同時它也向數(shù)據(jù)中心提出了挑戰(zhàn)如果有統(tǒng)一的 IO 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(yè)務情況和工作負載新服務器資源的添加能在幾分鐘內(nèi)完成然后設 置并投入使用而無需通過數(shù)小時甚或數(shù)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(jīng)濟高效的內(nèi)存配置使虛擬機密度提高時就能夠更輕松地實現(xiàn)服務器虛擬化的經(jīng)濟優(yōu)勢最后在統(tǒng)一了網(wǎng)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(huán)境并獲得更出色的 QoS 思科統(tǒng)一計算系統(tǒng)通過下一代數(shù)據(jù)中心平臺解決了上述挑戰(zhàn)此平臺將計算網(wǎng)絡存儲訪問和虛擬化統(tǒng)一到一個綜合系統(tǒng)中進行集中管理并使用 VMware ESX服務器等虛擬化軟件進行協(xié)協(xié)調(diào)該系統(tǒng)在一個萬兆以太網(wǎng)統(tǒng)一陣列 中集成了企業(yè)級服務器提供了虛擬機和虛擬化軟件所需的 IOUCS 中用戶可以非常方便的實現(xiàn)雙活網(wǎng)絡的高可用并且實現(xiàn)不丟包的網(wǎng)絡故障切換普通刀片系統(tǒng)無法實現(xiàn)類似功能 目前每臺服務器無論刀片還是機架式一般都配有 2 塊網(wǎng)卡為實現(xiàn)網(wǎng)絡高可用用戶都會做網(wǎng)卡的綁定以實現(xiàn)當一塊網(wǎng)卡損壞或一條網(wǎng)絡鏈路故障能自動切換到另一條鏈路但是這樣的做法有一定局限性網(wǎng)卡的切換需要一定時間一般 為幾秒鐘且切換過程中一定會導致應用的中斷對于刀片系統(tǒng)來講情況就要嚴重得多因為刀片系統(tǒng)中交換機是插入刀片機箱的一般刀片到交換機的連接不會故障刀片網(wǎng)卡是經(jīng)中板連至交換機的下行接口一般中板不會損壞這時如果交換機上行鏈路故障如線路物理損壞上行交換機損壞等傳統(tǒng)刀片系統(tǒng)無法實現(xiàn)故障切換這是因為刀片上的 OS 認為刀片的到機箱內(nèi)交換機的連接是完好的所以無論上行鏈路出現(xiàn)什么問題 OS都不會有任何動作這種情況下即使 OS能正常運行網(wǎng)絡也不通更嚴重的是用戶也無法通過正常的遠程連接來讓網(wǎng)卡做故障切換只能通過管理模塊來實現(xiàn)而管理模塊通常在 特定的管理網(wǎng)段內(nèi)一般不對外 采用網(wǎng)卡綁定的另一個問題是只能有一個 IP地址這對某些需要多 IP地址的應用來所就有很大限制 UCS 的架構和普通刀片不一樣刀片機箱內(nèi)無交換設備刀片機箱連到 6120XP上 6120XP 工作在 endhost 模式在配置刀片和 6120XP 連接時用戶可以指定某塊網(wǎng)卡連到特定的 6120XP一旦這條鏈路上任何部件故障無論是 6120XP本身機箱到6120XP的連線還是 6120XP到上行交換機的連線或者是上行交換機本身只要有任何部件故障刀片服務器上的網(wǎng)卡會自動采用另一條鏈路而切換過程不丟包保證業(yè)務的連 續(xù)性 這個獨特的功能是由硬件實現(xiàn)和操作系統(tǒng)完全無關無需在 OS 層面上做網(wǎng)卡綁定不但實現(xiàn)不中斷切換還實現(xiàn)雙 IP 和雙活 以下是該功能的配置示意圖只要簡單的點選 fail over 框即可 下圖是整體系統(tǒng)架構圖 注此功能目前適用于虛擬化平臺 自動化的備機切換 UCS 采用了 service profile 和無狀態(tài)計算概念所有刀片服務器在沒有配置前均可視為裸機因此刀片服務器的物理位置或者說插入那個機箱已經(jīng)不再重要這樣就為跨機箱的服務器冗余做好物理上的準備 當用戶設置了 server pool 并將某個配置文件關聯(lián)到此 server pool 該配置文件會自動尋找第一個可用的服務器資源并和它做關聯(lián)當該服務器損壞配置文件會繼續(xù)尋找第二個可用服務器資源并自動與之關聯(lián)由于配置文件中規(guī)定了服務器的物理參數(shù)如 MAC 地址 WWN 地址 VLAN 和 VSAN 的連接 boot order 等各項參數(shù)新的服務器也即備機就會具有和老服務器一樣的物理參數(shù)由此無需在網(wǎng)絡和SAN 設備上做任何重新設置備機就具有老服務器的所有特性如果采用 boot from SAN 的模式 OS 和用戶應用就可自動重啟完全無需人工干預 傳統(tǒng)冷備模式需要大量的人工干預并且需要事先準備好所有的介質(zhì)而 UCS的自動備機技術則完全避免了類似的情況實現(xiàn)了備機的自動切換 UCS 系統(tǒng)中 6120XP 的超高性能 UCS 中的統(tǒng)一交換平臺 6120XP 是目前業(yè)界符合 DCEDate Center Ether標準的交換設備 6120XP 是一款全萬兆接口線性速率低延時不丟包的交換設備且支持 FCoE 協(xié)議此款高性能交換設備可以幫助用戶實現(xiàn)以前只有采用專有設備才能實現(xiàn)的性能如大規(guī)模并行數(shù)據(jù)庫和高性能計算 如果用戶希望實現(xiàn)大規(guī)模并行數(shù)據(jù)庫一般只能限制在 2 個節(jié)點如果不采用專有設備如 infinband超過 2節(jié)點就會導致性能下降而不是提高原因在 于并行數(shù)據(jù)庫需要做到內(nèi)存同步雖然同步的數(shù)據(jù)量不是很大但是一臺服務器的內(nèi)存改變需要同步到所有服務器上一旦節(jié)點數(shù)上升則同步開銷就對大大增加而內(nèi)存同步的一個關鍵指標就是交換設備的延時普通萬兆交換機的端口延時在毫秒級一些產(chǎn)品雖然采用萬兆端口但是延時會在 20 微秒左右在大型 TCP 幀時甚至回到 300微秒采用這樣的設備并行數(shù)據(jù)庫的性能無法隨節(jié)點數(shù)的增加而提高只會下降即使用戶試圖采用多網(wǎng)卡綁定等方式也無濟于事這是由設備的物理參數(shù)決定的 6120XP 的端口延時在 32 微秒左右相對于傳統(tǒng)交換機有 10 倍以上的提高只有在采用這種交換設 備的前提下才能充分利用并行數(shù)據(jù)庫的架構優(yōu)勢實現(xiàn)性能隨節(jié)點數(shù)增長而線性提高 下圖為 Oracle RAC 的性能測試數(shù)據(jù)可以看到隨節(jié)點數(shù)的增加用戶也接近線性增加而響應時間甚至在下降這是采用傳統(tǒng)交換設備無論如何做不到的 UCS 系統(tǒng)中 M81KR 的超高性能 UCS 中的 M81KR 虛擬網(wǎng)卡是 Cisco 的獨特產(chǎn)品該虛擬網(wǎng)卡可以模擬出最多128個獨立的設備包括 NIC 和 HBA且在