【正文】 x86 架構服務器它是一個集成的可擴展的多機箱平臺在統(tǒng)一的管理域中管理所有資源如下圖所示 統(tǒng)一交換網(wǎng)絡矩陣 虛擬環(huán)境需要一致的 IO 配置為資源池中所有服務器的系統(tǒng)管理程序提供統(tǒng)一支持它們還需要能夠支持虛擬機 VM 在資源池中的各服務器間移動同時又能滿足各虛擬機帶寬和安全要求的 IO 配置思科統(tǒng)一計算系統(tǒng)以一個低延時無丟包的10Gbps 統(tǒng)一網(wǎng)絡陣列為基礎能夠滿足這一需要 Cisco UCS 5108 刀片機箱中的刀片服務器通過擴展卡訪問陣列每刀片服務器吞吐率高達 40 Gbps 該統(tǒng)一陣列采用一次布線部署模式機箱只通 過線纜連接到互聯(lián)陣列一次 IO配置的改變只需通過管理系統(tǒng)進行而無需安裝主機適配器以及對機架和交換機重布線參見圖 1 此統(tǒng)一陣列不再需要在每個服務器中部署冗余以太網(wǎng)和光纖通道適配器也不必采用獨立布線連接接入層交換機并為每種網(wǎng)絡媒體使用不同交換機因此大大簡化了機架布線所有流量都路由到中央服務器互聯(lián)隨后以太網(wǎng)和光纖通道流量可獨立傳輸?shù)奖镜胤钦暇W(wǎng)絡 圖 1 統(tǒng)一陣列將多種流量傳輸?shù)?Cisco UCS 6100 系列互聯(lián)陣列在此以太網(wǎng)和光纖通道流量拆分到獨立網(wǎng)絡 該統(tǒng)一陣列基于萬兆以太網(wǎng)采用標準擴展支持更多流量類型并優(yōu)化管理 它支持以太網(wǎng)和以太網(wǎng)光纖通道 FCoE 其管理特性使得以太網(wǎng)和 FCoE 等多種流量的管理能獨立進行支持帶寬管理且各流量級別間無干擾 統(tǒng)一陣列為虛擬環(huán)境提供了創(chuàng)建基于統(tǒng)一 IO 連接的大型服務器資源池的能力通過編程該資源池能夠以與數(shù)據(jù)中心當前最佳實踐相一致的方式運行在虛擬化軟件使用基于光纖通道的共享存儲的環(huán)境里就無需再部署冗余 HBA 卡收發(fā)器電纜和上游交換機端口這些成本相當于一個小型服務器正如文章稍后所討論的那樣 Cisco VNLink技術支持每個虛擬機和互聯(lián)陣列間的虛擬網(wǎng)絡連接簡化了虛擬機及其網(wǎng)絡的管理包括輕松移 動虛擬機自動保持安全性等網(wǎng)絡特性 要實現(xiàn)存儲網(wǎng)絡和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的雙網(wǎng)合一使用思科統(tǒng)一交換平臺實現(xiàn)二者的一體化交換當前在以太網(wǎng)上融合傳統(tǒng)局域網(wǎng)和存儲網(wǎng)絡唯一成熟技術標準是 FiberChannelOverEther技術 FCoE它已在標準上給出了如何把存儲網(wǎng) SAN 的數(shù)據(jù)幀封裝在以太網(wǎng)幀內進行轉發(fā)的相關技術協(xié)議由于該項技術的簡單性高效率經(jīng)濟性目前已經(jīng)形成相對成熟的包括存儲廠商網(wǎng)絡設備廠商主機廠商網(wǎng)卡廠商的生態(tài)鏈 CiscoUCS6100 系列互聯(lián)陣列是思科統(tǒng)一計算系統(tǒng)的核心組成部分為系統(tǒng)提供了網(wǎng)絡連接與管理 能力 CiscoUCS6100 系列提供線速低延時無丟包萬兆以太網(wǎng)和以太網(wǎng)光纖通道 FcoE 功能 CiscoUCS6100 系列可為 CiscoUCSB 系列刀片服務器和 UCS5100 系列刀片服務器機箱提供管理和通信骨干所有連接到 CiscoUCS6100 系列互聯(lián)陣列的機箱和刀片服務器均成為單一高可用管理域的組成部分此外通過支持統(tǒng)一陣列CiscoUCS6100 系列還為其域內的所有刀片服務器提供了局域網(wǎng) LAN 和存儲域網(wǎng)絡 SAN 連接 計算網(wǎng)絡設備選型 統(tǒng)一交換網(wǎng)絡矩列由 2 臺思科 6120XP 組成統(tǒng)一交換平臺是數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡的骨干 并且由它實現(xiàn)對所有刀片服務器的設置 6120XP有 20個全萬兆端口全線速無阻塞無丟包交換陣列 XXX 學院網(wǎng)絡的業(yè)務應用特點決定了目前的數(shù)據(jù)中心必須有很強的擴展能力而同時又不能增加系統(tǒng)管理的難度和復雜性采用思科統(tǒng)一計算平臺可以很好的解決這個問題當需要擴展時只要將新的刀片機箱接入 6120XP6120XP 上內置的管理軟件會自動的發(fā)現(xiàn)新的硬件可以根據(jù)事先定義好的服務配置腳本對服務器進行設置如新服務器應該接入那個 VLAN服務器上的 HBA卡或應該接入那個 VSAN都可以在幾分鐘內設置完成 在最大規(guī)模的系統(tǒng)時其管理難度和復雜 度都沒有增加下圖顯示了思科統(tǒng)一計算系統(tǒng)較大規(guī)模時的架構示意圖可以看到雖然服務器數(shù)量和刀片機箱數(shù)量大大增加但是從整體架構上看沒有任何改變 所有服務器和刀片機箱都接入統(tǒng)一交換平臺所有管理都從統(tǒng)一交換平臺內置的管理軟件實現(xiàn)同時完全融合已有的網(wǎng)絡和存儲環(huán)境 模塊化服務器選型 模塊化服務器是一種 HAHD HighAvailabilityHighDensity高可用高密度 的低成本服務器平臺是專門為特殊應用行業(yè)和高密度計算機環(huán)境設計的其主要結構為一大型主體機箱內部可插上許多刀片其中每一塊刀片實際上就是一塊系統(tǒng)母板類 似于一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(tǒng) 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 110 或者 120 其次是維護成本低服務器出現(xiàn)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(jié)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 思科統(tǒng)一計算系統(tǒng) UCS UCS 是一個理 想的虛擬化理想平臺因為它減少了IOCPU 和內存等的虛擬化痛點 painpoint 問題 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(yōu)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(jiān)視所有服務器和統(tǒng)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(fā)現(xiàn)新設備并根據(jù)策略自動或手動地將服務器的網(wǎng)卡 HBA 或虛擬網(wǎng)卡配置好并聯(lián)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(tǒng)不存在單點故障在保證系統(tǒng)的簡潔性的同時也保證了系統(tǒng)的安全性 模塊化服務器的統(tǒng)一管理 集中全面的管理相結合意味著不再需要人工配置和集成就能創(chuàng)建一個高效的虛擬池能夠簡單自動地執(zhí)行將一個新服務器部署到系統(tǒng)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(tǒng)配置方法那樣耗費數(shù)小時乃至數(shù)天的時間這一功能不僅有助于提高 IT 人員的生產(chǎn)率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(tǒng)一計算系統(tǒng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)它從端到端集成系統(tǒng)組件因此系統(tǒng)能作為單一邏輯實體進行管理 CiscoUCSManager 提供一個直觀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(tǒng)身份固件版本網(wǎng)卡 NIC 設置 HBA 設置和 網(wǎng)絡配 置文件等 無需個 系統(tǒng)組 件配備CiscoUCSManager 內嵌在兩個 CiscoUCSManager 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 和服務質量 QoS 設置在內的 NIC配置包括全球名稱 WWNVSAN帶寬限制和固件版本在內的 HBA配置以及包括 VLANVSANQoS 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(shù)據(jù)中心就成為了一個動態(tài)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(shù)據(jù)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(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 和服務質量 QoS 設置在內的 NIC配置包括全球名稱 WWNVSAN帶寬限制和固件版本在內的 HBA配置以及包括 VLANVSANQoS 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 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