【正文】 x86 架構(gòu)服務(wù)器它是一個(gè)集成的可擴(kuò)展的多機(jī)箱平臺(tái)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(luò)矩陣 虛擬環(huán)境需要一致的 IO 配置為資源池中所有服務(wù)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(jī) VM 在資源池中的各服務(wù)器間移動(dòng)同時(shí)又能滿足各虛擬機(jī)帶寬和安全要求的 IO 配置思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)以一個(gè)低延時(shí)無丟包的10Gbps 統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)陣列為基礎(chǔ)能夠滿足這一需要 Cisco UCS 5108 刀片機(jī)箱中的刀片服務(wù)器通過擴(kuò)展卡訪問陣列每刀片服務(wù)器吞吐率高達(dá) 40 Gbps 該統(tǒng)一陣列采用一次布線部署模式機(jī)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(jìn)行而無需安裝主機(jī)適配器以及對(duì)機(jī)架和交換機(jī)重布線參見圖 1 此統(tǒng)一陣列不再需要在每個(gè)服務(wù)器中部署冗余以太網(wǎng)和光纖通道適配器也不必采用獨(dú)立布線連接接入層交換機(jī)并為每種網(wǎng)絡(luò)媒體使用不同交換機(jī)因此大大簡(jiǎn)化了機(jī)架布線所有流量都路由到中央服務(wù)器互聯(lián)隨后以太網(wǎng)和光纖通道流量可獨(dú)立傳輸?shù)奖镜胤钦暇W(wǎng)絡(luò) 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(dú)立網(wǎng)絡(luò) 該統(tǒng)一陣列基于萬兆以太網(wǎng)采用標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)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(dú)立進(jìn)行支持帶寬管理且各流量級(jí)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(wù)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(dāng)前最佳實(shí)踐相一致的方式運(yùn)行在虛擬化軟件使用基于光纖通道的共享存儲(chǔ)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(jī)端口這些成本相當(dāng)于一個(gè)小型服務(wù)器正如文章稍后所討論的那樣 Cisco VNLink技術(shù)支持每個(gè)虛擬機(jī)和互聯(lián)陣列間的虛擬網(wǎng)絡(luò)連接簡(jiǎn)化了虛擬機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)的管理包括輕松移 動(dòng)虛擬機(jī)自動(dòng)保持安全性等網(wǎng)絡(luò)特性 要實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)合一使用思科統(tǒng)一交換平臺(tái)實(shí)現(xiàn)二者的一體化交換當(dāng)前在以太網(wǎng)上融合傳統(tǒng)局域網(wǎng)和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)唯一成熟技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是 FiberChannelOverEther技術(shù) FCoE它已在標(biāo)準(zhǔn)上給出了如何把存儲(chǔ)網(wǎng) SAN 的數(shù)據(jù)幀封裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的相關(guān)技術(shù)協(xié)議由于該項(xiàng)技術(shù)的簡(jiǎn)單性高效率經(jīng)濟(jì)性目前已經(jīng)形成相對(duì)成熟的包括存儲(chǔ)廠商網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商主機(jī)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(jì)算系統(tǒng)的核心組成部分為系統(tǒng)提供了網(wǎng)絡(luò)連接與管理 能力 CiscoUCS6100 系列提供線速低延時(shí)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(wù)器和 UCS5100 系列刀片服務(wù)器機(jī)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(jī)箱和刀片服務(wù)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(nèi)的所有刀片服務(wù)器提供了局域網(wǎng) LAN 和存儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò) SAN 連接 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型 統(tǒng)一交換網(wǎng)絡(luò)矩列由 2 臺(tái)思科 6120XP 組成統(tǒng)一交換平臺(tái)是數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)的骨干 并且由它實(shí)現(xiàn)對(duì)所有刀片服務(wù)器的設(shè)置 6120XP有 20個(gè)全萬兆端口全線速無阻塞無丟包交換陣列 XXX 學(xué)院網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)應(yīng)用特點(diǎn)決定了目前的數(shù)據(jù)中心必須有很強(qiáng)的擴(kuò)展能力而同時(shí)又不能增加系統(tǒng)管理的難度和復(fù)雜性采用思科統(tǒng)一計(jì)算平臺(tái)可以很好的解決這個(gè)問題當(dāng)需要擴(kuò)展時(shí)只要將新的刀片機(jī)箱接入 6120XP6120XP 上內(nèi)置的管理軟件會(huì)自動(dòng)的發(fā)現(xiàn)新的硬件可以根據(jù)事先定義好的服務(wù)配置腳本對(duì)服務(wù)器進(jìn)行設(shè)置如新服務(wù)器應(yīng)該接入那個(gè) VLAN服務(wù)器上的 HBA卡或應(yīng)該接入那個(gè) VSAN都可以在幾分鐘內(nèi)設(shè)置完成 在最大規(guī)模的系統(tǒng)時(shí)其管理難度和復(fù)雜 度都沒有增加下圖顯示了思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)較大規(guī)模時(shí)的架構(gòu)示意圖可以看到雖然服務(wù)器數(shù)量和刀片機(jī)箱數(shù)量大大增加但是從整體架構(gòu)上看沒有任何改變 所有服務(wù)器和刀片機(jī)箱都接入統(tǒng)一交換平臺(tái)所有管理都從統(tǒng)一交換平臺(tái)內(nèi)置的管理軟件實(shí)現(xiàn)同時(shí)完全融合已有的網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)環(huán)境 模塊化服務(wù)器選型 模塊化服務(wù)器是一種 HAHD HighAvailabilityHighDensity高可用高密度 的低成本服務(wù)器平臺(tái)是專門為特殊應(yīng)用行業(yè)和高密度計(jì)算機(jī)環(huán)境設(shè)計(jì)的其主要結(jié)構(gòu)為一大型主體機(jī)箱內(nèi)部可插上許多刀片其中每一塊刀片實(shí)際上就是一塊系統(tǒng)母板類 似于一個(gè)個(gè)獨(dú)立的服務(wù)器它們可以通過本地硬盤啟動(dòng)自己的操作系統(tǒng) 服務(wù)器具有四大特點(diǎn)首先是部署簡(jiǎn)單易于維護(hù)所有的線都連在機(jī)柜上布線只有原來的 110 或者 120 其次是維護(hù)成本低服務(wù)器出現(xiàn)問題的時(shí)候刀片可以立即更換并馬上啟用而塔式和機(jī)架式則不可能做到這一點(diǎn) 第三是節(jié)省占用空間成本和能源消耗成本機(jī)架式服務(wù)器本身要帶電源光驅(qū)軟驅(qū)等一系列基礎(chǔ)設(shè)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(gè)機(jī)柜中的所有刀片都能共用一套基礎(chǔ)設(shè)施除了空間利用率更高之外集中供電效率也遠(yuǎn)比單機(jī)要高很多 思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng) UCS UCS 是一個(gè)理 想的虛擬化理想平臺(tái)因?yàn)樗鼫p少了IOCPU 和內(nèi)存等的虛擬化痛點(diǎn) painpoint 問題 采用思科 5108 刀片服務(wù)器機(jī)箱該機(jī)箱最多可以安裝 8 臺(tái)半寬兩路刀片服務(wù)器由 2104XP 通過光纖連至 6120XP 每個(gè) 2104XP 有 4 個(gè) 10G 上行端口支持 40G 帶寬每刀片機(jī)箱安裝 2 個(gè)共 80G 帶寬刀片服務(wù)器選擇思科 UCS B200 M2 兩路刀片服務(wù)器共配置 8 臺(tái)每臺(tái)配置 2 顆 E5649 處理器 48GB 內(nèi)存 采用思科 UCS 具有如下優(yōu)勢(shì) 單一管理入口所有服務(wù)器的配置更改以及 VLAN和 VSAN的配置和更改都在一個(gè)界面內(nèi)完成無需登陸多個(gè)管理模 塊或管理服務(wù)器同時(shí)也是在同一個(gè)管理界面可以監(jiān)視所有服務(wù)器和統(tǒng)一交換平臺(tái)的健康狀況 便于擴(kuò)展添加新服務(wù)器時(shí)只需簡(jiǎn)單地將服務(wù)器插入機(jī)箱 UCSM 會(huì)自己發(fā)現(xiàn)新設(shè)備并根據(jù)策略自動(dòng)或手動(dòng)地將服務(wù)器的網(wǎng)卡 HBA 或虛擬網(wǎng)卡配置好并聯(lián)如相應(yīng)的 VLAN 和 VSAN 加強(qiáng)故障隔離能力所有的鏈接都是冗余的整個(gè)系統(tǒng)不存在單點(diǎn)故障在保證系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔性的同時(shí)也保證了系統(tǒng)的安全性 模塊化服務(wù)器的統(tǒng)一管理 集中全面的管理相結(jié)合意味著不再需要人工配置和集成就能創(chuàng)建一個(gè)高效的虛擬池能夠簡(jiǎn)單自動(dòng)地執(zhí)行將一個(gè)新服務(wù)器部署到系統(tǒng)中的流程在幾分鐘內(nèi)就能完成 新服務(wù)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(fèi)數(shù)小時(shí)乃至數(shù)天的時(shí)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(shí)能夠快速擴(kuò)展虛擬池的能力 CiscoUCSManager 是思科統(tǒng)一計(jì)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(shí)體進(jìn)行管理 CiscoUCSManager 提供一個(gè)直觀GUI 一個(gè)命令行界面 CLI 和一個(gè)強(qiáng)大的 API 因此它能單獨(dú)使用也能與其他第三方工具集成使用通過單一控制臺(tái)能夠全方位管理服務(wù)器配置－系統(tǒng)身份固件版本網(wǎng)卡 NIC 設(shè)置 HBA 設(shè)置和 網(wǎng)絡(luò)配 置文件等 無需個(gè) 系統(tǒng)組 件配備CiscoUCSManager 內(nèi)嵌在兩個(gè) CiscoUCSManager 全方位配置服務(wù)器以及它在系統(tǒng)中的連接它能設(shè)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(wù)質(zhì)量 QoS 設(shè)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(shè)置在內(nèi)的上行鏈路端口配置 虛擬化使應(yīng)用部署與服務(wù)器購買分離開來當(dāng)將服務(wù)器配置到虛擬池中數(shù)據(jù)中心就成為了一個(gè)動(dòng)態(tài)實(shí)體能夠高效利用資源靈活調(diào)整分配給物理服務(wù)器的虛擬機(jī)以便達(dá)到 效率和性能的最佳平衡數(shù)據(jù)中心就像是一個(gè)精確調(diào)整的引擎添加服務(wù)器就像是為引擎加油當(dāng)虛擬池中的整體工作負(fù)載增加就需要更多服務(wù)器來保持所需服務(wù)水平類似的當(dāng)工作負(fù)載需求降低應(yīng)該直接關(guān)閉部分服務(wù)器藉此根據(jù)實(shí)際工作負(fù)載需要精確控制功耗和碳排放量 服務(wù)配置文件和服務(wù)配置文件模板是大幅簡(jiǎn)化在系統(tǒng)中添加新服務(wù)器這一流程的機(jī)制能在幾分鐘而非數(shù)小時(shí)甚或數(shù)天內(nèi)將新服務(wù)器添加到資源池同樣這個(gè)機(jī)制也能用來重新配置服務(wù)器以便服務(wù)器能用于另一不同的資源池中 Cisco UCS Manager 全方位配置服務(wù)器以及它在系統(tǒng)中的連接它能設(shè)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(wù)質(zhì)量 QoS 設(shè)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(shè)置在內(nèi)的上行鏈路端口配置 服務(wù)配置文件全面定義服務(wù)器及其所有設(shè)置可使用服務(wù)配置文件來配置新服務(wù)器或在需要時(shí)用它來配置同一服務(wù)器的副本以便全部軟件都能從原始服務(wù)器遷移到替代服務(wù)器這些操作對(duì)于軟件和其許可證機(jī)制完全透明參見圖 2 服務(wù)配置文件是對(duì)服務(wù)器進(jìn)行全面定義而服務(wù)配置文件模板則是定義如何創(chuàng)建服務(wù)配置文件服務(wù) 配置文件就像是課程示例服務(wù)配置文件模板則定義課程即定義創(chuàng)建服務(wù)配置文件的策略 圖 2 服務(wù)配置文件配置服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)資源能使服務(wù)器配置在物理服務(wù)器間移動(dòng) 通過激活服務(wù)配置文件模板能夠?qū)⒍鄠€(gè)服務(wù)器進(jìn)行完全相同的配置同時(shí)又使它們能在采用唯一標(biāo)識(shí)符的實(shí)例中擁有自己的身份如 UUIDMAC地址和 WWN應(yīng)用服務(wù)配置文件模板的結(jié)果就是獲得一個(gè)全面定義一個(gè)獨(dú)特服務(wù)器的服務(wù)配置文件當(dāng)一臺(tái)新服務(wù)器被添加到思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)時(shí) Cisco UCS Manager 能發(fā)現(xiàn)它并根據(jù)服務(wù)器的物理特征自動(dòng)應(yīng)用相應(yīng)的服務(wù)配置文件模板借助這一功能能夠 快速簡(jiǎn)便地向不同虛擬池添加服務(wù)器例如一個(gè)虛擬池可能包括多個(gè) 64GB 主內(nèi)存的服務(wù)器這對(duì)于某類應(yīng)用已經(jīng)足夠而另一虛擬池中的服務(wù)器則可能至少為 192 GB主內(nèi)存以實(shí)現(xiàn)最大虛擬機(jī)密度 Cisco VNLink 技術(shù) 思科統(tǒng)一計(jì)算系統(tǒng)中的每臺(tái)服務(wù)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(shù)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(jī)中的一個(gè)虛擬 NIC vNIC 連接到互聯(lián)陣列中的一個(gè)虛擬接口當(dāng)使用 Cisco UCS M81KR虛擬接口卡時(shí)從與虛擬機(jī)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(duì)于虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接的管理能像管理物理服務(wù)器的物理鏈路一樣進(jìn)行雖然進(jìn)出虛擬機(jī)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(diǎn)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(gè)虛擬接口與一個(gè)物理接口相關(guān)聯(lián)這種關(guān)聯(lián)能根據(jù)需要改變當(dāng)一個(gè)虛擬機(jī)從一臺(tái)服務(wù)器移動(dòng)到另一臺(tái)服務(wù)器該 VM 的虛擬鏈路所連的虛擬接口只要簡(jiǎn)單地與另一個(gè)物理端口建立關(guān)聯(lián)就可以了現(xiàn)在虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)特性也能隨它們一起在服務(wù)器間移動(dòng)不必再在多個(gè)交換層 間進(jìn)行復(fù)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(jì)算系統(tǒng)通過硬件部署了 Cisco VNLink 技術(shù)在使用非 Cisco UCS M81KR 接口來傳輸虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)流量時(shí)使用 Cisco Nexus 1000V 系列交換機(jī)在軟件中也能實(shí)現(xiàn)相同的管理簡(jiǎn)潔性 圖 5 Cisco VNLink 技術(shù)支持每虛擬機(jī)鏈路它們的管理和移動(dòng)獨(dú)立于物理鏈路 使用虛擬接口和 Cisco VNLink 技術(shù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng) 傳統(tǒng)的刀片服務(wù)器為部署虛機(jī)環(huán)境增加了不必要的成本復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)在大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)部署中網(wǎng)絡(luò)接入層被分為三 個(gè)層次很難控制網(wǎng)絡(luò)連接并保證其安全增加了 VM 到 VM 聯(lián)網(wǎng)的延遲難以進(jìn)行高效管理 接入層交換機(jī)通常屬于數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施范疇由網(wǎng)絡(luò)管理員管理對(duì)安全和QoS 進(jìn)行高效控制 刀片服務(wù)器中的交換機(jī)增加了一個(gè)新網(wǎng)絡(luò)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(jī)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(jī)占用 CPU 周期來模擬網(wǎng)絡(luò)硬件其代價(jià)就是降低應(yīng)用性能這些軟交換機(jī)常常超出了網(wǎng)絡(luò)管理員的控制范圍經(jīng)常由服務(wù)器管理員配置 這些環(huán)境中的接入層劃分導(dǎo)致的結(jié)果是在同一刀片服務(wù)器中的虛擬機(jī)同一機(jī)箱中的虛擬機(jī)或不同機(jī) 箱中的虛擬機(jī)之間通信時(shí)采