Nutanix产品体系架构之架构设计

Nutanix超融合之架构设计

超融合平台

针对于超融合的概念有着不同的理解，因为组件不同虚拟化、网络等而理解不同。然而，核心的概念如下天然地将两个或多个组件组合到一个独立的单元中。在这里，“天然”是一个关键词。为了更加有效率，组件一定是天然地整合在一起，而不是简单地捆绑在一起。对于，我们天然地将计算和存储融合到设备的单一节点中。这就真正意味着天然地将两个或多个组件整合在一个独立的、可容易扩展的单元中。

其优势在于

独立单元的扩展

本地处理

消除传统计算存储的竖井式结构，融合它们在一起

目前超融合产品有两种形态：、捆绑式的硬件软件设备（系列、系列及联想系列），、纯软件模式（等）

一般来说，从硬件形态看，是在的占用空间中放置个节点或个节点。每个节点都运行一个符合行业标准的虚拟机监控程序（当前是、、在目前版本是

）和控制器。

将运行软件，并为虚拟机监控程序的所有操作和该主机上运行的所有

提供服务。凭借虚拟机监控程序的功能，利用将管理和设备的

控制器直接传递到。

下面是典型节点的逻辑表现形式的一个示例：

从软件定义的角度来看，一般来说，软件定义的智能化是在通用的、商品化的硬件之上通过运行软件来实现核心的逻辑，而这些逻辑之前用专有的硬件编程方式实现例如等。对于而言，是将传统的存储逻辑例如，去重，压缩，纠删码等采用软件方式去实现，这些软件运行在标准的硬件上的控制虚拟机，即内。那就真正意味着把关键处理逻辑从专有硬件中剥离放入到运行在商用的硬件设备的软件之中。

一组节点共同构成一个分布式平台，称为分布式系统框架（）。对于虚拟机监控程序，看起来就像任何集中式存储阵列一样，不过所有都在本地进行处理，以提供最高性能。下面可找到有关这些节点如何形成分布式系统的更多详细信息。

以下是有关这些节点如何形成系统的示例：

可以看作是一个分布式自治系统，涉及从传统的单一集中模式处理业务转向跨集群内的所有节点分布式处理业务。传统角度考虑问题是假设硬件是可靠的，在某种程度上是对的。然而分布式系统的核心思想是硬件终究会出问题，在一个简单的、业务不间断的方式中处理故障是关键点。这些分布式系统的设计是为了调整和修复故障，达到自恢复和自治的目地。在组件发生故障时，系统将透明地处理和修复故障，并持续按照预期运行。将会醒用户知晓故障的存在，但不会作为一个紧急事件被提出来，任何一种修复如替代一个失效的节点都可以按照管理员事先设定好的计划表去自动化的处理。另外一种方式是重建而不需要替换，一个主数据节点被随机选举出来，当其故障后新的主数据节点会被选举出来，利用的概念来分配任务的处理。

因此可实现

∙分配的角色和任务到系统内的所有节点

∙利用等机制执行分布式任务处理

∙当需要一个新的主数据节点时，采用选举机制

优势在于

∙解决了单点故障


∙分布式业务负载，消除任何瓶颈

Nutanix超融合群集组件

平台由以下高级组件组成：

∙关键角色：分布式元数据存储

∙描述：基于经过重大修改的，以一种环式分布方式存储和管理所有群集元数据。利用算法来保证严格一致性。该服务在群集中的每个节点上运行。

∙关键角色：群集配置管理器

∙描述：将存储所有群集配置（包括主机、、状态等）并且基于

。该服务在群集中的三个节点上运行，其中一个被选举为领导节点。领导节点会接收所有请求并将其转发给对等节点。如果领导节点没有响应，则会自动选举一个新的领导节点。

∙关键角色：数据管理器

∙描述：负责所有数据管理和操作，并且是虚拟机监控程序的主要界面（经由、或）。该服务在群集中的每个节点上运行，以便为已本地化的提供服务。

∙关键角色：映射化简群集的管理和清理

∙描述：管理者将负责整个群集中任务的管理和分配，包括磁盘平衡、主动清理和许多其他项目。管理者在每个节点上运行，而且受选定的主管理者的控制，主管理者会负责任务和作业的委派。

∙关键角色：和

∙描述：是组件的管理网关，也是管理员配置和监控群集所使用的管理网关。这包括、和。在群集中的每个节点上运行，而且与群集中所有组件一样使用选定的领导者。

此外，Nutanix集群的节点间通讯（包括存储，服务）采用Google的Protocol Buffers以提升分布式系统的通讯效率和性能。

数据结构

的分布式存储系统由以下高级结构组成：

存储池

∙关键角色：物理设备组

∙描述：存储池是一组物理存储设备，包括群集的、和设备。存储池可以跨越多个节点，并且会随群集的扩展而扩展。大多数配置中只使用一个存储池。

容器

∙关键角色：文件组

∙描述：容器是存储池的一个逻辑分段，包含一组或文件（虚拟磁盘）。有些配置选项（比如）是在容器级别配置的，但是会应用于单独的文件级别。容器通常与数据存储存在对的映射（就而言）。

∙关键角色：虚拟磁盘

∙描述：虚拟磁盘是上任何超过的文件（包括和硬盘）。虚拟磁盘由盘区构成，这些盘区在磁盘上作为盘区组进行分组并存储。

下图展示了这些节点如何在和虚拟机监控程序之间进行映射：

∙关键角色：逻辑上连续的数据

∙描述：盘区是一段逻辑上连续的的数据，由个连续块组成（因来宾操作系统块的大小不同而不同）。以子盘区（又称切片）为基础来写入读取修改盘区，以保证粒度和效率。根据读取缓存的数据量，将盘区的切片移动到缓存中时可能会对其进行剪裁。

盘区组

∙关键角色：物理上连续的存储数据

∙描述：盘区组是一段物理上连续的的存储数据。该数据作为一个文件保存在

所拥有的存储设备上。盘区动态分布在盘区组之间，以便跨节点磁盘提供数据分块，从而提高性能。

下图展示了这些结构在各种文件系统之间是如何关联的：