Nutanix –新一代虛擬化平臺架構

來源：塔塔 更新時間：2014-06-13

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Nutanix的發(fā)展歷程

Nutanix的創(chuàng)始人正是創(chuàng)建谷歌分布式系統(tǒng)的那些人，該公司為企業(yè)數(shù)據(jù)中心提供云環(huán)境中常見的可擴展性、可用性、簡單性和高性能。大多數(shù)云提供商實施的是所謂的軟件定義數(shù)據(jù)中心。在軟件定義數(shù)據(jù)中心，你只有服務器：當你需要更多存儲容量時，便調用存儲服務；當你需要更多計算能力時，同樣的服務器便為你調出各種應用程序；當你需要其它基礎設施服務時，便可按照自己的需要調用和停用各種服務。因此，在軟件定義數(shù)據(jù)中心，硬件不再是至關重要的組件，數(shù)據(jù)中心的所有事項均在軟件層進行控制和界定，因此能夠實現(xiàn)前所未有的簡便性、可擴展性和自動化。

圖1：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心對比谷歌數(shù)據(jù)中心

Nutanix架構和軟件定義存儲

Nutanix將融合基礎設施、橫向擴展架構和軟件定義存儲的各種優(yōu)勢結合在一起，可提供極佳的VDI體驗，而其成本僅為傳統(tǒng)服務器和存儲器的一小部分。每一臺Nutanix服務器均包含CPU、內存、網(wǎng)絡、SSD或閃存、以及HDD存儲功能。Nutanix存儲控制器是一種虛擬機，運行于每臺服務器上，可將本地存儲轉換成為共享存儲。Nutanix完整集群中的所有可用存儲均作為單一的文件系統(tǒng)提供，稱為Nutanix分布式文件系統(tǒng)。

 

圖2：Nutanix計算存儲完整架構

盡管沒有專門的SAN或NAS，Nutanix仍然能夠無縫提供高可用性、DRS和容錯等企業(yè)虛擬化功能。為了將性能最大化，Nutanix存儲控制器將特定虛擬機的所有數(shù)據(jù)保存在同一服務器上，從而將時延最小化，而將SSD閃存的優(yōu)勢最大化。

圖3：Nutanix軟件定義型存儲控制器

 

Nutanix區(qū)塊和Nutanix節(jié)點

基于Nutanix架構的模塊化數(shù)據(jù)中心由Nutanix區(qū)塊和Nutanix節(jié)點組成。下圖為Nutanix 3000系列區(qū)塊設備，僅占用2個機架單元，卻能夠提供4臺服務器和20TB存儲容量。

 

圖4：Nutanix區(qū)塊

而每臺Nutanix區(qū)塊設備均含有四個獨立的Nutanix節(jié)點。每個節(jié)點都是一臺獨立的服務器，在vCenter中可以視為一臺獨立的ESXi主機。每一臺ESXi主機就是一臺Nutanix控制器虛擬機。型號不同，則Nutanix硬件的技術規(guī)格也有所差別。下面是Nutanix 3450入門區(qū)塊的技術規(guī)格和實物圖。

Nutanix的可擴展性

Nutanix完整集群可以從（一個區(qū)塊）4個節(jié)點起步，并最終擴展至100多個節(jié)點/集群。4個節(jié)點的入門包就位之后，集群能夠以一次添加一個節(jié)點的方式逐步進行擴展。給集群添加節(jié)點是一個完全動態(tài)的過程，無須停機，并可在2次點擊之后完成。一旦確定了一個節(jié)點上容納多少臺虛擬桌面，就能夠非常輕松地預測VDI解決方案從試用到投產(chǎn)的成本和性能。最為重要的是，在整個過程中，按每臺桌面計算的成本始終保持不變。

圖5：線性橫向擴展

Nutanix給VDI環(huán)境帶來的重要差異化因素之一就是，基礎設施在進行擴展時其性能仍然保持不變。為了展示這種能力，Nutanix曾實施過一個巨型項目，模擬啟動風暴，并且當基礎設施從300臺桌面擴展到3000臺時，其性能從最終用戶體驗的角度來看保持了一致。在大多數(shù)傳統(tǒng)的存儲環(huán)境中，最佳性能僅出現(xiàn)在第一天，因為應用程序或工作負載越來越多，導致性能隨著時間的推移不斷下降，直至需要進行叉車式升級，采用全新的存儲陣列。

 

 

Nutanix的性能

Nutanix解決方案在VDI環(huán)境中的主要優(yōu)勢之一就是性能，而性能優(yōu)勢是通過傳統(tǒng)的服務器和存儲架構實現(xiàn)的。在傳統(tǒng)的架構中，時延是因為每次訪問存儲都需要通過網(wǎng)絡而造成的。通過NFS和iSCSI等協(xié)議提供存儲本身沒有問題，但網(wǎng)絡會增加時延。Nutanix可提供NFS協(xié)議的優(yōu)勢及其易用性，而通過所謂的“無網(wǎng)絡NFS”消除了網(wǎng)絡時延。Nutanix分布式文件系統(tǒng)直接對虛擬機進行檢測，然后將特定桌面的所有數(shù)據(jù)存放到本地服務器上。因此，桌面不是通過網(wǎng)絡、而是通過高速內部總線訪問其數(shù)據(jù)。新西蘭塔拉那基（Taranaki District Council of New Zealand）利用這種技術對傳統(tǒng)的服務器和存儲基礎設施進行改造，創(chuàng)建起了自己的VDI環(huán)境，極大地提高了性能。下圖說明了性能提升的具體情況，點擊圖下的鏈接可觀看客戶的完整視頻展示。

圖7：塔拉那基www.unidesk.com/videos/customer-webinar-south-taranaki

Nutanix的可用性

軟件定義數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢之一在于架構的高可用性和靈活性。舉例來說，最常見的虛擬化形式是服務器虛擬化，也稱為軟件定義服務器。在服務器虛擬化之前，用戶需要購買物理服務器用于各種應用，但在服務器虛擬化之后，用戶只須調用虛擬機用于各種應用。這些虛擬機可視為軟件定義服務器。在典型的虛擬服務器群中，對物理服務器的依賴程度非常低，當某臺物理服務器發(fā)生故障時，它上面的虛擬機或軟件定義型服務器就會利用其它物理服務器上的可用空間，繼續(xù)無縫運行。

Nutanix將軟件定義數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢引入了存儲領域。在Nutanix集群中，所有虛擬存儲控制器不斷彼此通信。當檢測到某個節(jié)點發(fā)生故障時，集群便立即采取行動，恢復到節(jié)點故障發(fā)生之前的保護水平。Nutanix擯棄了傳統(tǒng)的RAID組和LUN概念，轉而實施了文件系統(tǒng)層的數(shù)據(jù)保護。這種默認的保護機制稱為復制因子2（replication factor 2）。它意味著，每一個區(qū)塊的數(shù)據(jù)寫入集群中的至少一個其它節(jié)點上。若某個節(jié)點發(fā)生故障，則通過集群中的其它地方提供這些數(shù)據(jù)。因為所有可用節(jié)點（CPU、內存、SSD和HDD）均被用來恢復數(shù)據(jù)，因此重建只需要很少的時間。

Nutanix客戶從來沒有遭遇過哪怕一次數(shù)據(jù)丟失事件；談到數(shù)據(jù)可用性，其全球平均值目前為69秒以上。

圖8：Nutanix系統(tǒng)可用性全球統(tǒng)計數(shù)據(jù)