联想超融合AIO H3000产品介绍
日期：2020-05-16 18:47:01 / 人气：
联想超融合 AIO H3000 白皮书下载：
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1引言
联想超融合软件定义数据中心解决方案是与虚拟化管理程序(Hypervisor)无关的,具有高度弹性的 IT基础架构平台，适合各类软件定义的虚拟化应用。联想以软件为中心的超融合解决方案正在革新企业虚拟化和私有云市场，联想超融的需求。然而，SAN或者 NAS在 IT发展过程中也面临很多问题。例如存储构建（例如，LUNs、卷、文件系统）和虚拟化构建（虚拟机或 VM）之间的技术与流程不匹配；存储网络解决方案成本昂贵，由于其存储网络技术的复杂性并增加了存储管理的复杂度。所以，尽管某些新技术（例如闪存）的出现显著提升了存储性能，但这些解决方案未解决整体 IT基础设施存储部分的成本和复杂度的问题。
近年来，基于 IP网络的存储方案，诸如虚拟存储设备（VSA）和分布式文件系统应运而生。然而，这些产品和技术在可扩展性和性能方面仍受到限制，同时又未能显著提升存储的可管理性。因此，它们在大多数情况下无法非常完美的替代传统存储方案。虽然其他替代方案如 Hadoop等也因大数据环境和特定的存储工作负载而产生。但是，这些替代方案也不适合于通用虚拟化环境的存储工作负载。
1.2超融合的定义
基于超融合技术的联想超融 AIO H3000产品，可助力 IT完全实现软件定义数据中心的愿景。产品具有以下特性，可解决之前讨论的问题：
.支持 VMware虚拟化
.完全集成到虚拟化用户界面
.按需独立扩展计算资源和存储资源，支持纵向扩展和横向扩展
.以虚拟机为中心提供存储资源
.以虚拟机为中心实现企业级数据服务，例如克隆和快照等
.支持实时迁移，动态负载均衡，高可用性，数据保护和灾难恢复
.优化闪存性能和硬盘容量
总之，联想超融合 AIO H3000显著简化了 IT，提高了效率，极大地降低了资本和经营支出。
1.3.2解决方案
2系统架构
2.1综述
联想超融合 AIO H3000通过聚合多个服务器节点的本地存储资源，通过把所有存储资源合并成全局命名空间，最终构建一个超融合存储池供虚拟机使用。联
LHS是在虚拟化环境中实现与 Hypervisor无关的企业级超融合基础架构。下图描述了基于联想超融合技术的 IT基础架构。
图 2：LHS无关虚拟化管理程序的超融合架构
实体包括以下服务进程：
.系统级
.monit，监控系统状态
.针对 NFSv3服务器的 nfsd
.Lenovo分布式文件系统(LeFS)
.mfsd，针对 LeFS
.mfsmonit，监控 LeFS
.对象管理(OM) .omNodeWatcher，监控节点的状态 .omWalker，必要时启动数据同步
.管理框架
.Tomcat提供管理服务
.ZooKeeper提供集群服务
2.4集群与全局命名空间
LHS使用联想超融合自身高度可扩展的、弹性的 Lenovo分布式文件系统（LeFS）为企业级服务交付共享存储。研发联想分布式文件系统的目的是满足企业超融合虚拟环境中的需求。LeFS通过同步在整个集群中不同进程之间的操作来消除系统“脑裂”的情况。LeFS运行在虚拟化集群的每台服务器上，交付高可用的和可扩展的全局命名空间。
2.5.1 I/O路径
联想超融合已优化其 I/O路径，在利用由机械硬盘和闪存介质组成的混合磁盘配置的虚拟化环境中提供高性能存储。读写操作落到机械硬盘之前会提前重定向到 SSD，通过发挥 SSD的物理性能而最大化整体系统的性能。读取/写入操作在虚拟环境中的模式在本质上主要是随机读写，因为被虚拟化服务器上寄宿的多
5)数据最终倒盘到机械硬盘中。
5)读取 I/O被确认返回到应用虚拟机。
硬盘驱动器与 Metadev的比率主要依赖于 LHS部署过程中定义的存储页面块大小。使用 4K页面大小的部署推荐该节点的硬盘驱动器裸容量的 5％的 Metadev容量，用 8K页面大小的部署要求该节点容量的 3％。如果硬件配置无法达到最低 Metadev固态硬盘比率的要求，超融合系统则会自动使用现有的固态硬盘作为读取/写回缓存。
有两种类型的 Metadev：独有模式和共享模式。独有模式配置下 Metadev占用的 SSD不提供读取/写缓存。创建独有模式 Metadev，可以减少对 Metadev固态磁盘的磨损。共享模式配置的 Metadev可以在具有读/写高速缓存分区的固态硬盘上进行创建。共享模式 Metadev配置可支持 5年（一般如此）每天至少 10次写入的固态硬盘。Metadev可以是共享模式，也可以是独有模式——但用户不能同时配置二者。在超融合的安装过程中，用户可以选择独有模式或共享模式
.零拷贝快照
超融合利用基于日志的数据分布方法进行数据放置，并利用元数据将数据块映射到存储位置。所以一旦数据发生变化，数据块镜像就不会落在包含之前数据块镜像相同的存储位置上。而是把数据块的镜像被写入一个新的存储位置。同时，
元数据会被更新，以反映数据块的存储位置中的变化。利用这种方法，创建快照和把文件的元数据标记为只读一样简单。
快照只是某个时间点的数据虚拟副本，其特点是只读的，不占用任何容量，不要求任何前期空间预留。几秒即可创建快照，它独立于资源容量，并且快照创建不影响虚拟机的性能。即使当一个虚拟机的副本数据由于一个节点脱机不可用时，也可以创建快照。一旦该节点返回到集群中的可用状态，错过的写入数据会重放回该节点。重建快照，该节点再次完全同步。
联想超融合 AIO H3000的快照技术使用写重定向的方法，无数据移动。这样的设计使快照可以被快速、无序删除，因为联想超融合文件系统只删除不再需要引用快照的元数据。此外，联想超融合上的所有快照具有故障一致性，提供第一层数据保护，而不会影响性能或容量。
.应用一致性快照
境中提供应用一致性快照，状态开始。
包括选择快照是否应该具有应用一致性的能力。
图 6：通过 AIO H3000用户界面实现应用程序一致性
.零拷贝克隆
联想超融合 AIO H3000的零拷贝克隆技术采用的原理与快照技术相同，区别在于克隆是对虚拟数据拷贝的读取/写入。在虚拟机读写或者对虚拟机克隆导致
数据块被更新后，虚拟机或克隆相应的元数据随之更新以反映新镜像的存储位置，但是该虚拟机或克隆的原来所有快照和克隆的元数据保持不变。除非数据被修改，克隆不占用任何容量，也不要求任何前期空间保留，可在一秒钟内完成克隆，同时不影响虚拟机的性能。管理员可以通过克隆虚拟机的快照来构建完整的快照/克隆体系结构，并利用该体系复原并启动虚拟机。
克隆是一种在不同的环境中轻松地复制虚拟机的一种便捷方式；例如，开发和测试环境。可以在查看快照库存时通过 Lenovo用户界面创建克隆。
图 8：创建多个克隆
.容量再平衡
超融合集群的虚拟机常见情形是个别节点在容量和性能两方面被过度利用。这种情况取决于虚拟机在数据分布模型中是如何供给，单个节点可以包含比集群中的其他节点更多的组件。为了解决这种情况，联想超融合提供一个工具，运行该工具可以自动重新平衡集群中所有节点的数据。该工具被称为 MxBalance，它
确保集群的工作负载均匀分布。关于如何操作请参考文档《联想 AIO H3000产品高级版操作指导书-对集群进行数据均衡》
.超融合存储池
超融合文件系统创建了包含底层物理存储设备的虚拟存储池。存储池包括多个物理磁盘的总资源。每个存储池具有相关策略来确定这些设备的数据布局和冗
图 10：磁盘上的垂直条带数据
在上面的图中，文件 A被映射到节点 X和 Y内的硬盘驱动器上，其文件被分片后其成员（A1-R1，A2-R1）及其相应的副本（A1-R2，A2-R2）分布在每个节点上。
当启用超融合 Metro Cluster集群（或机架感知）策略时，还有更多关于数据布局的指南。在安装过程中，数据的一个副本被写入机架（或网站/故障域）内，数据的其它副本（或备份）会被写入到不同的机架。
.本地副本联想超融合的集群范围内的副本技术可以确保在硬盘发生故障时不会丢失
A1-R3和 A1-R4。LHS提供固态硬盘和硬盘驱动器的本地镜像，从而确保任何磁盘故障都是零宕机。当 Lenovo控制器虚拟机从节点内读取数据时，如果检测到磁盘出现故障，将读起操作重定向到同一个节点中的健康硬盘上。
2.7优化性能的配置
提升 LHS性能的方式有很多种。本节将介绍在安装和使用联想超融合 AIOH3000过程中的优化信息，
.针对应用类型对数据块大小设置
由联想超融合 AIO H3000搭建的底层硬件会对集群的整体性能产生一定的影响。考虑联想超融合解决方案的关键组件是存储、网络和计算。提升的计算资源可以利用较少的 CPU数量实现更多的虚拟机密度。从网络的角度来看，联想超融合系统建议在 10GbE网络上部署超融合存储网络，要么使用一个专用的虚拟交换机，或者具有专用 VLAN的共享虚拟交换机，或者使用专用的端口组分布式虚拟
交换机。最后，对于存储设备，无论是硬盘数量和驱动器类型都影响整体集群性能。当每个服务器有四个或更多个硬盘驱动器时在联想超融合集群中可实现更高的性能。
.虚拟机配置
由于 LHS的条带化策略，与虚拟机相关的虚拟磁盘的配置会带来性能提升。每个虚拟机配置多个虚拟磁盘将提高联想超融合集群中每个物理磁盘的利用率，从而提高总集群性能。此外，联想超融合在 VMware环境中进行了优化，以实现与半虚拟 SCSI控制器连接的数据虚拟磁盘。
3联想超融合 AIO H3000产品优势
3.1业务应用场景
联想超融合解决方案可以直接为企业提供软件定义的数据中心解决方案，也可以为托管服务供应商（ MSP）提供超融合的解决方案。超融合系统可以支持被集成到现有的用户访问
合存储资源池内数据的快照和克隆。该快照和克隆在时间、性能和容量上都是高效的，这意味着可以瞬时创建和删除它们，而对性能没有影响，而且不占用创建上的任何空间。
3.1.4虚拟桌面基础设施
联想超融合 AIO H3000的快照和克隆对虚拟桌面应用（VDI）部署也是非常有益的，其中管理员可以在几分钟内部署数千个虚拟桌面。这些环境必须以相较于传统的独立 PC有更低的成本同时保持更好的终端用户体验。LHS能够通过利用固态硬盘作为读写缓存来满足 VDI的性能要求，同时提供具有成本效益的解决
方案。
3.1.5灾难恢复
LUN和卷之间，最小化管理过程中产生错误的可能性。在标准服务器上融合计算和存储资源，从而消除了存储网络的工作负荷，如分区等。通过将所有存储功能集成到虚拟化用户界面内，LHS为虚拟机和存储管理提供了单一的管理窗口。一旦安装 LHS后，管理员在创建虚拟机过程中只需从虚拟化用户界面就可以指向联想超融合存储池，LHS将采取一切措施，为新虚拟机优化配置和分配资源。
LHS的安装和配置过程只需要几分钟的时间，使系统或者虚拟机管理员能够安装和管理存储。在安装过程中，LHS将所有服务器中的存储资源聚合到超融合集群中，并借助为虚拟机配置存储的全局命名空间将其作为超融合存储资源池。LHS不会将任何以前分配的存储设备添加到联想超融合存储池，也支持有选择地从超融合存储池中卸载任何存储设备。安装程序会自动安装和配置所需的所有必备软件，并确定安装 LHS所需的最低硬件和软件要求。安装程序将引导用户通过解决安装过程中出现的问题，以防未满足最低要求。
联想超融合存储池与所有数据服务，如复制、快照和零拷贝克隆按照虚拟机粒度从 VMwarevSphere客户端进行配置和管理。这种简化消除了存储管理的日常任务，使管理员能够集中精力管理应用程序和虚拟机。
3.4线性扩展
而无需过度
向线性扩展。下面的例子强调了该平台的线性可扩展性在 VDI用例中的情况。即使增加部署虚拟机的数量以及添加节点到集群之后，访问虚拟桌面的平均延迟时间几乎保持不变。联想超融合支持 VDI应用时，从 100到 456的桌面且不影响性能的线性扩展如下图所示：
桌面数量 100 300 456
节点数量（ ESXi主机） 2+1* 3 4
卡住或无反应的桌面（会话）数量 0 0 0
控制器虚拟机配置（ CVM） 4vCPU/8GB内存 4vCPU/8GB内存 4vCPU/8GB内存
性能指标
最低响应时间（ VSIbase） 731ms 797ms 843ms
平均响应时间（ VSImax平均） 823ms 929ms 995ms
最大响应时间（ VSImax阈值） 1731ms 1798ms 1844ms
*2个超融合计算 /存储节点 +1个单纯计算节点
图 12：LHS在 VDI部署中的扩展线性
3.5最大限度节省
通过利用服务器端的固态硬盘、内部驱动器或连接到标准服务器的 JBOD，LHS在软件中可以提供存储阵列的能力。利用商品组件将计算和存储资源整合到
图 13：LHS最大限度的容量节省
压缩也是默认启用。LHS对数据和元数据进行在线压缩，而无性能损失。将闪存倒盘至机械硬盘过程中会对数据和元数据进行压缩，但在 intent log和固态硬盘中的读缓存不进行压缩。LHS利用 LZJB压缩算法提供更高效的存储利用率。压缩和自动精简配置的组合为超融合存储部署提供 2-4倍的容量节省。
.软件敏捷性
联想超融合构建了根植于中国、拥有全球视野的创新三角，在虚拟化和分布式存储领域有超过十年的技术储备，积累了全球 70多项专利，其中包括冷热数据检测、动态资源分配、任务调度等超融合领域最重要的核心专利。提升企业效率，快速满足不断变化的业务需求。
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