Nutanix NX-3000:虚拟化云风格

Nutanix虚拟计算平台为传统的虚拟化部署带来了弹性，云式服务器和存储基础架构

当你把四个独立的服务器、大量的内存、标准的SATA磁盘和SSD、10Gb的网络和定制软件放在一个盒子里，你会得到什么?在这种情况下，答案是Nutanix NX-3000。把Nutanix产品归为传统的一类完全是另一个谜。虽然该公司将其销售的每个单元称为“设备”，但它实际上是四个独立服务器和直接连接的存储的集群组合，直接将共享存储引入机器，消除了对后端SAN或NAS的需要。

我最近有机会接触到Nutanix NX-3000，其中四个节点运行的是Nutanix操作系统的3.5.1版本。需要指出的是，Nutanix平台独立于任何托管虚拟化系统处理集群和文件复制。因此，Nutanix集群将自动处理节点、磁盘和网络故障，同时以本地磁盘的速度提供I/O，并使用本地SSD加速对最常用数据的访问。Nutanix系统支持VMware vSphere和Microsoft Hyper-V hypervisor，以及针对基于linux的工作负载的KVM。

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Nutanix由经验丰富的数据中心建筑师和工程师建立，来自Google雷竞技电脑网站，Facebook和Yahoo的喜欢。该背景带来了一个敏锐的感觉，这是一个良好的分布式系统以及建立可扩展，高性能产品所必需的软件件。一种重量的创新和聪明才智出现在一个复杂的分布式集群管理服务集中，它消除了任何单一的故障，以及磁盘块指纹的功能，它利用了特殊的英特尔指令集（用于计算SHA-1哈希）执行数据重复数据删除并确保数据完整性和冗余。

Nutanix集群从一个设备(技术上讲是三个节点，允许一个节点发生故障)开始，然后扩展到任意数量的节点。nfs (Nutanix分布式文件系统)为您所有的虚拟机提供了一个单一的存储，处理所有磁盘和I/O负载均衡，并消除了使用虚拟化平台特性(如VMware的存储DRS)的需要。否则，您可以使用VMware或Microsoft的原生管理工具来管理您的虚拟机，这与您在任何其他基础设施上管理虚拟机没有任何不同。

Nutanix架构NX-3000背后的硬件来自SuperMicro。除了将四个双处理器服务器刀片挤在一个2U盒子里之外，它没有什么特别之处。所有的魔力都在软件中。Nutanix结合了开源软件，如Apache Cassandra和ZooKeeper，以及一系列内部开发的工具。Nutanix在ZooKeeper上构建了集群配置管理服务，并对Cassandra进行了大量修改，以用作集群的主要对象存储。

硬件节点和特殊软件的组合构成了Nutanix分布式文件系统。每个集群节点的核心是Nutanix Controller虚拟机。这个特定于管理程序的虚拟机——Nutanix提供针对vSphere、Hyper-V或KVM调优的不同版本——处理服务器节点和作为nfs一部分运行的所有服务之间的所有通信。换句话说，Controller VM既管理集群，又作为hypervisor及其来宾虚拟机的中心数据存储。,

图1：Nutanix虚拟计算平台架构

上面的图1显示了Controller VM中一些关键软件部件之间的互连。与节点、磁盘和网络故障一样，控制器故障也会自动检测到。nfs通过将I/ o重定向到集群中的其他controller vm来处理控制器故障。

在中心是策略器，一种基于MapReduce的群集管理应用程序，可以在整个群集中处理任务的分发（磁盘平衡，主动擦洗等）。它由选举的策略主人控制，作为任务和作业委派经理。

星形属是I / O经理的主要数据。它使用NFS，iSCSI或SMB进行通信，并处理来自管理程序的所有存储请求。Medusa是一个基于Apache Cassandra的分布式元数据库，它利用PaxoS算法来强制所有节点的严格一致性。

Prism是用于配置和监控整个Nutanix集群的管理网关。它以与其他组成部分类似的方式选举领导人。可以通过基于html5的Web界面、类似控制台的CLI和基于rest的API访问管理系统。

Zeus是基于Apache zookeeper的群集配置管理器。领导节点的职责包括对配置更改的所有请求的接收和转发。如果领导者失败，则在其他节点上运行的Zeus服务将选择一个新的。

其他组件包括用于作业和任务调度的Chronos、用于处理复制和灾难恢复的Cerebro以及用于管理虚拟磁盘配置数据的Pithos。

所有写入磁盘的操作都在确认之前进行同步复制，以防止任何磁盘或节点故障。大多数磁盘写操作通过基于ssd的OpLog进行，实际上它是磁盘操作的一个日志条目。实际上，OpLog为所有磁盘写操作提供了一个非常快的持久化存储。对于读操作，在本地内存和SSD中有一个内容缓存。如果一个特定的磁盘片段不能在内容缓存中找到，它将被定位并从磁盘检索。

运行在单个节点上的虚拟机只使用该节点的资源，尽管磁盘写操作在整个集群中分布。客户虚拟机将本地Controller VM视为虚拟磁盘的中央数据存储;当虚拟机从一个节点迁移到另一个节点时，I/O从一个Controller VM迁移到另一个Controller VM。因此，由于VMware的分布式资源调度器或Microsoft的System Center工具将虚拟机负载分布在集群之间，存储负载在Controller VM之间是均衡的。所有节点间的通信都在10Gb以太网网络上进行，这意味着需要一个10GbE交换机将节点连接在一起。

Nutanix将存储池定义为可包含PCIe SSD，SSD和旋转磁盘的一组物理存储设备。当然，存储池可能跨越多个节点，并且当群集缩小以包括新节点时将展开。容器被定义为一组VM或文件，并且是存储池的逻辑子集。例如，每个容器通常对应于VMware环境中的单个数据存储。

Nutanix管理Nutanix架构的美妙之处在于，设备的日常操作几乎不需要管理干预。一旦配置了系统，它应该在不需要任何操作员输入的情况下运行，直到您需要扩展容量。当您向网络添加另一个设备并需要扩展集群中的节点数量时，通常会发生这种情况。对于这个场景，管理主页上标有Expand Cluster的菜单选项将引导您完成将新系统联机的过程。其他操作可能包括通过创建容器和存储池来管理可用的存储。

Nutanix设备的主要管理在Web浏览器中进行。您还可以使用SSH在任何节点上打开终端会话并运行脚本或手动启动和停止服务。许多控制不同进程运行频率或触发特定事件的触发器的设置存在于名为GFlags的配置参数中，您可以使用浏览器界面设置该参数。

除标准HTML5管理页面外，Nutanix还提供高级管理和监控功能。这些包括直接洞察各个功能，例如策展人和恒星。要访问这些页面，只需键入Nutanix控制器VM的URL并将路径添加到特定服务。前面提到的每个主要功能都有自己的页码或独家URL。下面的图2显示了一个典型的仪表板屏幕，具有默认的信息小部件的布局。此页面是用户可配置的，以包含您可以想到的几乎任何系统级别详细信息。

图2：Nutanix仪表板

如果您足够深，您将找到有关NDFS内部工作的详细信息。NDFS批次使用日志记录，这些日志提供了深入的关键性能参数。如果您没有看到您对仪表板上感兴趣的信息，则只需要添加新的图表一长串的选项．

Nutanix使用RESTful API作为其管理接口，并为VMware vCenter Server和其他虚拟化管理工具提供插件。如果你真的很有抱负，你可以用Python这样的语言编写自己的代码。使用这种方法需要大约10行代码来获取关于当前运行的vm的大量信息。查询人员可以通过主门户页面浏览REST API来手动探索界面，尽管您可能不希望在生产机器上这样做。

Nutanix性能Nutanix所有产品的设计都以性能和规模为两个驱动原则。数据通常通过本地OpLog，并通过网络将副本发送到集群中的另一个节点以实现冗余。顺序写跳过OpLog直接进入磁盘，对于特定的用例，它们可以选择完全跳过SSD层。这减少了SSD层所需的存储量，同时利用了对hdd顺序写的适用性。

在Nutanix盒子上测量性能是Nutanix所做的事情。由于进出底层存储的数据完全由NDFS控制，因此也可以监控和跟踪移动部分，以识别任何瓶颈。此快照VDisk状态页面显示可用的不同类型的性能度量。

Nutanix提供了一个诊断工具，将每个节点提供VM，其中包含六个虚拟磁盘。一旦VM已完全配置，该工具就会启动DiskPerf和Fiotool，以在已知负载下测量各种性能参数。完成后，结果会聚合以确定整体群集性能。典型的用户将无法运行这些工具，但它们可用于Nutanix系统工程师用作安装后的过程的一部分。

Nutanix NX-3000系列产品为虚拟化部署提供了独特的解决方案。测量此产品的任何其他竞争将是有问题的，因为它真的没有类似的东西。如果您严格评估成本，则甚至更加艰难，以每家设备为144,000美元的基本价格是重要的。但优势 - 高可用性，高性能高，集中储存的所有优点都没有开销 - 是引人注目的。在一天结束时，它是一个理想的解决方案，即寻求将虚拟化容量包装到最少的空间中的虚拟化容量。雷竞技电脑网站

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