Nutanix NX-3000评论: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的、类似云的服务器和存储基础设施

如果将4台独立服务器、大量内存、标准SATA磁盘和SSD、10Gb网络和定制软件组合在一个盒子中，会得到什么?在这种情况下，答案是Nutanix NX-3000。将Nutanix产品归入传统的类别则是另一个谜题。虽然该公司将其销售的每个单元称为“设备”，但它实际上是4台独立服务器和直接连接存储的集群组合，直接连接存储将共享存储带入机箱，消除了后端SAN或NAS的需要。

我最近有机会接触到Nutanix NX-3000，它的四个节点运行的是Nutanix操作系统的3.5.1版本。必须指出的是，Nutanix平台独立于任何托管的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管理程序，以及KVM用于基于linux的工作负载。

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Nutanix是由谷歌、Facebook和雅虎等公司经验丰富的数据中心雷竞技电脑网站架构师和工程师创立的。这种背景使人们对什么是优秀的分布式系统以及构建可伸缩的高性能产品所需的软件部件有了敏锐的认识。大剂量的创新和创造力在一组复杂的分布式集群管理服务,消除单点故障,在磁盘块指纹等特性,利用一个特殊的英特尔指令集(计算一个sha - 1哈希)来执行重复数据删除,并确保数据完整性和冗余。

Nutanix集群从一个设备开始(技术上是三个节点，允许一个节点出现故障)，并扩展到任意数量的节点。NDFS (Nutanix分布式文件系统)为你所有的虚拟机提供了一个单一的存储，处理所有的磁盘和I/O负载平衡，消除了使用虚拟化平台特性的需要，如VMware的存储DRS。否则，您使用VMware或Microsoft的本地管理工具来管理您的虚拟机，与您在任何其他基础设施上管理虚拟机没有什么不同。

Nutanix架构NX-3000背后的硬件来自SuperMicro。除了在一个2U机箱中压缩四个双处理器服务器刀片之外，它并没有什么特别之处。所有的神奇之处在于软件。Nutanix使用了开源软件的组合，如Apache Cassandra和ZooKeeper，以及一组内部开发的工具。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，以作为集群的主要对象存储。

硬件节点加上特殊的软件组成了Nutanix分布式文件系统。在每个集群节点的核心是Nutanix控制器虚拟机。这个特定于管理程序的虚拟机——Nutanix提供了针对vSphere、Hyper-V或KVM进行优化的不同版本——处理服务器节点之间的所有通信，以及作为NDFS一部分运行的所有服务。换句话说，控制器VM既管理集群，又充当管理程序及其来宾VM的中央数据存储。,

图1:Nutanix虚拟计算平台架构

上面的图1显示了Controller VM中一些关键软件之间的互连。与节点、磁盘和网络故障一样，控制器故障是自动检测的。NDFS通过将I/Os重定向到集群中的其他控制器vm来处理控制器中断。

中心是策展人，这是一个基于mapreduce的集群管理应用程序，它处理整个集群的任务分配(磁盘平衡、主动清理等等)。它由一个选举出来的策展大师控制，担任任务和工作委派经理。

Stargate是主要的数据I/O管理器。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的分布式元数据存储，它利用Paxos算法在所有节点之间强制执行严格的一致性。

Prism是用于配置和监视整个Nutanix集群的管理网关。它以与其他组件类似的方式选择leader。通过一个基于html5的Web界面、一个类似于控制台的CLI和一个基于rest的API可以访问管理系统。

Zeus是一个基于Apache ZooKeeper的集群配置管理器。领导节点的职责包括接收和转发所有配置更改请求。如果leader失败，其他节点上运行的Zeus服务将选择一个新的leader。

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。

所有写到磁盘的操作都在确认之前同步复制，以防止磁盘或节点出现故障。大多数磁盘写操作都通过基于ssd的OpLog进行，它实际上是一个磁盘操作的日志条目。实际上，OpLog为所有磁盘写操作提供了一个非常快速的持久性存储。对于读取操作，在本地内存和SSD上有一个内容缓存。如果在内容缓存中找不到特定的磁盘片段，就会定位并从磁盘中检索它。

运行在各个节点上的虚拟机只使用该节点的资源，尽管磁盘写操作分布在整个集群中。来宾虚拟机将本地控制器虚拟机视为虚拟磁盘的中央数据存储;当VM从一个节点迁移到另一个节点时，I/O从一个控制器VM移动到另一个控制器VM。因此，当VMware的分布式资源调度器或Microsoft的System Center工具将VM负载分布到集群中时，存储负载就会在控制器VM之间实现平衡。所有节点间通信都在10Gb以太网上进行，这意味着您需要一个10GbE交换机将节点连接在一起。

Nutanix将存储池定义为一组物理存储设备，其中可能包括PCIe SSD、SSD和旋转磁盘。自然，存储池可能跨越多个节点，并在集群向外扩展以包括新节点时扩展。容器被定义为一组vm或文件，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体系结构的美妙之处在于，设备的日常操作几乎不需要管理干预。一旦系统被配置，它应该在没有任何操作员输入的情况下运行，直到您需要扩展容量。这通常发生在向网络添加另一个设备并需要扩展集群中的节点数量时。对于这个场景，管理主页上的一个名为Expand Cluster的菜单选项将引导您完成将新系统上线的过程。其他操作符操作可能包括通过创建容器和存储池来管理可用存储。

Nutanix设备的主要管理是从Web浏览器进行的。还可以使用SSH在任何节点上打开终端会话，运行脚本或手动启动和停止服务。许多控制不同进程运行的频率或触发特定事件的设置位于称为GFlags的配置参数中，您可以使用浏览器界面设置这些配置参数。

除了标准的HTML5管理页面外，Nutanix还提供了先进的管理和监控功能。这些包括对个人功能的直接洞察，如馆长和星门。要访问这些页面，只需输入Nutanix控制器VM的URL并添加到特定服务的路径。前面提到的每个主要函数都有自己的页码或独占URL。下面的图2显示了一个典型的仪表板屏幕，其中包含信息小部件的默认布局。这个页面是用户可配置的，可以包含您所能想到的几乎任何系统级别的详细信息。

图2:Nutanix仪表板

如果深入挖掘，你会发现大量关于NDFS内部工作原理的详细信息。NDFS大量使用日志记录，这些日志提供了对关键性能参数的洞察。如果您在仪表板上没有看到感兴趣的信息，那么只需添加一个新的图表一长串选项。

Nutanix使用RESTful API作为它的管理接口，以及用于VMware vCenter服务器和其他虚拟化管理工具的插件。如果您真的有雄心壮志，您可以使用Python之类的语言编写自己的代码。使用这种方法需要大约10行代码来获得关于当前运行的vm的大量信息。动脑筋的人可以通过主门户页面浏览REST API，以手动探索接口，尽管您可能不希望在生产机器上这样做。

Nutanix性能Nutanix的所有产品都是从头开始设计的，性能和规模是两个驱动原则。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。顺序写入跳过OpLog直接到磁盘，对于特定的用例，它们还可以选择完全跳过SSD层。这减少了SSD层所需的存储量，同时利用了hdd的顺序写的适用性。

在Nutanix盒子上测量性能是Nutanix当然会做的事情。由于数据在底层存储之间的移动完全由NDFS控制，因此也可以监视和跟踪移动部分，以识别任何瓶颈。vDisk状态页的快照显示可用的不同类型的性能度量。

Nutanix提供了一个诊断工具，它将为每个节点提供一个带有六个虚拟磁盘的VM。一旦VM被完全配置，该工具就会启动diskperf和fiotool来测量已知负载下的各种性能参数。完成后，将对结果进行聚合，以确定集群的总体性能。典型的用户不会运行这些工具，但是Nutanix系统工程师可以在安装后的过程中使用它们。

Nutanix NX-3000系列产品为虚拟化部署提供了一个独特的解决方案。衡量这个产品与任何其他竞争将是有问题的，因为真的没有任何东西像它。如果你严格按照成本来评估的话，这就更困难了，因为在每台设备14.4万美元的基础价格下，成本是相当可观的。但是它的好处——高可用性、高性能、集中存储的所有优点而无需额外开销——是引人注目的。总之，对于希望将尽可能多的虚拟化容量打包到尽可能少的空间中的高端数据中心来说，它是一个理想的解决方案。雷竞技电脑网站

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