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[原理架构] Nutanix产品体系架构之—架构设计

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发表于 2015-8-30 14:28:37 | 显示全部楼层 |阅读模式

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架构设计

融合平台

Nutanix 解决方案是一种融合的存储 + 计算解决方案,充分利用本地组件,并创建了虚拟化的分布式平台(又称虚拟计算平台)。

该解决方案是一个捆绑式的硬件 + 软件设备,在 2U 的占用空间中放置 2 个节点(6000 系列)或 4 个节点(1000/2000/3000/3050 系列)。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 ESXi、KVM、Hyper-V)和 Nutanix 控制器 VM (CVM)。Nutanix CVM 将运行 Nutanix 软件,并为虚拟机监控程序的所有 I/O 操作和该主机上运行的所有 VM 提供服务。凭借虚拟机监控程序的功能,利用 Intel VT-d 将管理 SSD 和 HDD 设备的 SCSI 控制器直接传递到 CVM。

下面是典型节点的逻辑表现形式的一个示例:

ntnx-bible-architecture-01.png

一组 Nutanix 节点共同构成一个分布式平台,称为 Nutanix 分布式文件系统 (NDFS)。对于虚拟机监控程序,NDFS 看起来就像任何集中式存储阵列一样,不过所有 I/O 都在本地进行处理,以提供最高性能。可在下面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 Nutanix 节点如何形成 NDFS 的示例:

ntnx-bible-architecture-02.png


群集组件

Nutanix 平台由以下高级组件组成:

ntnx-bible-architecture-03.png

Medusa

  • 关键角色:分布式元数据存储
  • 描述:Medusa 基于经过重大修改的 Apache Cassandra,以一种环式分布方式存储和管理所有群集元数据。利用 Paxos 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。

Zeus

  • 关键角色:群集配置管理器
  • 描述:Zeus 将存储所有群集配置(包括主机、IP、状态等)并且基于 Apache Zookeeper。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。

Stargate

  • 关键角色:数据 I/O 管理器
  • 描述:Stargate 负责所有数据管理和 I/O 操作,并且是虚拟机监控程序的主要界面(经由 NFS、iSCSI 或 SMB)。该服务在群集中的每个节点上运行,以便为已本地化的 I/O 提供服务。

Curator

  • 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。

Prism

  • 关键角色:UI 和 API
  • 描述:Prism 是组件的管理网关,也是管理员配置和监控 Nutanix 群集所使用的管理网关。这包括 Ncli、HTML5 UI 和 REST API。Prism 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。

数据结构

Nutanix 分布式文件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 PCIe SSD、SSD 和 HDD 设备。存储池可以跨越多个 Nutanix 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:VM/文件组
  • 描述:容器是存储池的一个逻辑分段,包含一组 VM 或文件(虚拟磁盘)。有些配置选项(比如 RF)是在容器级别配置的,但是会应用于单独的 VM/文件级别。容器通常与数据存储存在 1 对 1 的映射(就 NFS/SMB 而言)。

vDisk

  • 关键角色:虚拟磁盘
  • 描述:虚拟磁盘是 NDFS 上任何超过 512KB 的文件(包括 .vmdks 和 VM 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。

下面我们将展示这些节点如何在 NDFS 和虚拟机监控程序之间进行映射:

ntnx-bible-architecture-04.png

Extent

  • 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 1MB 的数据,由 n 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 4MB 的存储数据。该数据作为一个文件保存在 CVM 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。

下面我们将展示这些结构在各种文件系统之间是如何关联的:

ntnx-bible-architecture-05.png

下面是有关这些单元如何逻辑相关的另一个图形表示:

ntnx-bible-architecture-06.png


I/O 路径概述

Nutanix I/O 路径由以下高级组件组成:

OpLog

  • 关键角色:永久性写入缓冲区
  • 描述:Oplog 类似于文件系统日志,它的构建是为了处理突发性写入,它会将写入合并,然后将数据按顺序排入盘区存储。为了确定数据可用性而要确认写入之前,OpLog 会将写入同步复制到另一个 CVM 的 OpLog。所有 CVM 的 OpLog 都会参与复制,并且会根据负载进行动态选择。OpLog 存储在 CVM 的 SSD 层上,以便提供极快速的写入 I/O 性能,特别是对于随机 I/O 工作负载。对于连续工作负载,OpLog 将被绕过,写入直接进入盘区存储。如果当前数据处于 OpLog 中且尚未排出,所有读取请求将从 OpLog 直接完成,直到将它们排出,然后将由盘区存储/内容缓存为它们提供服务。对于启用指纹识别(又称重复数据删除)的容器,将会使用哈希方案对所有写入 I/O 进行指纹识别,以便根据内容缓存中的指纹来识别它们。

Extent Store

  • 关键角色:永久性数据存储
  • 描述:盘区存储是 NDFS 的永久性大容量存储,跨 SSD 和 HDD,而且可以扩展,为其他设备/层提供便利。进入盘区存储的数据要么是 A) 从 OpLog 排出的,要么是 B) 本质上是连续的,直接绕过 OpLog。Nutanix ILM 将根据 I/O 模式动态确定层的放置并将数据在各层之间移动。

内容缓存

  • 关键角色:动态读取缓存
  • 描述:内容缓存(又称“弹性重复数据删除引擎”),是通过指纹识别的读取缓存,可以跨越 CVM 的内存和 SSD。当缓存中(或根据特定指纹)不存在数据的读取请求时,数据将被放入单一触控的内容缓存池中,内容缓存池完全处于内存中,在这里它会使用 LRU,直到将其从缓存中选定。任何后续读取请求会将数据“移动”(事实上并不移动任何数据,只是缓存元数据)到由内存和 SSD 组成的多点触控池的内存部分。这里将有两次 LRU 循环,其中一次是针对内存中的数据,逐出会根据它将数据移动到多点触控池的 SSD 部分,在多点触控池中将分配新的 LRU 计数器。多点触控池中任何数据读取请求都将导致数据达到多点触控池的顶峰,在这里会为其给定一个新的 LRU 计数器。指纹识别是在容器级别配置的,并可通过 UI 配置。默认情况下禁用指纹识别。

在这里,我们展示内容缓存的高级概述:

Extent Cache

  • 关键角色:内存中的读取缓存
  • 描述:盘区缓存是一种内存中的读取缓存,在 CVM 的内存中完成。这将为禁用指纹识别和重复数据删除的容器存储非指纹盘区。在 3.5 版及之前版本中,该缓存与内容缓存独立,不过在后续版本中这些缓存将会合并。

ntnx-bible-architecture-08.png

点评

请看x.co/ppq(网址) 肺炎,最新消息 ,国内和国外不一样的报道.海外更真实...... git.io/gmmmm (网址)  发表于 5 天前

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发表于 2018-5-15 10:39:25 | 显示全部楼层
对于准备安装Nutanix CE版,要求至少4核、16G内存、200G SSD、500G HDD,

Intel的网卡、LSI的阵列卡,可以是1、3个或者4个节点
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发表于 2018-5-18 16:00:49 | 显示全部楼层
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发表于 2018-5-22 15:01:31 | 显示全部楼层
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发表于 2018-6-11 12:37:12 | 显示全部楼层
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发表于 2020-12-11 16:29:02 | 显示全部楼层
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