华为FusionCube系统构架介绍

一、系统架构如下是FusionCube虚拟化一体机的总体架构图:华为FusionCube融合基础设施一体机（HuaweiFusionCubeConvergedInfrastructure）是华为公司IT产品线云计算领域的旗舰产品。FusionCube遵循开放架构标准，于12U机框中融合刀片服务器、分布式存储及网络交换机为一体，无需外置存储、交换机等设备，并预集成了分布式存储引擎、虚拟化平台及云管理软件，资源可按需调配、线性扩展。FusionManager：负责云平台资源管理、弹性调度以及操作维护等综合管理功能，是云平台管理的核心，提供基于web的统一维护界面；整个系统的业务通过云管理FusionManager呈现，诸如用户管理、集群管理、业务模板管理、虚拟机管理、桌面发放、统一硬件管理、告警、监控等功能均由FusionManager对外提供。FusionCompute：华为虚拟化平台，负责云平台计算资源虚拟化和资源分配，将物理资源(计算、存储、内存等)转换成可动态调整的虚拟资源，供虚拟机使用；FusionStorage：使用分布式云存储技术，通过合理有序组织刀片服务器的本地硬盘，提供高性能高可靠的块存储业务。硬件：服务器使用E9000，支持计算、存储、交换、电源模块化设计，计算和存储节点按需混配，计算、存储、网络都在E9000框内部署完成，支持GPU，SSDPCIe，DSP等I/O加速扩展，支持丰富的交换模块GE,10GE,FC,FCoE,IB，根据业务要求灵活配置。存储除了支持FusionStorage分布式存储外，还可外挂S5500T。FusionCube的典型使用场景包括：l虚拟化一体机：直接提供集成的FusionCube虚拟化一体机，不携带任何其他应用软件；l桌面云一体机：在虚拟化一体机上运行VDI（VirtualDesktopInfrastructure）虚拟桌面或应用虚拟化，提供桌面云服务；l企业OA一体机：在虚拟化一体机上运行企业OA的服务端应用，如微软Exchange、Sharepoint应用；l数据库/大数据一体机：在虚拟化一体机上运行微软SQLServer数据库、SAPHANA数据库等软件，通过硬件调优技术，确保数据库一体机的性价比最优；华为FusionCube基于华为自研的硬件平台，自研的分布式存储以及虚拟化软件，并进行了深度的集成和优化，具有如下特点：l简单易用FusionCube将服务器、存储和网络打包放置在统一的机框或机架中，从销售到维护都更简单；l业务快速部署可以快速部署系统，灵活为企业分配IT资源。通用硬件平台，方便IT系统统一进行规划，集中采购和建设。系统中的软、硬件完全解耦，兼容通用硬件服务器。设备资源池化，共享资源，提高资源利用率。各种零散的设备集成为统一的资源池，实现资源共享。整体资源规划不需要按需求峰值叠加设计，减少初期**和资源闲置浪费。系统扩展能力强，根据业务量弹性扩容，适应业务系统突发需求。IT设备资源平均利用率可以从10%提高到60%以上。资源自动分配，缩短系统部署周期，加快业务上线速度平台化的IT资源，生产预安装，图形化系统规划，减少系统部署时间。根据业务需求直接从IT资源池中自动划分资源，加快业务上线速度。l集群化、自动化运维FusionCube解决方案将网络运维模式从人工运维管理转变为自动化运维管理，运维效率提高10倍以上，可大幅提高IT运维服务质量。自动监控IT资源和系统运行状态，对系统故障和潜在风险实时报警、自动恢复。提高业务系统的可靠性。系统根据资源分配策略，自动配置、动态调整资源。可以快速自动加入新资源，搬迁已有资源。l端到端整体解决方案华为FusionCube解决方案可以提供从产品到管理全面的端到端解决方案。提供全面的服务器、网络设备、存储设备、安全设备等硬件产品。提供全面的业务软件方案。基于FusionCube集成的优势，FusionCube帮助客户：实现快速业务上线、资源调整、扩容，加快业务盈利。提高资源利用率，减少硬件**、能耗、维护成本，从而降低总体IT成本。自动资源调整和容错，让IT交付、维护更加简单，降低人力成本。二、安全可靠云平台FusionCompute主要定位企业关键应用领域，采用业界领先的Xen技术，实现在开源基础上持续增强和优化，提供完整的虚拟机生命周期管理功能，充分发挥Xen的性能和安全方面的技术优势，并利用Intel和AMD的芯片辅助虚拟化技术，提供关键应用对于高性能、高可靠、安全性和高可适应性上的各种虚拟化功能要求。首先，在基础架构服务层，提供持续的性能优化和增强功能，在计算虚拟化上的内存复用技术、GPU虚拟化技术等满足用户对于性能和体验方面的要求，在存储虚拟化上的链接克隆技术、快照备份技术可有效降低硬件采购成本，在网络虚拟化结合芯片辅助虚拟化技术提供SR-IOV网卡直通等技术，可满足应用对于高I/O性能的要求。其次，在应用程序服务层，提供可用性、可维护性和安全性方面的功能支持，包括提供虚拟机热迁移、虚拟机热备份和虚拟资源的热插拔技术，降低系统计划内/外宕机时间，提高业务的连续性；提供黑匣子、GuestOS故障检测功能，提高系统的可维护性；提供虚拟机安全加固、VLAN和安全组特性，提高企业应用的安全性保障；FusionCompute是一个轻量化的虚拟化管理系统，安装需要的空间不到4G；FusionCompute的一个集群最大可以扩展到128个服务器；FusionCompute支持多种数据存储类型，包括块级的存储SCSI设备和基于块级的VIMS存储；FusionCompute采用华为自研iNIC智能网卡和分布式虚拟交换机提供虚拟化网络功能；FusionCompute虚拟化的GuestOS支持市场主流版本的Windows和Redhat、SuSe等多个发行版本的Linux操作系统。在同一物理服务器上运行的多个虚拟服务器，当分别安装所支持的不同类型及版本的操作系统时，支持各虚拟服务器同时运行，相互之间没有影响。以上FusionCompute所有虚拟化特性，可以为企业关键应用整体运营带来显著的改善。三、自动化运维管理FusionCube融合一体机解决方案的自动化运维管理系统是通过FusionManager实现。FusionManager提供硬件管理、虚拟化平台管理、资源池管理，以及在统一资源池之上的虚拟机数据管理，应用管理等功能。同时作为一体机的统一Portal，完成全系统各种资源的生命周期维护。FusionManager可以物理部署和虚拟化部署在一台SUSE1164位的服务器上。作为虚拟机部署时，其物理节点上的其他资源可以共享出来给其他业务虚拟机使用；FusionManager基于FusionCompute能力，提供了如下主要功能：统一资源管理：通过将不同系统的资源对象采集到一起，建立统一的资源管理模型对使用者提供统一的、一体化的资源管理体验，包括各种资源的监控和告警；基于角色的访问控制：基于角色的访问控制（RBAC）是实施面向企业安全策略的一种有效的访问控制方式。其基本思想是，对系统操作的各种权限不是直接授予具体的用户，而是在用户集合与权限集合之间建立一个角色集合。每一种角色对应一组相应的权限。一旦用户被分配了适当的角色后，该用户就拥有此角色的所有操作权限。这样做的好处是，不必在每次创建用户时都进行分配权限的操作，只要分配用户相应的角色即可，而且角色的权限变更比用户的权限变更要少得多，这样将简化用户的权限管理，减少系统的开销；硬件自动发现与扩容：系统会自动发现一体机内部的所有硬件并扫描硬件的规格信息。用户可以在创建资源池的时候直接选择系统发现的硬件，系统自动完成这些硬件的软件安装、网络配置并将硬件加入资源池。系统扩容的时候也可以自动发现新加入的硬件，并且用户将硬件加入资源池的时候自动化完成所有的配置工作；应用自动部署：通过服务模板自动部署应用，包括自动完成创建虚拟机，安装OS、创建网络、安装应用等一系列的过程；应用弹性伸缩：支持配置应用的弹性伸缩策略，使应用按照策略自动伸缩应用资源。充分利用系统的现有资源。虚拟机迁移：当系统中出现虚拟机故障的时候，可以自动迁移到其他物理服务器之上，自动的快速恢复业务；虚拟机快照：系统将某一时刻虚拟机的整体状况以类似照片的形式保存下来。当虚拟机发生故障时，用户可以基于快照快速恢复虚拟机。快照会在执行时捕捉虚拟机的整体状况，包括虚拟机的电源状态、内存和磁盘数据、网卡和CPU寄存器；动态资源调度：采用智能负载均衡调度算法，通过持续不断地监控资源池的利用率，并能够根据相应策略在虚拟机中智能地分配合适的资源,从而达到同一资源集群内的不同物理主机之间负载均衡的目的；数据备份与恢复：虚拟机备份方案，是面向华为一体机平台下的虚拟机用户提供的无代理备份方案，通过在云平台上部署华为HyperDP（HyperDataProtection）备份软件，使系统管理员可以通过WEB界面轻松备份云平台虚拟机，不需要在用户虚拟机内安装任何备份软件，备份过程不需要终端用户参与，不影响用户虚拟机的运行。当虚拟机由于意外丢失数据时，系统管理员可以通过本地备份系统快速恢复，从而增强了虚拟机的可靠性；补丁升级：通过统一的升级补丁工具，实现升级和补丁功能；四、深度融合以下示例说明了FusionCube虚拟化一体机的融合硬件形态：华为FusionCube虚拟化一体机采用业界一流的模块化设计的组件，提供多种产品规模的组合，并提供单一厂家服务，满足各种业务范围的需求。华为FusionCube使用的计算/存储/网络都是华为自身的设备，使用计算，存储，网络垂直整合的融合架构硬件平台，高带宽低时延多协议交换能力，提升应用性能。华为FusionCube实现软硬件深度的整合，是真正的一体机：l统一用户界面：不管是计算/存储，还是网络，都在统一的界面中进行配置、告警、性能统计等，保证用户一致的感受。l一站式服务：从硬件到软件，联合应用，提供一站式支持，保证客户对产品的整体感知。五、预集成华为FusionCube依托华为高效的段对端交付能力，能从用户报价开始，根据用户业务需求，直接交付给用户开箱即用的产品，极大地简化了用户的安装、调测时间，从几周甚至数月的调测时间缩减到几个小时之内。预集成包括的内容：l硬件预安装：设备上柜、线缆预绑l软件预安装：BIOS定制、虚拟化软件FusionCompute、平台管理软件FusionManager软件安装、存储管理软件（FusionStorage/IPSAN）预安装l整机集成调测：齐套性检查、连通性检查l带柜运输：立柜运输现场开局：上电硬件检测、齐套性检查、连通性检查、简单业务配置和调测六、智能资源调度FusionCube可让计算/存储/网络资源池实现按需分配，达到弹性伸缩、节能减排的目标。其智能调度对象包括CPU、内存、虚拟机、服务器、资源集群。针对各种不同的资源有不同的调度动作：lCPU：动态调频、动态增减、限制上限、物理核绑定l内存：内存超分配、动态增减、限制上限l虚拟机：自动休眠/唤醒、定时开机、关闭/强制关闭/重启、迁移l服务器：下电、定时下电、定时上电、负载均衡l资源集群：应用迁移、资源优先级控制调度时机：l定时调度：根据配置好的资源调度策略，系统会在定时或周期时间到来时，不做任何条件判断，直接触发调度任务。包括：虚拟机休眠、虚拟机关闭、虚拟机启动、虚拟机迁移、服务器下电、服务器上电等。l条件调度：根据配置好的资源调度策略，系统会定时检测，当条件满足时，触发调度任务。调度策略：支持对调度对象、调度动作、调度时机的灵活组合配置而形成各种调度策略；支持对调度策略的创建、删除、修改、激活、去激活。实现智能调度的具体技术包括如下几种：内存复用技术内存复用是指在服务器物理内存一定的情况，通过综合运用内存复用单项技术（内存气泡、内存共享、内存交换）对内存进行分时复用。分时复用原理是通过计算节点上的内存复用策略实时调用相关内存复用技术，把空闲内存释放出来给其他虚拟机使用，同时平衡各虚拟机的内存复用情况，从而达到虚