Nutanix –新一代虚拟化平台架构

来源：塔塔 更新时间：2014-06-13

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Nutanix的发展历程

Nutanix的创始人正是创建谷歌分布式系统的那些人，该公司为企业数据中心提供云环境中常见的可扩展性、可用性、简单性和高性能。大多数云提供商实施的是所谓的软件定义数据中心。在软件定义数据中心，你只有服务器：当你需要更多存储容量时，便调用存储服务；当你需要更多计算能力时，同样的服务器便为你调出各种应用程序；当你需要其它基础设施服务时，便可按照自己的需要调用和停用各种服务。因此，在软件定义数据中心，硬件不再是至关重要的组件，数据中心的所有事项均在软件层进行控制和界定，因此能够实现前所未有的简便性、可扩展性和自动化。

图1：传统数据中心对比谷歌数据中心

Nutanix架构和软件定义存储

Nutanix将融合基础设施、横向扩展架构和软件定义存储的各种优势结合在一起，可提供极佳的VDI体验，而其成本仅为传统服务器和存储器的一小部分。每一台Nutanix服务器均包含CPU、内存、网络、SSD或闪存、以及HDD存储功能。Nutanix存储控制器是一种虚拟机，运行于每台服务器上，可将本地存储转换成为共享存储。Nutanix完整集群中的所有可用存储均作为单一的文件系统提供，称为Nutanix分布式文件系统。

 

图2：Nutanix计算存储完整架构

尽管没有专门的SAN或NAS，Nutanix仍然能够无缝提供高可用性、DRS和容错等企业虚拟化功能。为了将性能最大化，Nutanix存储控制器将特定虚拟机的所有数据保存在同一服务器上，从而将时延最小化，而将SSD闪存的优势最大化。

图3：Nutanix软件定义型存储控制器

 

Nutanix区块和Nutanix节点

基于Nutanix架构的模块化数据中心由Nutanix区块和Nutanix节点组成。下图为Nutanix 3000系列区块设备，仅占用2个机架单元，却能够提供4台服务器和20TB存储容量。

 

图4：Nutanix区块

而每台Nutanix区块设备均含有四个独立的Nutanix节点。每个节点都是一台独立的服务器，在vCenter中可以视为一台独立的ESXi主机。每一台ESXi主机就是一台Nutanix控制器虚拟机。型号不同，则Nutanix硬件的技术规格也有所差别。下面是Nutanix 3450入门区块的技术规格和实物图。

Nutanix的可扩展性

Nutanix完整集群可以从（一个区块）4个节点起步，并最终扩展至100多个节点/集群。4个节点的入门包就位之后，集群能够以一次添加一个节点的方式逐步进行扩展。给集群添加节点是一个完全动态的过程，无须停机，并可在2次点击之后完成。一旦确定了一个节点上容纳多少台虚拟桌面，就能够非常轻松地预测VDI解决方案从试用到投产的成本和性能。最为重要的是，在整个过程中，按每台桌面计算的成本始终保持不变。

图5：线性横向扩展

Nutanix给VDI环境带来的重要差异化因素之一就是，基础设施在进行扩展时其性能仍然保持不变。为了展示这种能力，Nutanix曾实施过一个巨型项目，模拟启动风暴，并且当基础设施从300台桌面扩展到3000台时，其性能从最终用户体验的角度来看保持了一致。在大多数传统的存储环境中，最佳性能仅出现在第一天，因为应用程序或工作负载越来越多，导致性能随着时间的推移不断下降，直至需要进行叉车式升级，采用全新的存储阵列。

 

 

Nutanix的性能

Nutanix解决方案在VDI环境中的主要优势之一就是性能，而性能优势是通过传统的服务器和存储架构实现的。在传统的架构中，时延是因为每次访问存储都需要通过网络而造成的。通过NFS和iSCSI等协议提供存储本身没有问题，但网络会增加时延。Nutanix可提供NFS协议的优势及其易用性，而通过所谓的“无网络NFS”消除了网络时延。Nutanix分布式文件系统直接对虚拟机进行检测，然后将特定桌面的所有数据存放到本地服务器上。因此，桌面不是通过网络、而是通过高速内部总线访问其数据。新西兰塔拉那基（Taranaki District Council of New Zealand）利用这种技术对传统的服务器和存储基础设施进行改造，创建起了自己的VDI环境，极大地提高了性能。下图说明了性能提升的具体情况，点击图下的链接可观看客户的完整视频展示。

图7：塔拉那基www.unidesk.com/videos/customer-webinar-south-taranaki

Nutanix的可用性

软件定义数据中心的优势之一在于架构的高可用性和灵活性。举例来说，最常见的虚拟化形式是服务器虚拟化，也称为软件定义服务器。在服务器虚拟化之前，用户需要购买物理服务器用于各种应用，但在服务器虚拟化之后，用户只须调用虚拟机用于各种应用。这些虚拟机可视为软件定义服务器。在典型的虚拟服务器群中，对物理服务器的依赖程度非常低，当某台物理服务器发生故障时，它上面的虚拟机或软件定义型服务器就会利用其它物理服务器上的可用空间，继续无缝运行。

Nutanix将软件定义数据中心的优势引入了存储领域。在Nutanix集群中，所有虚拟存储控制器不断彼此通信。当检测到某个节点发生故障时，集群便立即采取行动，恢复到节点故障发生之前的保护水平。Nutanix摈弃了传统的RAID组和LUN概念，转而实施了文件系统层的数据保护。这种默认的保护机制称为复制因子2（replication factor 2）。它意味着，每一个区块的数据写入集群中的至少一个其它节点上。若某个节点发生故障，则通过集群中的其它地方提供这些数据。因为所有可用节点（CPU、内存、SSD和HDD）均被用来恢复数据，因此重建只需要很少的时间。

Nutanix客户从来没有遭遇过哪怕一次数据丢失事件；谈到数据可用性，其全球平均值目前为69秒以上。

图8：Nutanix系统可用性全球统计数据