企業機房建置,如何增強基礎架構的可擴展性?

機房建置,自數據中心出現以來,企業的它經理們就一直糾結於努力尋求對數據中心資源進行配置處理的最佳方式。而伴隨着服務器虛擬化,雲計算和大數據等技術的發展,這一過程變得更加複雜。而在本文中,業內的相關專家就將幫助我們廣大讀者朋友們就如何更好的解決貴公司在服務器硬件策略方面的管理難題進行解疑,並還將爲您介紹關於如何識別和解決數據中心網絡性能問題的相關方法,以及實施服務器規模化擴展的優缺點,以便幫助您瞭解如何採購可擴展的虛擬基礎架構。識別和解決網絡性能問題企業數據中心的它經理們花時間來調查可用於監控網絡I / O的方法,並確定可能導致網絡速度變慢的原因是非常值得的。如果企業應用程序的所有者報告稱:網絡連接速度慢,那麼確保其原因不是由廣域網中的瓶頸所導致的是至關重要的。網絡性能不佳通常可歸因於虛擬化之外的原因。可能存在尚未報告或發現的停機中斷或路由問題。另一個亟待檢查的領域是IP配置。而一些簡單的工具如萍,pathping,路徑跟蹤程序和網路資訊查詢在診斷網絡問題時仍然有用。最常見的問題之一是錯誤或不正確的域名服務器(DNS)配置。另一個亟待檢查的領域是虛擬機(VM)中應用程序的配置。查看是否存在會顯著降低網絡性能的設置或選項,也許是應用程序的輪詢網絡,以查找外部網絡組件的可用性——那麼這可能會導致不必要的網絡流量。一旦你企業排除了上述這些潛在的問題,就需要確認優化組件是否配置正確。接下來,檢查網絡問題是否僅影響相關虛擬機或同一主機上的所有虛擬機。這也是確定相關問題是否特定於應用程序所有者的虛擬機或者是否是系統性問題的好方法。大多數虛擬機管理程序供應商均提供了相應的網絡工具,以方便企業客戶監控進出虛擬機的流量。例如,VMware公司就提供了一款名爲esxtop的實用程序,可以查看網絡統計信息,並排除網絡性能問題。這些實用程序允許數據中心的運營管理人員查看虛擬機實際使用的網絡帶寬,以及是否檢測到物理系統出現大量的網絡數據包的被丟。它們還能夠顯示系統的發送和接收速率。當一款機器發出數據包,但未收到確認時,可能表示網絡接口卡(NIC)的算法存在問題,稱爲反向NIC團隊問題。在這種情況下,已啓用高級網卡綁定,雖然數據包通過一個網絡層離開物理主機,但它們通過錯誤的物理交換機返回到主機,並返回到錯誤的NIC。像這類嚴重的問題可能需要更廣泛的調查。在某些情況下,可能會導致放棄特定的NIC組合策略,這對於更廣泛的網絡來說被認爲是不可靠的。隨着整合比率的增長,可以做大量工作來改進和監控虛擬機的網絡性能。最佳優化的關鍵在於遵循虛擬化供應廠商的最佳實踐方案,同時對其進行修改以適應企業網絡的獨特流量特性。最關鍵的部分是瞭解你企業的虛擬機和更廣闊的物理環境之間的關係。橫向或縱向規模化擴展:如何通過數據中心升級實現進一步的發展演變在它領域,舊的問題最終會演變成新的問題,這個道理在數據中心服務器方面正在發揮作用。根據技術商業研究(創業)有限公司公司數據中心研究部門高級分析師基督教佩裏表示:“我們當前正再次看到企業對其系統實施縱向規模化擴展的興趣的增強,而這一方案曾一度處於下滑趨勢。”自數據中心出現以來,企業的它經理們一直在努力處理如何最好地配置其資源的問題。而他們的這個選擇方案基本上是在採購更大的硬件或更多的硬件之間:橫向或縱向規模化擴展嗎?1,服務器橫向擴展的優缺點分析服務器的橫向擴展的概念意味着向系統添加更多節點或購買更多硬件。例如,一家公司可以從一款Web服務器系統發展到三個。在極端情況下,數百臺小型計算機被配置爲集羣,這些集羣足夠支持大型數據中心的計算能力。橫向擴展通常很簡單。企業可以購買新系統並快速啓動。該方法也很靈活:可以以一種看似有限的方式添加系統,儘管其最終將需要更多的數據中心空間。實際上,橫向擴展的方法在雲服務供應商中很受歡迎,因爲該方法可以構建能夠支持數千個客戶和PB級數據存儲的海量數據中心。Facebook Inc .公司的開放計算項目就鼓勵橫向擴展服務器。該公司並不是依賴來自諸如惠普,IBM和甲骨文等傳統服務器廠商的特殊用途的系統,而是將通用硬件設備捆綁在一起,並構建巨大的數據中心。包括蘋果,Facebook和谷歌在內的網絡領軍企業都選擇了這種方式來支持他們的業務。當然,橫向擴展系統也有其缺點,首當其衝便是複雜性。太多計算機的連接會增加管理的複雜性,並且您必須支持更復雜的編程模型,由於存在多個本地系統,因此會在節點之間出現吞吐量和延遲問題,所以很難進行故障排除。

2,服務器縱向擴展的優缺點分析
服務器的縱向擴展可以避免服務器蔓延的問題。系統縱向擴展使用專門爲科學計算或高端數據庫管理系統應用而設計的專門開發的處理器。通常情況下,企業客戶通過向單臺服務器添加計算資源來建立自己的數據中心,並使其更加強大,企業安裝更強大的處理器,更多的內存或更多的內部網絡資源來提升性能,會得到更大規模的硬件。
由於低成本的x86服務器的出現,規模的縱向擴展一直在減少。企業無需爲處理能力支付高的價,而是可以購買價格較低的硬件。其結果是,科學計算機市場急劇萎縮,Unix市場一直在失去對於企業的吸引。
最近的一些轉變似乎正在爲這個細分市場注入新的活力。縱向擴展與虛擬化技術很好地結合在一起。使得企業客戶能夠通過軟件將其工作負載增加到一個系統上,而不是實際增加新的系統。現在,企業客戶可以在一款中央系統上運行數百個應用程序。通過虛擬管理程序部署新的虛擬服務器通常比實際採購和安裝物理服務器要便宜。
諸如惠普和IBM等成熟的供應商正在提供打包的解決方案。供應商們不是僅僅提供簡單的硬件設備,而是配置他們的系統,以便包含應用程序所需的所有組件.TBR的佩裏表示:“隨着大數據等應用的興起,企業客戶希望快速部署,從而更快的實現規模化的縱向擴展。”
這些整體解決方案與另一種趨勢保持了一致:更多的業務部門的需求將影響到企業的它採購。根據市場調研機構Gartner Inc .公司發現,它企業的首席營銷官現在擁有與CIO們同等的採購權限。因此,當前的企業的業務經理能夠在很少或根本沒有來自它員工的意見的前提下選擇採購一款整體解決方案,比傳統系統採購延遲更少。
而這員工面臨的挑戰就是支持橫向擴展系統。選擇自行採購他們所需系統的業務部門需要它部門支持,來確保這些系統的健康運行。
縱向擴展規模也只是一個臨時的解決方案。這種技術增加了數據中心的密度,並且通常需要特殊的冷卻和電源設施。每次當企業客戶投資更多的服務器硬件時,都會花費更多的時間,但最終並沒有一臺服務器能夠滿足應用程序的負載。
隨着縱向擴展基礎設施規模化的重新出現,它企業縱向擴展規模較之橫向擴展的選擇更加困難。唯一可以肯定的是,計算機的使用正在擴大,企業正在努力跟上業務增長的步伐。
爲可擴展的虛擬基礎設施採購服務器硬件
隨着服務器虛擬化,雲計算和大數據分析等技術朝着數據中心領域的進一步滲透發展,它專業人員在服務器硬件的採購方面有了新的選擇。數據中心需要能夠滿足企業業務對於性能和可用性快速增長的設備的需求,並且還將隨着未來幾年它需求的變化,進一步提供相對容易的可擴展性。
企業組織可以選擇購買少量的新型的功能強大的服務器,並採用縱向擴展的策略,這使得少數服務器得以能夠處理大量的工作負載,同時消耗更少的能源。另外,他們可以選擇一種橫向擴展的方法,使用大量功能較弱的商品化服務器,這樣可以實現集羣和冗餘,而且這種架構在前期的投入成本可能會更便宜。
當前,這兩種服務器硬件策略都有其各自的市場,但是現在需要注意的是:可擴展的計算能力已經以橫向模型取代了傳統的縱向擴展的服務器硬件體系結構模型。接下來,我們將分析這種轉變及其在現代數據中心環境中是如何形成的。
1,服務器橫向擴展和縱向擴展戰略各自的優缺點
在過去的十年中,隨着企業的它領導者開始使用某些指標(如服務器整合率和虛擬主機數量)來衡量它性能,服務器的縱向擴展架構成爲了一項選擇策略。基於這些指標以及節省硬件成本的願望,那部門通過使用幾臺功能強大的服務器轉向持續的服務器整合,這些服務器可以承擔大量的工作負載,從而最大限度地利用昂貴的資源。底層虛擬化軟件的許可成本也降低了,由於許多主流應用程序的分離性質,在需要時簡單地添加資源變得非常容易。企業組織同時也在橫向擴展規模,但只有縱向擴展規模才能達到實際的限制,例如在單一主機服務器中達到物理資源的最大限度時。
然而,今天,隨着工作負載的增加和新的業務需求的不斷出現,橫向擴展架構重新興起,並開始影響到企業它服務器硬件的採購方式。通過利用原始計算能力,而不是分散工作負載的計算能力,橫向擴展工作負載正在解決當今企業的許多最關鍵的挑戰,例如,大數據分析需要能夠以主要計算能力爲目標的數據集。這種計算能力可以通過部署許多連接在一起的較小系統來實現共同目標而獲得。這種類型的系統也非常適合雲環境,可以承受實際無限的計算能力。一家企業組織甚至可以將雲服務視爲整體橫向擴展策略的附加平臺。總的來說,雲服務供應商可以根據企業客戶的需求提供大型的縱向規模環境或更小的橫向擴展環境。
當然,這兩種架構都有其不足之處。縱向規模化擴展的方案很少提供資源的線性增長,通常僅支持一種或兩種資源,例如,在縱向擴展以儘可能少使用主機服務器的廣義虛擬環境中,RAM和磁盤容量通常在達到處理器容量之前耗盡,在資源方面並沒有獲取其中的最大資本價值。縱向規模化擴展架構還需要更詳細的方法以實現其可用性。另一方面,橫向擴展環境可能需要考慮應用程序設計的新方法,並且可能不適用於傳統的應用程序。
有鑑於此,重要的是要注意:橫向擴展與縱向擴展並不是互相排斥的。我們將看到企業組織同時運行縱向擴展環境以滿足傳統和運營需求;以及橫向擴展環境以滿足研究或計算密集型需求的現象將越來越普遍。
2,選擇服務器硬件進行虛擬化
用不同的應用程序部署方法來運行這些應用程序的不同硬件平臺。在主要的縱向擴展環境中,底層硬件的功能扮演着非常關鍵的角色,而橫向擴展環境則可能能夠充分利用市場上出現的商品化硬件。
在過去十年中,虛擬化技術的發展使x86服務器成爲大多數企業運行其關鍵任務工作負載的首選平臺。在許多情況下,x86服務器取代了傳統的大型主機,儘管傳統大型機今天依然在各個方面發揮着作用。
例如,雖然許多人認爲VMware公司創造了虛擬化技術,但是大型主機已經使用了類似技術來實現工作負載分離有幾十年的時間了。當今不斷增長的環境,無論是橫向擴展還是縱向擴展都與大型主機有許多共同之處,因爲當今大多數環境都與管理資源分配的主調度系統的硬件組件緊密集成。然而,鑑於x86和商品化硬件的成本下降,以及新興基礎設施的出現,目前看到企業組織正在大規模採購單一主機的情況越來越罕見。
企業它採購人員知道在採購x86服務器以滿足縱向擴展虛擬化需求時會發生什麼。簡而言之,對於純粹的縱向擴展的虛擬化,儘可能擴展單臺主機的能力通常是決定性因素。這樣做可以降低虛擬化許可的總體成本。
在某些情況下,根據操作環境大小的不同,企業客戶可能會考慮大規模擴展的硬件,例如極高端,密集型服務器,其中包括數十款處理器內核,太字節的RAM和海量存儲。在這種情況下,最大的挑戰也許是單臺硬件設備出現故障時可能出現的工作負載故障。
隨着企業組織努力控制多虛擬環境中出現的複雜性,一些新興的基礎設施選項越來越受歡迎。兩者都圍繞融合基礎設施構建,但程度不同。
第一種解決方案基本上是一臺機架(或一組機架)中的數據中心:選擇虛擬化方案的企業將在預構建的,預先測試的硬件平臺上進行整合,並由單一供應商提供支持。這些解決方案中最受市場認可的解決方案可能是思科系統,EMC和VMware所提供的Vblock,但其他公司也已經採取了行動以爭取市場份額,例如戴爾的音速啓動解決方案。這些基礎設施選項使客戶能夠購買滿足當前需求的“基礎設施單元”,而無需擔心某些元素是否與其他元素兼容。從支持的角度來看,這些解決方案非常棒,可以爲企業組織提供很多安心的選擇。
但是,一次就完成對於機架的採購並不總是最好的選擇,特別是對於中小型企業(SMB)而言,事實上,小型企業組織可能更加意識到簡化數據中心環境的必要性,並且可能必須以更細化的方式來實現。
而這便是第二種基礎設施選項:超融合基礎設施發揮其用武之地的時候了。目前,Nutanix,Pivot3和SimpliVity等公司在這一領域處於領先地位。這些公司不是簡單地使用現有的服務器和存儲,而是提供定製化的基礎架構單元,這些單元從SMB級別開始並逐步擴展到大型企業級別。這些單獨的硬件單元各自包括計算單元,RAM和存儲資源,並且通常在這些資源類別中的每一箇中都包括了高級特徵(例如,用於存儲的重複數據刪除)以使其有效性最大化。因爲它們所具備的細粒度,使得這些超融合基礎架構單元的功能非常強大,同時,因爲這些超融合基礎架構通常包含高級硬件,使得每項元素都可以提供大量的資源。