超融合虚拟化技术在数字校园建设中的应用

文/何英 章雯

1 传统服务器应用现状

我校是江西省财经类全日制国家骨干高职普通高等专科院校，学校信息化建设已经超过了数十年的发展与完善，已建成较好的校园网基础设施公共平台，实现高速、安全的校园网全面覆盖校园，信息化终端遍布校园，基本满足师生员工信息化应用的教学和科研需求，已逐步形成核心平台智能高效、网络出口稳定安全、网络接入多样灵活、网络管理规范的数字化应用校园环境。然而，随着学校应用服务的不断增加，中心机房服务器所承载的数据越来越大，导致空间不足的情况。另外，还存在服务器资源利用率低，系统服务器资源浪费的现状。因此，借助超融合虚拟化技术对学校服务器资源进行整合，重组优化数据与业务，提升数字化校园建设中服务器资源利用率，降低能耗是本文研究的重中之重。

2 超融合虚拟化技术的概述

超融合（Hyper-Converged Infrastructure，或简称“HCI”）也被称为超融合架构。随着数据中心架构体系的逐步演化，超融合技术已经渗入至各行各业，超融合以虚拟化为核心，实现了将计算、存储、网络等虚拟资源全部融合进单台X86服务器。通过对IT基础架构资源的全融合，构建一个最小单位数据中心节点，以即“画”即所得的方式，将你的想法通过鼠标拖拽和连线，即可瞬间实现业务逻辑构建，并且只需通过一个管理平台，就可以实现任意场景的资源调度和管理，还能轻松探测网络故障点，真正实现了管理运维简单化。只要借助超融合一体机和超融合软件，就能够从2台标准的X86服务器起步，构建一个最小单位的数据中心单元，逐步实现到软件定义数据中心的转型，随着业务的发展，只需添加标准的X86服务器，即可实现数据中心资源扩展。

为提高校园信息化建设中学校中心机房服务器的维护与管理，传统的SAN组网架构已经被超融合基础设施平台所替代。基础设施平台是软硬件加管理的综合体，从而提高了用户的管理，达到极为简化、一站式信息发布的目的。可以缩短在服务器上部署应用程序时间，也可以更好地支持应用程序、中间插件、数据库等软件的快速部署。超融合基础架构主要基于分布式存储等技术来压缩传统SAN架构的服务器层、光纤网络层和存储层为一层，我们且称之为超融合层。

3 以超融合各产品为例，分析超融合架构在数字校园建设中的应用

近两年，“互联网+”的业务模式不断冲击各行业，传统服务器基础架构已经不能满足用户的需求。现提出一种能够满足业务部署快速，维护和管理成本低，运行效率高，且稳定、易扩展的超融合基础架构。全球超融合供应商能够提供超融合解决方案的至少超过30～50家，仅在中国就有超过10家公司。市场较流行的超融合技术实现有两种：第一种是以Nutanix、Huawei、H3C等硬件厂家将计算、网络和存储都集成在一个硬件设备内的超融合服务器虚拟化应用。第二种是以KVM、

Vmware等软件厂家使用软件定义计算、网络和存储的超融合服务器虚拟化应用。下面通过各厂家超融合架构在数字校园建设中的应用案例进行对比分析：

3.1 Nutanix

超融合系统的硬件采用X86架构的服务器，目前有超微、联想、DELL三大硬件厂商搭载了Nutanix软件的超融合设备产品。

Nutanix方案优点：

（1）提供计算和存储的方案，Nutanix的虚拟化Hypervisor是免费的，以降低总体拥有成本，同时也支持V2V，即可以在各种主流的虚拟化平台之间迁移客户的应用负载；

（2）提高机柜中服务器设备之间的密度，节省机房机架空间。

2U可以配置4个节点，包含了存储与计算，节省了大量的空间。

Nutanix方案缺点：

（1）SSD对比SATA/SAS硬盘在带宽上面只有2～3倍的速率提升，而传统Raid的方式，多块硬盘并行读写，虽然IO比不上SSD，但是带宽则比单块/两块SSD带宽高出许多；

（2）虚拟化的数据输入输出需要经过控制虚拟机，再经过Hypervisor到存储，所经过的路径较长，传输过程中性能有一定的衰减；

3.2 VMware vSAN

VMware vSAN，简称vSAN。VMware发布了基于vSAN的VxRail一体机解决方案。VMware VxRaill方案优点：

（1）VxRail是市场上唯一全面集成VMware、预先配置VMware软件的超融合一体机，其核心力量源自于VMware vSAN内核，并实现其内核层的集成，用户可以只管理虚拟机，而不需要管理存储；

（2）业务初期可以只购买单一的节点或几个节点，在未来如果业务需要，可以扩充到一百个节点、一千个节点，虽然扩展是需要付费的，但起步门槛较低，后期可根据自身需求高效扩展，从而节省资本支出和运营成本；

（3）VxRail应用装置提供极高的配置灵活性，以及专用的应用装置，旨在满足任何使用情形的需要，包括大数据、分析、2D/3D可视化或协作应用程序。

VMware VxRaill方案缺点：

（1）VMware暂时还无硬件产品，最新推出的VxRaill是将硬件平台搭载了vSphere和vSAN的方案，仅支持VMware平台，并成为VMware的专用存储系统；

（2）VxRail应用装置建议最少是2U 4台，如果是3个节点情况下，坏一节点，vSAN则无法完成Rebuild；

（3）EVxRail扩展时，要求每个节点配置完全相同；

通过vSAN的VxRail可以一定程度的改善Nutanix方案不适用于带宽要求高，I/O要求低的数据传输缺点。其次vSAN的VxRail可以将控制虚拟机集成在Hypervisor层，而Nutanix则需要经过控制虚拟机，再经过Hypervisor到存储。再次，vSAN的VxRail应用装置可以提供3节点起始配置，从而达到较低的进入门槛。

3.3 H3C

H3C UIS-Cell超融合一体机产品是H3C面向IaaS（基础架构即服务）推出的新一代解决方案，同时涵盖计算、存储、网络资源的融合一体化基础设施。H3C UIS-Cell方案优点：

（1）集成了CAS及ONEStor的虚拟化软件，可以实现30分钟内完成超融合首次安装部署、五分钟完成新节点上线或资源在线扩展，并自带UIS-Cell统一管理软件；

（2）UIS-CELL存储软件ONEStor同时提供了块、对象、文件等多种接口，可以作为客户的多业务承载平台，形成一个统一管理、横向扩展的存储资源城；

（3）网络通道虚拟化最大支持128个SR-IOV通道，为每一个虚拟机分配独立的网络服务，互不干扰，提供虚拟机之间的交换功能。

H3C UIS-Cell方案缺点：

（1）H3C虽然CAS虚拟化是基于KVM的开源内核，零存储也是基于Ceph，由于Ceph对数据盘加入资源池必须先格式化，并且要采用ext4文件系统，所以导致文件系统维护性较差；

（2）容易受文件系统本身的稳定性影响，当异常掉电或者OS异常崩溃时，文件系统格式化后的分区很容易出现异常。

（3）专业专注其硬件销售，整体方案以整柜方式提供及销售，提高了入门的门槛。

4 总结

综上可见，随着校园应用服务需求的不断增加，超融合虚拟化技术在数字化校园建设中扮演着非常重要的角色，如何选择适合自己的技术与产品，应统一规划，分步推进。目前Nutanix、Vmware、H3C等公司在市场中占据的份额最大，并根据各行业要求推出应用方案。国内主流厂商，比如：华为、联想、华三、浪潮、DELL等公司。信息化建设是高职院校发展的重要组成部分，应用服务类型多、数据量大，信息系统且具有并发集中的特点。为降低信息化投入的成本，提高中心机房维护与管理的效率，超融合基础架构在高职类院校具有广阔的发展前景。目前结合本校自身业务情况，我院校领导多次开展超融合架构产品和技术研讨会，计划摸索出一套适用于我校数据中心机房的超融合平台，为学院不同部门提供不同的超融合架构解决方案提供建议和参考依据。

参考文献

[1]宋佳.英国大学推进虚拟大学建设[J].比较教育研究,2013(02):107-108.

[2]郭涛.Nutanix打造企业云平台[N].中国计算机报,2017,17(04):015.

[3]郭涛.VMware vSAN紧盯虚拟化应用[N].中国计算机报,2014,18(08):017.