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超融合之计算资源管理如何实现

超融合架构是指采用软件定义技术,将计算资源、存储资源和网络资源等与专用硬件解耦,实现基础架构级别的融合。在超融合架构下,通过计算虚拟化技术实现了计算资源的高效利用,降低了企业投入和部署运维成本。

  • 发布时间:2022-07-22

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1 概述
随着云计算和虚拟化技术的发展,传统的IT架构已不能满足高速发展的业务需求。超融合架构是新一代横向扩展架构,采用软件定义技术,将计算资源、存储资源和网络资源等与专用硬件解耦,实现基础架构级别的融合。它整合了CPU、内存、存储、网络和虚拟化管理平台,没有传统IT架构中固定的中心节点。可线性横向扩展计算能力和存储能力。超融合架构打破了传统的服务器、网络和存储的孤立格局,实现了一个全资源共享形态。
超融合架构中有三大核心资源管理,即存储资源、网络资源和计算资源。接下来本文简单介绍一下计算资源管理是如何实现的。

图1-1    超融合架构
 


2 超融合之计算资源管理相关技术
超融合系统架构中,利用了虚拟化技术和集群技术来保证了计算资源的管理和协调。
2.1   虚拟化技术
在传统服务器或者PC电脑中,都是直接在物理机上安装Linux系统或者Windows系统,一台物理机的硬件资源只能被一个系统使用,资源使用率极低,并且传统PC更新换代速度快,使用寿命短,维护和更换的成本高。
图2-1    物理机系统

 

虚拟化技术则是在操作系统和底层硬件之间增加了一个虚拟化层(Hypervisor,虚拟化管理器),可以在虚拟化管理器上创建多个虚拟机,在虚拟机中安装不同的操作系统,虚拟机通过虚拟化层使用虚拟硬件资源,不直接绑定硬件资源,从而高效提高物理服务器资源的使用率。
图2-2    虚拟机系统

 

超融合系统架构中,通过虚拟化技术,将底层硬件资源抽象虚拟化成各个独立的单元,分配给对应的虚拟机。这些虚拟机对比物理机实现了抽象解耦,可以在任何X86架构的服务器上运行。在一个服务器中,可以运行多个虚拟机,并且实现了分区隔离,对应的数据、网络和存储可以安全隔离。最后,虚拟机系统封装在文件之中,通过简单的文件复制即可实现快速部署、备份和还原,可在不同的物理服务器之间进行冷迁移或者热迁移。


2.2   集群技术
集群是一组物理计算节点的逻辑集合,对外统一提供计算的资源池。一个集群中至少需要包含一台物理主机,当企业业务增长时,可在业务不中断的情况下通过集群添加技术,管理员能够在WEB管理界面简单、快速、平滑、安全地添加物理机到集群中,实现了计算资源的动态添加。
图2-3    添加集群

 

同时在业务高峰的时候,集群检测到某个计算节点运算压力过大超过负载时,可将该节点虚拟机迁移到其它节点,保证了用户业务不中断。


3 超融合之计算资源管理的价值
3.1   动态分配计算资源

传统硬件资源固定,扩展难,通过超融合计算虚拟化,可动态调整计算资源,比如在计算要求高的场景调高虚拟机CPU参数值。通过动态调整复用了硬件,提高了服务器硬件使用率,降低了服务器数量,整个建设成本显著降低。
3.2   虚拟机迁移
对于外部环境故障(比如主机网线断了,所在存储不能访问),或者在集群中某台服务器故障情况下,可便捷地将整个系统(包括虚拟机信息、虚拟硬件、配置好的应用程序)迁移到其它服务器使用,其中热迁移即在线迁移能够保证用户业务不中断。
3.3   在线添加集群
随着企业业务量不断增长,必定会面临设备资源扩展的问题,在超融合架构中无需一次性大规模采购,可以按需采购,后期可再扩展集群,降低了前期的采购成本,并且大大增加了系统的可扩展性。

 

4 总结
在当前数据飞速增长的背景下,通过构建超融合系统架构,能够解决传统架构发展过程中遇到的难题。超融合架构良好的扩展性可以很好地提供按需扩容服务,提升集群计算能力,从而满足用户业务发展的需求。因此,超融合架构将会在越来越多的行业中应用。
 

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