NetApp HCI企业级超融合解决方案 NetApp

NetAppHCI企业级超融合解决方案目录第一章 背景介绍 背景介绍NetAppHCI使IT组织能够更快地移动，提高运营效率并降低成本。它提供了在不影响性能、规模或效率的情况下运行多个工作负载的灵活性。作为DataFabric平台的一部分，它是第一个完整的云集成的HCI解决方案，它使客户能够在本地、公共云和混合云环境中利用数据。如今的高度聚合的基础设施解决方案的局限性日益受到组织的挑战。这些解决方案不能合并工作负载，此外，它们还会迫使使用者扩展资源，减少下一代应用程序所需的性能。任何数据中心的另一个挑战是提供可预测的性能，特别是在不断增加的应用程序和工作负载的情况下——其中很多都可能是资源密集型的。当多个应用程序共享相同的基础结构时，可能存在一个应用程序来干扰另一个应用程序的性能。实际上，诸如虚拟桌面基础设施(VDI)和数据库应用程序这样的重要应用程序具有非常不同的输入/输出模式，它们往往相互影响。NetApp超聚合基础设施(HCI)提供了运行多个应用程序的能力，保证了性能，因此客户可以自信地在整个数据中心部署HCI。NetAppHCI，简化了管理，独立地扩展了计算和存储资源。此外，当客户选择NetApp时可以与NetApp数据结构进行整合。这意味着可以通过私有、公共或混合云访问数据。NetAppHCI为IT的可预测性挑战提供了解决方案(QOS)限制，允许对每个应用程序进行粒度控制。这意味着可以消除应用间的互相干扰，满足独特的性能需求，并满足所有性能SLA。与前几代具有固定资源比率的HCI不同，NetAppHCI可以独立地计算和存储资源。独立的扩展避免了成本高昂和效率低下的过度供应，消除了10%-30%的“HCI费用”，并简化了容量和性能规划。NetAppHCI可以混合和匹配小型、中型和大型的存储和计算配置，并且可以按U增量进行扩展。可以满足不断变化的业务需求，而不需要购买更多的其他产品。它越能自动完成所有的例行任务，使用者就越能消除与手工操作相关的用户错误的风险，同时释放资源，专注于驱动业务的高价值任务。NetAppHCI通过简化第一天的部署和持续的管理，使IT部门能够变得更加灵活和响应敏捷。NetApp部署引擎消除了部署基础设施所需的大部分手动步骤，而vCenter插件简化了对VMware环境的更直观的管理。最后，一个强大的API套件支持无缝集成到更高级别的管理、编排、备份和灾难恢复工具中。NetAppHCI设计的基础是全闪存存储硬件和软件提供企业级的性能。一个自修复的设计和强大的集成数据服务确保您能够访问可用性，并且能够在没有管理员干预的情况下快速恢复完整的恢复能力，并且不会影响应用程序的性能。随着保护数据变得越来越重要，ElementOS的原生数据保护特性对于所有基础设施都是必不可少的。NetAppHCI是一个企业级超融合基础设施解决方案，非常适合那些希望摆脱第一代HCI限制的客户。NetAppHCI客户可以运行多个应用程序，以确保在整个数据中心部署资源。该架构允许您通过简化管理和独立地扩展计算和存储资源来部署基础设施。NetAppHCI是现成的数据结构，可以方便地访问所有公共、私有或混合云的数据。通过移动到NetAppHCI,IT组织可以转换他们的数据中心，提高运营效率和降低成本。数据结构是一个从NetApp定义的数据管理的软件定义方法，可以使企业连接不同的数据管理和存储资源。NetAppHCI可以简化在前提和云存储之间的数据管理，以提高数据的可移植性、可见性和保护。NetAppHCI四个关键性能2.1保证性能任何数据中心面临的最大挑战之一是提供可预测的性能，尤其是面对不断激增的应用程序和工作负载——其中许多都可能是极为密集的资源。当您拥有多个应用程序共享相同的基础结构时，一个应用程序可能会影响另一个应用程序的性能。像虚拟桌面基础设施(VDI)和数据库应用程序这样的重要应用程序具有非常不同的输入/输出模式，它们往往相互影响。与前几代具有固定资源比率的HCI不同，NetAppHCI可以独立地计算和存储资源。独立的扩展避免了成本高昂和效率低下的过度供应，消除了10%-30%的“HCI费用”，并简化了容量和性能规划。NetAppHCI可以混合和匹配小型、中型和大型存储和计算配置，并且可以在机架单元增量中进行扩展，从而使您能够快速满足不断变化的业务需求和按您的要求进行扩展。NetAppHCI服务质量(QoS)功能允许对每个应用程序进行细粒度的性能控制，消除应用之间的干扰，满足独特的性能需求，并满足性能SLA。存储架构是NetAppHCI解决方案的一部分，它消除了数据局域的性能差异，因为数据分布在HCI集群中的所有节点上。2.2灵活性和规模在任何环境中，能够独立地计算和存储空间都是至关重要的。与前几代具有固定资源比率的HCI不同，NetAppHCI可以独立地计算和存储资源。独立的扩展避免了成本高昂和效率低下的过度供应，消除了10%-30%的“HCI税”，并简化了容量和性能规划。NetAppHCI可以混合和匹配小型、中型和大型存储和计算配置，并且可以在机架单元增量中进行扩展，从而使您能够快速满足不断变化的业务需求和按您的术语进行扩展。NetAppHCI出现在2RUx4节点构建块(底盘)中，计算和存储节点可用小、中、大尺寸提供。NetAppHCI可以独立地计算和存储资源，避免成本高、效率低的过度配置，从而简化了容量和性能规划。扩展就像添加额外的节点来计算，存储，或者两者都一样简单。2.3自动化基础设施它的强项是自动化所有的常规任务，消除与手工操作相关的用户错误的风险，同时释放资源以专注于驱动业务的更高价值任务。NetAppHCI允许IT部门通过简化第一天的部署和持续的管理，从而变得更加灵活和响应敏捷。NetApp部署引擎(NDE)消除了部署基础设施所需的大部分手动步骤，而vCenter插件使VMware环境的管理变得简单直观。最后，一个强大的API套件支持无缝集成到更高级别的管理、编排、备份和灾难恢复工具中。2.4NetApp数据结构企业承受着巨大的压力，要利用今天的海量数据，并运用这些数据来获得更大的竞争优势——所有这些都是有限的时间、技能和预算。NetApp数据结构允许在你的环境中释放数据的全部潜力——无论它们是在本地、公共场所还是混合云中。NetAppHCI是一款现成的网络应用数据结构，你可以释放数据的力量，从而获得新的竞争优势。许多供应商都有最高限额或限制。这不是一个有趣或难以实现的特性，它的主要目的是保护数组，而不是工作负载。一些供应商有一个优先排序或公平的排队系统，它只是简单地惩罚类似队列中的所有工作负载，NetAppHCIQoS的独特之处在于它能够独立地提供性能和容量资源，同时保证每个工作负载，并允许管理员实时地了解、监控、引导、管理和调整这些分配。NetAppHCI工作原理NetAppHCI为每个卷都配置了最少、最大和激增的IOPS值，这些值是在系统中严格执行的。最小的IOPS为性能提供了一个保证，独立于系统上其他应用程序所做的工作。最大和突发的值控制性能的分配，并为工作负载提供一致的性能。NetAppHCI具有独特的QoS功能，允许您整合以前的竖井应用程序，轻松地支持多个混合工作负载，并在单个系统中处理所有与性能相关的挑战。企业策略组(ESG)最近发布了一份针对希望合并多个工作负载的客户的实验室报告。报告指出，通过虚拟化和自动化性能，客户可以消除最大至93%的传统存储相关问题。这些问题可能包括传统体系结构固有的问题，这些问题是由于工作负载不平衡、固定的资源集的垄断、池中的资源不足、移动VM的需求、效率低下的问题以及控制器的瓶颈造成的。传统上，当多个应用程序共享相同的基础结构时，所有的性能资源，包括IOPS和带宽，都可以在所有的应用程序中自由地访问所有的共享资源。如果没有更精确的资源分配，一个应用程序或“吵闹的邻居”就可以很容易地消耗资源的不公平份额，而对其他资源几乎没有可用的资源。这种“先到先得”的分配方法对系统上的所有其他应用程序都有巨大的负面影响。如果没有能够将系统性能划分为每个虚拟机的能力，那么确保这些虚拟机的足够大的IOPS池的唯一方法就是广泛地提供系统。不幸的是，没有比被迫部署三倍资源却得到三分之一利用率这种方式来破坏共享基础设施经济更好的办法了。NetAppHCI与VMwareVVols集成，允许客户在每个虚拟机(VM)基础上实现对存储性能的最细粒度控制。该功能允许客户设置最小、最大和突发IOPS级别，确保即使是性能最敏感的VM也能保证准确的容量和保证性能。性能和性能都可以在不迁移数据或影响性能的情况下动态更改。NetAppHCI数据保护NetAppHCIHelix数据保护是一种无RAID的数据保护解决方案，旨在既维护数据的可用性，又不考虑故障情况。Helix数据保护是一种分布式复制算法，它可以在系统的所有驱动器上传播至少两个冗余的数据副本。我们的方法允许系统在保存数据冗余和QoS设置的同时，在所有级别的存储解决方案中吸收多个故障。NetAppHCI共享任何存储架构都没有单点故障，完全消除了可能出现数据丢失的常见故障场景。完全冗余的存储架构--NetAppHCI自动在剩下的存储节点上重新构建冗余数据，以保持高可用性，并对磁盘或控制器故障造成的性能退化影响最小。NetAppHCI集群架构允许在逐节点基础上进行非破坏性软件升级。升级可以在生产时间内完成，几乎没有任何工作负载影响。NetAppHCI系统可以在几分钟内从故障中恢复，完全自动化。故障恢复不需要操作者的干预，消除与传统的基于RAID的架构相同的消防演习。NetAppHCI自动重建跨剩余节点冗余数据在几分钟内保持高可用性与性能影响最小。基于RAID的系统在磁盘或控制器故障时出现显著的性能下降，需要数小时或数天的时间来恢复冗余，并同样需要长时间来替换失败的硬件。在故障事件中，系统中的每个驱动器将一小部分数据(通常为1%到2%)重新分配到所有剩余驱动器上的空闲空间。无论故障移动、节点、背板、网络故障或软件故障，恢复过程都是一样的。因为恢复工作负载分布在集群中的所有节点上，所以冗余恢复很快，没有单个节点(或应用程序工作负载)受到性能影响。集群中的节点越多，活动发生的速度越快，整体影响就越低。数据简化全球效率内联和后压缩，自动地分发数据(没有热点)，总是重复数据删除全球自动精简配置重复数据删除跨所有卷，垃圾收集清理块不再引用任何元数据(包括快照™副本)压缩压缩是完全内联的，没有性能影响在写过程中，一个块被压缩，在回收过程中，再压缩，以提供更大的效率自动精简配置数据供应一直在进行，不需要任何容量保留。没有负面的表现影响。精简配置自动回收未使用的空间，并通过回收操作系统释放的归零数据和数据保持精简。节约产能，提高系统的有效容量，不需要额外的成本。使系统从错误中恢复得更快，因为未写入的数据不需要重新构建或再平衡。它减少了执行相同任务所需的I/O，减少了在节点之间传输数据所需的网络带宽。如果过剩产能没有在不需要的地方供应，则需要减少。实时复制通过NetAppHCI的内置同步和异步复制，您可以快速复制多个站点之间的数据，而不考虑集群的位置。同步复制为您的任务关键数据实时确认数据同步。异步复制可以通过双向复制防止硬件故障和自然灾害事件，允许每个复制伙伴失败或失败。由于没有额外的许可证或支持，成本降低了。另外，通过为您的远程副本找到额外的用途，您可以从您的数据中获得更多的收入。NetAppHCI的简化管理促进了从单个集群到多个位置的灵活复制。复制的用例:•程序化的复制控制启动复制暂停/取消暂停改变复制模式•灾难恢复(DR)、备份和开发/测试•将复制与快照副本、克隆、卷拷贝结合起来，创建健壮的工作流4.3快照复制和克隆NetAppHCI允许您通过创建即时复制的副本、零RTO快照备份和恢复和大规模高效的多用途克隆来获得最大的存储层。当结合本机NetAppHCI特性(如每卷QoS控件)时，这将使高级拓扑具有共享基础结构的经济效益，能够解锁其他任何存储架构都无法提供的架构模式和灵活性。使用NetAppHCI卷快照复制是一个非常简单的过程，由于简化维护任务和最小化存储开销，可以极大地减少TCO的备份。在NetAppHCI上的备份可以没有系统影响或维护窗口，也可以使用NetAppHCIAPI实现自动化。同样，在NetAppHCI上进行克隆也很简单，只需进行快照备份。通过使用快照功能的克隆将卷元数据复制到不同的帐户，您可以将卷装载到另一个实例挂载点。由于NetAppHCI将系统广泛地删除，大部分初始数据不需要额外的容量利用率。从快照副本中克隆的能力减少了资本(存储)和操作(管理)支出，从而使TCO从两方面驱动。快照副本:•快照操作没有性能影响。•快照副本是对卷的一致的、时间点的引用。如果您想要创建一个实时文件系统的快照副本，请先考虑暂停在客户端上写。•您可以将快照副本复制到远程NetAppHCI集群，并将其用作卷的备份副本。这使您能够通过使用复制快照复制将卷回滚到特定的时间点;您还可以从复制的快照复制中创建一个卷的克隆。您可以从一个卷的快照副本中创建一个新的卷。当您以这种方式创建卷时，系统使用快照信息来复制一个新卷，使用在创建快照复制时包含在卷上的数据。这个过程还存储了新创建的卷中的其他快照副本的信息。您可以使用集成备份功能来备份卷快照副本。您可以从NetAppHCI集群到外部对象存储或另一个NetAppHCI集群备份快照副本。当您将快照副本备份到外部对象存储时，您必须有一个连接到允许读/写操作的对象存储。克隆:•克隆操作没有性能影响。•克隆具有与父卷相同的QoS级别。•克隆卷没有显式链接到它们的父目录，因此您可以在任何时候删除父卷，而不影响任何克隆。•在克隆过程中，卷可以调整大小(增长或缩小)。最好的做法是创建较小的卷，从文件系统复制数据，然后删除原始卷。•克隆卷是一卷一致的、时间点的副本。如果您想要创建一个实时文件系统的NetApp快照副本，首先考虑在复制之前先暂停客户端写。•只有两个主动克隆请求可以同时运行一个卷。所有随后的克隆请求都将排队等待稍后处理。•只有八个活跃卷可以同时被克隆。所有随后的克隆请求都将排队等待稍后处理。•克隆是一种可读和可写的原始数据的完整副本，但由于数据重复，往往占用很小的空间。克隆也是时间点副本。•克隆的卷可以从读/写到只读，也可以设置为锁定。4.4集成备份和恢复NetAppHCI的原生数据保护扩展到任何AmazonS3或与集成备份和恢复的快速兼容系统。由API驱动的备份使其易于管理，并且在中断后自动恢复备份。增量备份方法减少了网络流量，通过直接传输数据也减少了主机的影响。该系统在备份期间保持数据效率，减少网络流量，缩短备份窗口，减少目标存储。卷备份和恢复操作:•您可以配置系统来备份和恢复从外部到NetAppHCI存储的对象存储容器的内容，使用AmazonS3或OpenStackSwift。您还可以备份和还原远程NetAppHCI存储系统的数据。•数据格式:一种只有NetAppHCI存储系统才能读取的压缩格式。•自动化:中断后自动恢复备份，由API驱动备份大规模便于管理•经济:允许数据保护不需要第三方工具，容易将对象存储到你的数据保护策略，卸载不常使用的时间点数据的副本从SSD•有效:使用增量备份的方法来减少网络流量，减少主机直接传输数据的影响，保持数据在备份效率,减少网络流量,缩短备份窗口和少用目标存储。NetAppHCIQoS和最大工作负载NetApp®解决基础设施管理员和HCI,提供重要的设计范式，以考虑使用NetAppHCI解决方案,多个应用程序工作负载和QoS控制在相同的基础设施上运行。在,文档讨论了适用于HCI的用例，并讨论了体系结构,对在NetAppHCI环境下运行的应用程序的考虑。在本文档中，您可以学习如何有效地设计和实现,NetAppHCI上的多个应用程序工作负载。NetAppHCI是一个企业级的hyper聚合基础设施解决方案，非常适合那些希望摆脱第一代HCI限制的客户。NetAppHCI客户端可以运行多个应用程序，以确保在整个数据中心部署资源。该架构允许您通过简化管理和独立地扩展计算和存储资源来部署基础设施。NetAppHCI是现成的数据结构，可以方便地访问所有公共、私有或混合云的数据。通过移动到NetAppHCI,IT组织可以转换他们的数据中心，提高运营效率和降低成本。数据结构是一个从NetApp定义的数据管理的软件定义方法，可以使企业连接不同的数据管理和存储资源。NetAppHCI可以简化在前提和云存储之间的数据管理，以提高数据的可移植性、可见性和保护。5.1NetAppHCIQoS性能保证5.1.1性能保证对于数据中心来说，一个常见的挑战是提供可预测的性能，通过运行共享相同的基础结构的多个应用程序来更加复杂。一个应用程序干扰其他应用程序会造成性能下降，导致IT管理员花费宝贵的时间来解决环境问题。主流应用程序，例如虚拟桌面基础设施(VDI)和数据库应用程序，具有独特的I/O模式，可以在正常操作期间在共享环境中部署时影响彼此的性能。NetApp的HCI服务质量(QoS)功能允许对每个应用程序进行细粒度的性能控制，消除嘈杂的邻居，满足独特的性能需求，提供更高的基础设施利用率，并满足性能SLA。作为NetAppHCI解决方案一部分的存储架构消除了数据局域内的性能差异，因为数据分布在HCI集群中的所有节点上。5.1.2企业规模与已有固定资源比率的HCI不同，NetAppHCI可以独立计算和存储资源。独立的伸缩性避免了昂贵且低效的过度供应，并简化了容量和性能计划。运行在创新SolidFire®技术和交付在NetApp设计架构,NetApp人机交互是一个企业级的高度融合基础设施解决方案。NetAppHCI出现在2RU4节点的构建块(底盘)中，在mix匹配小、中、大存储和计算配置中，可以伸缩以使您能够快速满足不断变化的业务需求和规模5.1.3简化操作IT组织的一个共同目标是自动化所有常规任务，消除与手动操作相关的用户错误风险，允许有价值的资源集中在提高业务效率的更高价值优先级上。NetApp部署引擎(NDE)将第0天的安装工作从小时到分钟，而通过vCenter插件进行简单的集中管理可以让您完全控制通过直观的用户界面管理整个基础设施。一个健壮的API套件可以为更高级别的管理、业务流程、备份和灾难恢复工具提供额外的无缝集成。5.1.4配置NetAppHCI具有小型、中型或大型的配置选项，可用于计算和存储。节点类似于在底盘内的小刀片。最小启动配置必须有四个存储节点和两个计算节点。从表1的配置信息中，每个存储节点可以从5TB部署到444TB的有效容量。从计算节点的角度来看，下表2，16到36个CPU内核和384GB到768GB的RAM是可用的。作为一个示例，对于最小大小的启动解决方案，配置两个小的计算和四个小的存储节点将拥有32个内核，内存为768GB，有效容量为22TB到44TB。随着需求的改变，您可以将任何大小的计算或存储节点独立地添加到机箱中。这种仅添加计算或存储节点的灵活性使得在您的数据中心中为各种用例构建高效和敏捷的云提供了独特的可伸缩性选项。5.2应用程序工作负载整合整合所有的工作负载，避免您需要以一种方式来扩展资源，并限制下一代数据中心应用程序所需要的性能。NetAppHCI为IT可预测性挑战提供了解决方案，其独特的QoS限制允许对每个应用程序进行粒度控制，消除噪声邻居，满足独特的性能需求，并满足所有性能SLA。HCI存储节点的每卷QoS控制可以帮助单独的虚拟机(VM)和应用程序满足I/O吞吐量要求，而不会受到并行运行的其他应用程序的影响。使用QoS和数据降低效率，可以实现更高的应用程序密度和共享的存储基础设施。VMware管理员可以完全控制应用程序数据所在的每个存储卷，并可以执行所有维护操作，包括通过vCenterSolidFire插件为每个数据卷拷贝设置QoS。管理员还可以使用NetAppHCIRESTAPI实现完全自动化，使存储管理简单易行。细粒度的控制独立于容量的动态分配、管理和保证能力是NetAppHCI产品独有的。通过对QoS特性的每个应用程序或卷的最小、最大值和突发级别的定义，实现了这一点。分割单个工作负载的性能可以消除嘈杂的邻居的概念(一个工作负载在另一个工作负载之上，导致一个性能问题在基础设施中产生影响)。将性能设置与单个VM结合起来，并将自动化构造应用于基于存储的策略管理，这是实现自动化、策略驱动的基础架构最强大的步骤之一。NetAppHCI提供的保证性能可以让您整合混合工作负载，提供可预测的性能，并在VM级别提供粒度控制。当QoS的最小值、最大值和爆裂IOPS被配置时，在工作负载可能需要很高的所需资源时，在条件下执行应用程序性能的体积保护。5.3使用QoS进行混合工作负载测试为该文档所做的测试使用了VDI主机、MongoDB集群和SQL数据库的多个VM环境。每个数据库都有一个共同的工作负载，而VDI引导风暴是由几个包含几个VDI主机的数据存储的驱动来模拟的。这个模拟类似于几个终端用户在同一时间内为系统供电。图6混合工作负载测试环境。是在NetAppHCI集群中配置的不同应用程序测试环境的逻辑表示。这个VDI引导风暴场景的卷视图，没有在图7中配置的QoS，没有配置用于混合工作负载的QoS。显示性能和资源影响，包括其他应用程序工作负载。Figure7)BootstormwithoutQoSconfiguredformixedworkloads.在配置NetAppHCIQoS控件后，可以对IOPS限制(保证)、最大值和突发设置进行微调，同样的VDI引导风暴再次被测试，如图8所示，QoS被配置为混合工作负载后启动。VDI的高峰值消耗了用于性能的资源，其他应用程序工作负载的应用程序性能得到了保护，并保留了其支持QoS的性能