服务器虚拟化

服务器

分类:
指令集:X86,RISC,EPIC
外观:塔式,机架,刀
**1U = 1.75inch=4.4 cm

机架:
1U 中低端CPU,6-10核心,6硬盘,4DDR4
2U 中高端CPU,2CPU槽,8-16核心,18-32硬盘 12DDR4
4U 高端CPU 18-24硬盘 48DDR4

刀片:
7U 1U为控制器
半刀,竖着放置,14服务器,28CPU,6机箱,42U有168CPU
全刀,横着放置,7服务器,14CPU,6机箱

**性能评价:可靠性,安全性,可管理性,可用性,可扩展性。

PC服务器关键组件介绍

CPU

主频,缓存,核心数,线程数,睿频
金牌最多支持 768G内存,i5 32G

内存

与PC区别
性能更高,兼容性更好,可靠性更高
由Buffer,Register,ECC组成
Unbuffer表示不具备高速缓存
ECC发现2bit错误纠正1bit

硬盘

分类:

SATA:串行ATA,3.5 2.5inch
SCSI:热插拔,范围广,带宽大,CPU占用率低,热插拔。用于中高端服务器和高档工作站。3.5inch
SAS:串行SCS,3.5inch,2.5inch
SSD:区块写入和抹除的方式读写,颗粒存储,指针寻址。割一块做临时数据。低耗电,耐震,稳定性高,耐低温。NVMe插到主板上,
2.5 7200转 3.5 7000-10000
硬盘关键技术参数:

容量,尺寸,主轴转速,平均寻道时间,数据传输率,MTBF

选择硬盘

成本:同等质量,SAS高于SCSI,SCSI高于SATA
扩展性:SAS/SATA扩展能力强,SCSI扩展一般,ATA较差

PCI总线

高性能总线,
PCIE,X1,X4,X8,X16

网卡

集成千兆网卡,外插千兆网卡,外插FC以太网卡,外插多端口以太网卡

多网卡绑定技术:

多网卡故障切换,多网卡负载均衡

网络加速技术 类似网卡数据缓存

Intel IOAT技术 适用于Intel网卡
TOE(TCP卸载引擎)技术 适用于braodcom网卡

服务器电源标准

ATX标准:地段服务器,125W-350W
SSI:350-1400W,模块化

!热插拔,电源,内存,PCI,风扇,硬盘,(内存需申请割接窗口,因静电导电,要停机关电进行更换)

存储

传统计算机存储局限性
性能瓶颈
有限的硬盘槽位
难满足大容量需求
单个硬盘存放数据,可靠性低
存储空间利用率低
本地存储,数据分散

存储网络

scsi电缆最长25米,FC光缆距离可达10km到100km
解决上述问题。

存储分类

  1. DAS (直连存储)

存储设备直连到服务器,一对一,不能跨平台文件共享,无操作系统。分散管理数据。无备份
SCSI,FC
数据块

  1. NAS (网络存储)事先格式化

独立OS,以太网连接,网络协议(NFS,CIFS)跨平台访问,备份软件。
文件
IP
缺点:占用业务带宽

  1. SAN (存储区域网)自己格式化

高可用;高性能;安全连接服务器和存储设备;可扩展;数据库环境,数据备份,恢复;
SAN传输的是bit不是文件,操作系统仍停留在服务器端,用户不直接访问SAN网络,本地格式化,SAN关注磁盘,磁带以及连接他们的可靠的基础结构。
数据块。
IP,FC,SAS
安装升级成本高

*厂商
NetAPP,EMC,HITACHI

磁盘阵列

JBOD-----RAID
JBOD:把物理磁盘串在一起,单纯增加磁盘容量
RAID:独立冗余磁盘阵列。比单个存储设备在速度上,稳定性和存储能力上都有很大提高
数据组织方式
分块:把一个分区分成大小相等的,地址相邻的块。
条带:同一磁盘阵列的多个磁盘驱动器上的相同位置的分块。
并行存储方式
独立存储方式

RAID 0
无差错控制的条带化阵列
硬盘规格(容量,转速,尺寸,接口类型)一样
优点:速度加倍,RAID最快,磁盘利用率最高,设计,使用,配置简单。
缺点:数据无冗余,无热备,易坏,共患难。
RAID 1
镜像结构阵列
数据只写一块,另一块镜像备份。
优点:百分百备份,最高的数据安全保障
缺点:磁盘空间利用率低
RAID 3
带奇偶校验码的并行阵列
增加校验驱动器
优点:通过简单的异或运算进行数据备份
磁盘数量越多,数据备份的成本越低
缺点:需要专用的盘做数据校验
任一磁盘写数据将会导致校验信息的重新计算,性能有瓶颈
适合视频,造价高
RAID 5
分布式奇偶校验码的独立磁盘结构
优点:可用性高,磁盘利用率高,随机读写避免瓶颈
缺点:影响存储性能,重建较为复杂
应用:Email,Web,读写速度高
RAID 6 DP
DP double parity 横向校验盘+斜向校验盘
横向斜向各计算一次
优点:最高可用性,允许两块故障,至少四块盘
缺点:利用率低,复杂
应用:数据备份最严格
RAID 10
镜像和条带结合。

下部分是RAID 1,上面是RAID 0

优点:既提供速度,又提供备份,允许N/2的磁盘同时损坏
缺点:利用率低,至少需4快盘

逻辑卷快照

基本概念

快照源卷
快照仓储卷
快照卷

用途

文件,逻辑卷恢复
备份,测试,数据分析等

快照价值

快递备份、恢复
快照可迅速生成,可用作传统备份的数据源,缩小甚至消除了数据备份窗口
防止误操作和安全

全拷贝快照

分离镜像

差分快照

写即拷贝
写级重定向
随机写

快照关键技术——CoW(Copy on Write)技术
指针访问。
特点

  1. 源卷保持最新状态;
  2. 写操作步骤

首先读出写操作将要覆盖地址的当前数据
将独处数据保存到专用空间建立索引
新的写操作执行(写入目标)

快照关键技术——RoW(Redirect on Write)技术
先写到快照,不写到源
如果快照取消,快照日志必须全部执行,以保证源卷状态保持更新
特点
源卷状态冻结
步骤:

快照后,写入的数据都在快照卷,读源卷需检索日志。
快照卷故障会导致源卷丢失。

虚拟化

虚拟技术的四大特性

分区;隔离;封装;相对于硬件独立

虚拟化基本类型
服务器虚拟化;桌面虚拟化;应用虚拟化;存储虚拟化;网络虚拟化

虚拟化:Citrix,VMvare,MS
需求
企业数据中心

服务器整合,业务高可用性,硬件成本降低,机房空间节省,运维效率提升

IDC数据中心

服务器整合,业务高可用性,资源弹性调整,硬件成本降低,电力成本降低,运维效率提升

研发测试环境

传统数据中心

硬件依赖程度高,业务缺乏冗余,底层硬件负载不均衡,无高可用,机器数量多,布线复杂

做了虚拟化后:降低复杂性,降低成本,保障业务连续性

虚拟化优势

提高硬件资源利用率
减少数据中心的建设成本
提升业务连续性
实现数据中心的灵活运营

虚拟化前后的整合比 30:1

虚拟化层面

硬件层,内核层Openvz,宿主操作系统

虚拟化程度

全虚拟化
Hypervisor,客户系统无需意识到虚拟环境运行。
特点:操作系统无需修改,操作系统需支持底层硬件,资源损耗大
半虚拟化
客户系统集成虚拟化的代码,性能与原始系统相近
操作系统级虚拟化

虚拟机必有文件:虚拟机配置,swap,bios,日志,磁盘描述,磁盘配置

ESXi云主机最多配置128vCPU,最大6T内存
VMvare vCenter Server 控制中心
VMvare Hot Add
虚拟机只能热添加不可减少
VMvare vStorage VMFS
VMFS是分布式集群文件系统从而让多台vSphere主机同时读写共享存储

虚拟交换机

支持以下连接类型
虚拟机端口组(N3K,无状态)
VMkernel端口(有状态):IP存储,vMotion,FT

虚拟交换机类型

Standard switches(single host)
Distributed switches(Cluster,upto 2000host)

ps. host has Enterprise Plus liscence

DAS,FC,ISCSI,SAN格式化为VMFS
FC,FCoE,ISCSI支持全特性
vMotion支持所有存储

VMFS-6

允许并发访问共享存储
可以动态扩展
使用大小为1-512MB存储快
使用子数据存储,8K

VMFS动态扩容

添加数据区(LUN)
扩容数据存储的数据区的容量

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