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超融合架构中,不同的组件将彻底融合为一个或或尽量少的几个设备,更常见的形式就是,一个设备肩负计算、网络和存储的角色,而这些角色常常运行在同一个虚拟化平台上,在我们接下来测试的HP ConvergedSystem 250-HC StoreVirtual超融合系统就是这样。

来源:ZDNetCBSi企业方案解决中心频道 2015年11月25日

关键字:CS250 HP 超融合基础设施 超融合系统 超融合

【ZDNet企业解决方案中心】随着云计算的兴起,新的云交付模式、急剧增长的数据都给云基础设施带来了新的要求,就如同敏捷开发一样,如今对交付也要求越来越敏捷,在几天内推出新服务已经成为了很常见的需求,更快的交付速度意味着更灵敏的应变能力,以及更灵敏的企业运作。

  传统的计算、网络、存储相分离的基础设施形式已经发展并应用了许多年,虚拟化技术和云计算在某种程度上提升了基础架构的“弹性”,从而提升了敏捷变化的能力,例如,为满足测试或引用的需求,现在可以很快地部署一系列的虚拟机并分配相应的存储和网络。只是,硬件基础设施的复杂性并没有得到根本上的解决,本质上,来自不同厂商的计算、网络、存储组件加上同样可以来自不同厂商的虚拟化软件,对其进行配置和运维有时会十分复杂,想象一下不同的网络设备需要面对的不同规格版本的命令行。

HP超融合系统CS250解析:计算架构
HP StoreVirtual,从混合到超融合——其也是本文主角的一个核心技术,前面所说的几种架构就是“混合”

  分立的组件带来的麻烦导致一些厂商推出了所谓的整体解决方案——整体的基础设施解决方案,包括计算、网络和存储的一成套组件,有时还会加上可供选择的虚拟化环境,这种方法可以解决一些问题,从里面我们可以看出一个趋势,将分散的组件耦合起来的趋势,它演化出现在的融合系统。

  Converged System,融合的系统,或者说,融合的基础架构,将计算、存储、网络以及虚拟化等基本组件融合,并使这些不同的组件作为一个整体进行协作,和上面提及的初级“整合”方案有所不同的是,融合系统通常具有一个统一的管理层,以对各种资源进行统一管理、维护和调度。从形式上看,这个管理层通常是软件,因此它常常与虚拟化系统和云计算系统紧密结合。

HP超融合系统CS250解析:计算篇
HP ConvergedSystem 250-HC StoreVirtual是标准的2U机架一体机

  Hyper-Converged System超融合系统,或者Hyper-Converged Infrastructure超融合基础架构,则显得更进了一步,它主要是指厂商将一系列的基础架构融合到单一的一套设备当中,同一套设备中,不仅仅具有计算、网络、存储和虚拟化系统,还会包括备份、快照、重复数据删除、在线数据压缩等高级存储功能以及防火墙、路由、网络负载均衡等一系列的网络功能。超融合架构的不同之处在于,同一套系统中的设备种类是尽量少的,在融合架构中是将多个组件组合在一起,但每个组件相对维持独立,而在超融合架构中,不同的组件将彻底融合为一个或尽量少的几个设备,更常见的形式就是,一个设备肩负计算、网络和存储的角色,而这些角色常常运行在同一个虚拟化平台上,在我们接下来测试的HP ConvergedSystem 250-HC StoreVirtual超融合系统就是这样。

  HP ConvergedSystem 250-HC StoreVirtual的名称很有意思,从中我们可以看出很多有趣的信息。首先是其名字中的ConvergedSysyem,融合系统,但其实它属于超融合架构,它内里集成了计算、网络、存储能力,其中,存储能力通过HP的StorVirtual技术提供,这也是名字后面一串的由来,关于StoreVirtual技术我们还有详细的剖析和测试,有一点需要指出的是,HP ConvergedSystem 250-HC StoreVirtual没有内含硬件网络交换机,它需要通过外置的网络交换机才能组成一个整体以进行工作。

  HP ConvergedSystem 250-HC StoreVirtual——这一长串名字打起来也挺累的,下面我们以CS250作为代替——并不是HP第一代超融合系统,而是经过进化多次系统,并且,在HP的超融合系统中属于入门级的系列。和上一代一致的是,CS250仍然是在2U机架内集成4个双路处理器的计算单元,以及24个2.5“的热插拔硬盘槽,笔者曾经以为这热插拔硬盘槽可以自由地在分配给计算单元,但事实上并不是这样:它们是固定分配的,也就是说,CS250超融合系统事实上是是4个完全独立的计算+存储单元的组合,它们共用一整套供电、散热系统以及机框硬件管理系统。

HP超融合系统CS250解析:计算架构

  在计算方面,HP ConvergedSystem 250-HC StoreVirtual基于VMware vSphere虚拟化平台,从“敏捷”的角度来说,虚拟化已经是超融合系统不可或缺的组成部分(但也有非虚拟化的融合系统),而从实际上说,CS250系统也无法脱离虚拟化平台,因为关键的HP StoreVirtual运行在虚拟机内,因此,对计算单元的虚拟化是整个CS250超融合系统的基石,系统应用、用户应用以及高级网络、高级存储功能都运行于Hypervisor上。

  在每台CS250超融合系统中,可以最多包含4个单元,最小的系统则是3个单元,最小单元数量的存在是为了保障数据存储具有充足的可靠性。由于所有计算单元都是一致的,用户只需要不断增加CS250就可以获得计算能力和存储能力上的增长(以及很多情况下被忽略的网络能力的增加)。

  某种程度上,为了降低构件的非一致性,HP ConvergedSystem 250-HC StoreVirtual超融合系统不像普通的HP ProLiant服务器那样具有繁多的可定制选项,CS250计算单元的处理器只有两个型号可供选择——Intel Xeon E5-2640 v3和Xeon E5-2680 v3,它们属于Intel代号为Haswell-EP的处理器系列,关于Haswell-EP的架构、特性的解析,可以看以下文章:

Intel Haswell-EP处理器评测
http://solution.zdnet.com.cn/2014/0909/3032770.shtml

  Intel Haswell-EP和其上一代Ivy Bridge-EP基于相同的22nm工艺,然而在微架构上得到了很大的进步,其架构变化也很大,相对来说,在整个系统平台的范围,变化要小上一点。包含Haswell-EP处理器以及Wellsburg PCH芯片在内的整个平台被称之为Grantley。其中,Wellsburg PCH(C610芯片组)是上一代Patsburg PCH(C600芯片组)的继任者,整个平台的更新如下:

Intel Haswell-EP处理器评测
Intel Xeon E5-2600 v3处理器平台又被称为Grantley平台

  Grantley平台当中最重要的就是Haswell-EP处理器了,下表是Haswell-EP相对上一代Ivy Bridge-EP的改进:

Intel Haswell-EP处理器评测
Xeon E5-2600 v2对比Xeon E5-2600 v3

  每一代处理器Intel都会带来一些指令集更新,但Haswell带来的尤其多,Haswell还提出了Haswell New Instruction(HNI)的概念,其包括了AVX 2.0、FMA等一系列的新指令,对于用户来说,AVX 2.0大为提升了处理器整数SIMD的能力,而不是像上一代的AVX 1.0一样提升的是浮点SIMD能力。对于大部分企业应用来说,整数能力是比浮点能力重要的。FMA的加入则提升了浮点运算能力,对于科学计算来说,帮助很大,因此,最新一代的CS250计算架构可以在各个方面给用户提供不小的提升。

  HP ConvergedSystem 250-HC StoreVirtual是2U高度的机器,但是它比一般的机器要沉重的多,它比较长,密度比较高:

HP超融合系统CS250解析:计算架构
HP ConvergedSystem 250-HC StoreVirtual,比较长也比较重

  重是因为集成了四个双路服务器在里面,另外,CS250的机框用料也比较厚实,以保障在搬运过程中不致变形损坏。

HP超融合系统CS250解析:计算架构
很“薄”

  前面板是5x5=25个2.5”SAS热插拔硬盘笼,但机器规格是24个,可以看到,最中央的插槽位是空的,关于HP ConvergedSystem 250-HC StoreVirtual的存储配置将会在以后进行详细的介绍。

HP超融合系统CS250解析:计算架构
最中央是系统公用的热插拔冗余电源,在图上我们可以看到很多种鲜明的颜色:红色表明用户可以进行热插拔蓝色表明用户可以冷插拔

  HP ConvergedSystem 250-HC StoreVirtual——CS250的计算单元从后方进行热插拔,两两左右上下分布。

HP超融合系统CS250解析:计算架构
长条形的1400W电源,符合80Plus Platinum白金版规范,在20%负载时效率达90%,50%负载时是92%,100%负载时是89%,服务器里面使用白金版的80Plus电源还是不多的

  除了电源之外,我们还注意到了电源连接的主板上的一个小细节:

HP超融合系统CS250解析:计算架构不得不说的是,CS250大量使用了六角螺丝,要拆卸得有对应的六角螺丝刀。使用六角螺丝表示HP不希望用户对其执行拆卸,所有用户可以自行操作的地方,HP都采用了免工具设计以进行手工操作

  最上方是插好的冗余电源单元,透过图中央的孔洞,可以看到的是两条红色的宽厚的L型铜片,它专门用来传导大电流。接下来我们看看计算单元内部。

  HP ConvergedSystem 250-HC StoreVirtual支持4个计算单元,每个单元都是独立的双路机器,因此用户可以通过重复叠加CS250来获得规模的扩大——同时包括计算能力的扩展和存储能力的扩展,这样的架构被称为Scale Out横向扩展:

HP超融合系统CS250解析:计算架构
HP ConvergedSystem 250-HC StoreVirtual,单元从后面进行插拔操作

  重是因为集成了四个双路服务器在里面。

HP超融合系统CS250解析:计算架构
可见,这个系统有个代号叫做Apollo 2000

  单元本身没有顶盖,而在机框的顶盖里面标注了单元的主要元件布局。

HP超融合系统CS250解析:计算架构
每一个单元都没有顶盖,取而代之的是罩住内存和CPU的导流罩

  紧凑程度和一般的刀片服务器相似,支持两个Intel Xeon E5-2600处理器以及一共16个DDR4-2133 DIMM,原则上每个内存插槽可以支持64GiB的单条内存,所以每个单元可以支持1TiB的内存,前提是内存条的高度不能太高(大容量的LRDIMM有些高)。

  CS250可以选择的两个处理器:Xeon E5-2640 v3和Xeon E5-2680 v3分别是8核心、2.6GHz主频、90W TDP和12核心、2.5GHz、120W TDP,TDP是热设计功耗的意思,由于散热能力的限制,18核心、145W TDP的最高级型号E5-2699 v3理论上是无法安装的,毕竟在2U机架内集成8个E5-2680 v3已经达到了960W TDP。在使用E5-2680 v3的情况下,一台CS250可以提供96个2.5GHz(未计算Turbo Boost的情况下)的计算核心,并可以提供4TiB的理论内存容量。

Intel Haswell-EP处理器评测
Haswell-EP分成了很多个分段,核心数量从6核到18核不等,一共具有22个型号

  除了核心和频率之外,两个处理器还有一些分别,E5-2640 v3和E5-2680 v3分别是8.0 GT/s的QPI、DDR4-1866的内存和9.6 GT/s的QPI、DDR4-2133的内存,每个处理器都提供了40个Lane的PCI Express 3.0信道,自然而言的是,这些Lanes在2U空间内无法全部提供。

HP超融合系统CS250解析:计算架构
和一般刀片不同的是,CS250的计算单元提供了两个全高全长的PCI Express 3.0插槽,一个支持x16,一个支持x8

  两个扩展插槽分别被阵列卡和万兆网卡所占用,也就是说,没有可以扩展的空间了。

HP超融合系统CS250解析:计算架构
阵列卡背板上的指示灯

  CS250的计算单元和传统的双路服务器很像,但它提供了更高的计算密度,并且它同时融合了存储功能——对于CS250的计算架构就介绍这么多,下次我们将介绍CS250的存储架构,除了HP独有的StoreVirtual/Network RAID技术之外,我们还将介绍CS250、VMware vSphere Hypervisor和HP StoreVirtual如何进行的融合,敬请期待。

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