基於VMware，如何用 SmartX 超融合的分佈式塊存儲構建更優的超融合平臺？

超融合基礎架構已經被愈來愈多的用戶接受，並被認爲是將來 IT 基礎架構的發展趨勢。不少用戶已經在考慮如何將生產環境平滑地遷移到超融合架構，以及如何圍繞現有的 VMware vSphere 生態構建超融合架構。雖然超融合架構本應支持多種 Hypervisor，但企業依舊傾向於圍繞 VMware vSphere 去構建超融合架構，主要緣由有：

• 業務系統與 VMware vSphere 的兼容性已經獲得過充分驗證。

• 已經培養了一批 VMware vSphere 的專業運維人員，有充分的技術儲備，擔憂更換虛擬化平臺需付出較大的學習成本。
  

• 圍繞 VMware vSphere 的生態已經有了大量的投入，如：VMware vSphere 許可，備份軟件、監控軟件、甚至是雲平臺集成已經完成等。
  

那麼圍繞 VMware vSphere 構建超融合基礎架構的選型須要有哪些注意事項呢？因爲 Hypervisor 已經指定，那麼關鍵就是分佈式存儲軟件的選型，因此至少須要知足如下因素：

• 對 VMware vSphere 主流版本有較好兼容性，保證整個平臺穩定，並具有持續開發能力。
  

• 針對 VMware vSphere 運行環境專門優化，提供優異 I/O 性能。
  

• 提供在線橫向擴展能力，流程須要足夠簡單。
  

• 因爲是超融合部署，分佈式存儲軟件需保證正常運行前提下佔用資源儘量低，這樣能夠保證更多的資源提供給虛擬機使用。
  

• 提供存儲高級功能支持，如存儲同步、異步複製等高級功能，知足生產環境對業務連續性的要求。
  

SMTX 分佈式塊存儲（ZBS）基於 vSphere 構建超融合基礎架構

SMTX 分佈式塊存儲簡介

SMTX 分佈式塊存儲模塊（內部代號「ZBS」，如下簡稱 SmartX ZBS）是 SmartX 自主研發的高性能、高可靠的分佈式塊存儲系統。SmartX ZBS 自誕生起就是爲超融合架構設計的。充分利用了虛擬化平臺特色，以及 SSD 設備的特性，進行了深刻的優化與整合。支持與 KVM，VMware ESXi，XenServer 等虛擬化/雲平臺結合構建超融合平臺。

SmartX ZBS 具備如下功能和特色：

高性能

• 以 SSD 設備做爲緩存，充分利用 SSD 低延遲，高 IOPS 的特性；
  

• 支持超融合架構，計算和存儲運行在同一物理服務器上，存儲對計算感知，大部分 I/O 能夠在本地完成，避免網絡延遲。
  

高可靠

• 經過多副本，保證在服務器宕機數據可靠性及業務連續性；
  

• 多副本採用強一致性寫，保證數據一致性。
  

低消耗

• 兼容商用 x86 服務器，無特殊硬件需求；
  

• 存儲僅佔用有限的計算資源（6 vCPU 16GB內存），避免額外購置存儲服務器，完美適配超融合架構。
  

橫向可擴展

• 性能與容量同步線性擴展；
  

• 單集羣最大可支持 255 個節點。
  

架構

SmartX 基於 VMware vSphere 超融合部署，主要方式是在裸金屬服務器上部署 VMware ESXi，而 SCVM （SmartX Controller Virtual Machine）則部署在 VMware ESXi 之上，SCVM 顧名思義是充當存儲控制器虛擬機的角色，它經過 passthrough 技術（最大限度避免通過 ESXi 虛擬化的性能損耗）直接管理服務器的硬盤資源（包括 SSD 和 HDD）。

多臺 SCVM 之間以萬兆網絡互聯，經過內置的 SmartX ZBS 分佈式存儲軟件整合存儲資源構建成統一存儲池，而後使用 NFS 協議掛載到 VMware ESXi 做爲 datastore 提供存儲服務。

SMTX 分佈式塊存儲（ZBS）結合 vSphere 的優點與用戶價值    

1. 良好的硬件兼容性讓用戶的選擇更加靈活穩定

ZBS 徹底運行於應用層， 直接調用 CentOS 原生驅動，兼容市面上絕大部分硬件，可有效緩解 vSAN 須要獨立維護硬件驅動，與 vSphere HCL 沒法統一給用戶帶來的選型困擾和穩定性風險。

2. 與 Hypervisor 版本鬆耦合減小用戶升級成本

ZBS 在 VMware 超融合架構下采用 SCVM 部署模式，ZBS 和 vSphere 的版本適配更加靈活，減小原生方案中 vSAN 升級須要 vSphere 同步升級帶來的額外成本。

3. 數據本地化帶來更優性能和業務體驗

ZBS 除了支持 SSD 緩存加速功能外，還針對 VMware vSphere 虛擬化環境專門優化副本放置策略，ZBS 經過冗餘副本技術保護 VM 的存儲數據，而數據本地化功能將其中一個完整副本在 VM 運行所在節點進行存取，另一個副本存放在遠端節點保證數據冗餘。這樣作的好處是 VM 在本節點存取數據縮短了 I/O 路徑，有效下降延時和減小對網絡帶寬的壓力，帶來 I/O 性能實質性的提高。

同時，ZBS 完美支持 VMware vMotion 功能，即便 VM 發生了在線遷移，數據本地化功能依然有效，系統會自動檢測到 VM 因爲遷移發生了遠程 I/O 存取，而且不是臨時遷移的狀況下，自動發生數據遷移，從新在新節點造成數據本地化。

4. 完備的高可用機制保證用戶業務穩定運行

ZBS 支持 VMware HA 功能以應對節點故障場景，I/O 路由重定向功能則針對其餘硬件的故障，提供比 HA 更精細的高可用功能。

（1）存儲網絡故障應對

存儲網絡發生故障的時候，SmartX Halo 支持自動把存儲網絡鏈路重定向到業務網絡中，臨時充當存儲數據傳輸的鏈路，並不會觸發 VMware HA 功能，主機上的虛擬機業務並不會發生中斷。而一樣狀況，VMware vSAN 存儲網絡故障則直接觸發 VMware HA 功能把該節點上的虛擬機進行強制關閉並遷移到其餘節點後重啓虛擬機，這樣業務會發生中斷和遷移的狀況。

（2） SCVM 故障應對

ZBS 與 VMware ESXi 是鬆耦合關係，這使得 HA 機制更加靈活，即便是 SCVM 故障沒法提供存儲服務了，而 ESXi 自己並無故障的狀況下，SmartX 會觸發 I/O 重定向功能，使得該節點的虛擬機能夠經過把虛擬機的 I/O 請求快速切換到遠程節點上的 SCVM 繼續完成，這樣一樣能夠作到虛擬機業務不中斷的狀況下，繼續提供存儲服務。

5. 快速克隆機制有效提高業務效率

ZBS 支持 COW 寫時複製快照和克隆技術，在執行快照和克隆操做時，並不會發生真正數據的複製，只有在對數據修改時纔會發生數據複製，所以執行克隆的速度很是快，能夠在幾秒鐘內完成克隆，並且克隆時間不受 VM 存儲容量大小影響。同時，ZBS 支持 VMware VAAI， 可將 VMware 的快照和克隆操做 offload 到 ZBS 底層執行，使得經過 vCenter 執行 VM 克隆一樣能夠應用 ZBS 的快速克隆技術。

6. 容災功能提供更高業務連續性和數據可靠性

ZBS 支持部署基於 VMware vSphere 的跨機房的同步複製集羣，可配合應用環境實現 「雙活」。亦可支持存儲底層的異步複製功能，當主機房故障的時候能夠切換至備用機房恢復業務。

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