Nutanix - Особенности решения

Перед тем, как подтвердить, что данные записаны, Nutanix синхронно реплицирует любую операцию записи на другой узел кластера.  Все узлы кластера равноправно участвуют в репликации для обеспечения распределения нагрузки. Только после того как данные (и метаданные) реплицированы система сообщает о том, что запись произошла успешно. Данный подход гарантирует размещение данных на как минимум двух независимых узлах кластера и их доступность в случае падения одного из них.

Nutanix позволяет администратору конфигурировать различные уровни репликации данных для приложений запущенных в кластере. Такой подход позволяет обеспечить возможность различной степени защиты данных для различных приложений в рамках одного кластера.

Виртуальная вычислительная платформа использует разработанный компанией Google алгоритм компрессии Snappy для увеличения эффективности емкости хранения до 4-х раз. В отличии от классических систем хранения, которые производят компрессию целого диска или LUN, Nutanix сжимает данные ну уровне суб-блоков, что увеличивает эффективность и повышает простоту. Политики сжатия могут быть настроены как на сжатие на лету, так и на пост-обработку для снижения нагрузки на подсистему при записи.

Снимки обеспечивают  защиту данных без снижения производительности системы. Nutanix использует механизм перенаправления при записи (redirect-on-write), что значительно увеличивает эффективность при создании снимков данных.

Клоны являются близкими по концепции к снимкам, так как по сути представляют собой снимок с возможностью записи. Для клонов Nutanix использует тот же самый механизм, что и для снимков, но с тем отличием, что и и оригинал и копия становятся потомками родительского снапшота.

В добавлении к этому, Nutanix полностью интегрируется с такими механизмами как VMware API for Array Integration (VAAI), Microsoft Offloaded Data Transfer (ODX) and SMI-s.

Теневые клоны обеспечивают распределение данных по всем узлам для наиболее оперативного чтения. Классическим примером является развертывание VDI, где много линкованных клонов обращается к базовой виртуальной машине. В случае VMware View это называется репликой и читается всеми клонами. В случае Citrix XenDesktop это называется MCS Master VM. Теневые клоны значительно увеличивают производительность в сценариях массового чтения даннных различными серверами (например массовое развертывание серверов, репозитории данных и т.д.).

В режиме теневых клонов Nutanix активно мониторит доступ к vDisk. Если больше чем два узла Nutanix обращаются к диску и осуществляют операции чтения,  то данный  vDisk помечается как неизменный и тиражируется на узлы кластера, которые требуют к нему доступ. После этого данные для каждого узла становится локальными и доступ к ним ускоряется.

Выделение дискового пространства всем виртуальным машинам происходит только по требованию. Администратор может установить емкость презентуемого диска, но физическое место в системе используется только по требованию. Администратор может также установить минимальный порог зарезервированного пространства, чтобы обеспечить некую резервную емкость для набора презентованных дисков.

Nutanix является конвергентной платформой (объединяющей вычислительные ресурсы и ресурсы хранения)  и увеличивает производительность виртуальных машин и кластера в целом за счет локализации данных. Все операции ввода-вывода происходят под управлением локального контроллера (CVM), который запущен на гипервизоре и направляются на локальные SSD и жесткие диски.

Когда виртуальный сервер мигрирует на другой узел, его операции ввода-вывода переходят под управление другого CVM. Поначалу, когда виртуальный сервер читает (или пишет) данные, локальный CVM обращается к удаленному узлу для получения данных, но система сразу же определяет, что данные находятся удаленно и в фоновом режиме начинает перенос данных. Через некоторое время все данные оказываются перемещены и CVM вновь обращается к данным хранящимся локально на том же самом узле. Это перемещение данных осуществляется в фоновом режиме и не требует вмешательства администратора. Во время перемещения данных с удаленного узла подтягиваются данные только для операций чтения, все операции записи осуществляются на локальные диски, что очень сильно уменьшает количество паразитного трафика в сети.

Nutanix интеллектуально размещает данные на дисках (SSD и SATA) для достижения максимально возможной производительности. Технология управления жизненным циклом информации (ILM) обеспечивает нахождение наиболее востребованных данных на SSD дисках или в локальной кэш-памяти. Когда данные становятся менее востребованными («холодными») они перемещаются на более емкие STA диски. Данный подход гарантирует высвобождение места в кэш-памяти и на SSD дисках для размещения наиболее «горячих» данных.

Дедупликация данных в виртуальной вычислительной платформе работает на всех уровнях хранения; в памяти, на SSD дисках и на SATA дисках. С данных на лету снимается «отпечаток» с помощью алгоритма SHA-1 и сравнивается с «отпечатками» хранящимися в метаданных Nutanix. Дедупликация данных программная, но опирается на аппаратную возможность процессоров Intel по расчету SHA-1 для обеспечения максимальной производительности.

Система дедупликации постоянно анализирует поток чтения данных и порционно дедуплицирует данные для достижения максимально возможной производительности. Для приложений с большим количеством одинаковых данных (таким например как VDI) дедупликация Nutanix позволяет увеличить эффективность использования кэш-памяти и SSD дисков до десяти раз и обеспечить практически линейное время отклика. Эта же технология так же оптимизирует и «холодные» данные, хранящиеся на SATA дисках, увеличивая эффективность хранилища. Дедупликация уровня «холодных» данных распространяется на все узлы кластера, обеспечивая глобальную дедупликацию. Как только к кластеру добавляется еще один узел, он автоматически попадает под механизм глобальной дедупликации.

Nutanix использует высокопроизводительные диски в серверах локально. SSD диски являются значительно более производительными, чем обыкновенные диски и обеспечивают ультра низкие задержки при большой полосе пропускания. Размещение дисков локально снимает накладные расходы, привносимые сетью хранения данных, возникающие при использовании выделенной системы хранения. Уничтожение необходимости использования сети хранения данных позволяет сократить задержки с миллисекунд до микросекунд.

Помимо этого распределенная файловая система Nutanix (а также и все локальные SSD диски) доступна каждому из узлов кластера и всем виртуальным серверам, размещенным на нем. В отличии от многих других решений, Nutanix использует SSD диски как полноценный уровень хранения данных, а не просто как кэшированную  копию данных, размещенных на других, менее производительных, дисках.

Nutanix устраняет необходимость в использовании дополнительного программного обеспечения для обеспечения резервного копирования и восстановления. Решение Nutanix в своем составе уже имеет механизмы резервного копирования, восстановления и репликации на уровне виртуальных машин, В отличии от традиционных систем резервного копирования, обеспечивающих  копирование данных на уровне LUN, решение Nutanix осуществляет копирование данных на уровне файлов виртуальных машин, значительно увеличивая эффективность и простоту решения.
Топологии репликации очень гибкие и допускают двунаправленную репликацию, репликацию один ко многим, полноматричную. Во время репликации данные сжимаются и дедуплицируются на блочном уровне для достижения максимальной эффективности и снижения требований к полосе пропускания WAN канала.

В дополнении система резервного копирования и восстановления Nutanix обеспечивает консистентности данных на уровне приложений  используя технологии VSS, и может быть полностью интегрирована с программными продуктами Veeam или VMware SRM.

Снимки и задачи по репликации данных могут быть настроены в планировщике и подчиняются изменяемым политикам. Интерфейс «Prism» предлагает упрощенное представление, которое позволяет администраторам восстанавливать состояние виртуальной машины из снимка буквально в пару кликов мышки.

Nutanix позволяет оперативно добавлять (или удалять) сервера и процессорные ресурсы в кластер. Добавление возможно по одному узлу, что  позволяет достаточно быстро устранить возникшую потребность и в то же время избежать ненужного избытка ресурсов. Подключаемый узел обнаруживается существующим кластером и в течении нескольких минут добавляется к нему. Добавление нового узла происходит без малейших перерывов или простоев в работе кластера. В то же время при добавлении кластера VMware’s DRS или Microsoft’s PRO могут автоматически перераспределить ресурсы на новые узлы.

Nutanix в фоновом режиме осуществляет перераспределение данных и метаданных по всем узлам кластера и не требует вмешательства ИТ, позволяя им заниматься своими стандартными задачами.

Платформа Nutanix является полностью распределенной системой и спроектирована таким образом, чтобы избежать единой точки отказа или узких мест. Для обеспечение этого был принят подход «ничего общего» при котором все компоненты составляющие платформу распределены по всем узлам кластера. Данный подход не только исключает узкие места и единую точку отказа, но и обеспечивает консистентность и производительность при масштабировании.

Все процессы запущенные на контроллере CVM спроектированы таким образом, чтобы их можно было быстро рестартовать в случае обнаружения ошибок. Компоненты кластера постоянно мониторятся и в случае обнаружения ошибок перезапускаются как можно быстрее чтобы избежать ситуаций, когда компонент перестает отвечать или данные повреждаются. В нормальном режиме каждый хост работает со своим локальным контроллером CVM. Распределенная файловая система Nutanix (NDFS) постоянно мониторит состояние всех CVM в кластере.

Если CVM на каком либо узле перестает работать, то система автоматически перенаправляет все запросы ввода-вывода на ближайший «живой» контроллер CVM на другом узле. Система продолжает работать в таком режиме до тех пор, пока локальный контроллер не восстанавливает свою работоспособность. Так как кластер имеет единое глобальное пространство имен и реплики для всех данных, такой процесс происходит мгновенно и без потери производительности системы в целом. Распределение данных по всему кластеру делает систему очень живучей для всех виртуальных серверов.

Все аппаратные компоненты комплекса Nutanix имеют взаимозаменяемость для устранения единой точки отказа. Взаимозаменяемыми компонентами являются источники питания, вентиляторы, сетевые интерфейсы.

Комплекс проходит строгую проверку и тестирование всех компонентов. Тестируя компоненты системы Nutanix гарантирует увеличение надежности и срока службы системы, что позволяет ИТ не заботиться об аппаратном обеспечении, а отдавать больше времени повышению качества предоставления сервисов.

Nutanix поддерживает беспрерывно растущий сегмент энтерпрайз рынка и обеспечивает возможность работы более чем с одной технологией виртуализации единовременно. Программное обеспечение Nutanix является независимым по отношению к гипервизору и может запускаться практически на всех виртуальных платформах включая VMware vSphere, Microsoft Hyper-V и KVM. Такой подход позволяет организациям создавать гибридные центры обработки данных и запускать различные типы нагрузок на различных технологиях виртуализации.

Nutanix поддерживает все популярные технологии, использующиеся в виртуализации включающие технологии VMware vMotion, High Availability (HA), Dynamic Resource Scheduling (DRS) и Fault Tolerance (FT), а также аналогичные технологии Microsoft: Live Migration, Performance and Resource Optimization (PRO), Failover Clustering and HA.

Это позволяет организация осуществить миграцию на Nutanix без потери какого-либо привычного функционала.

Nutanix поддерживает полную интеграцию по созданию клонов и снимков VMware так как может использовать как VMware API for Array Integration (VAAI) и View Composer for Array Integration (VCAI) так и Microsoft’s Offloaded Data Transfer (ODX) и SMI-s. Подобная интеграция ускоряет скорость выполнения многих операций гипервизором, перекладывая нагрузку на платформу Nutanix.

Весь кластер Nutanix может управляться из единой точки с помощью Prism Central – продукта, представляющего богатый пользовательский интерфейс для управления несколькими кластерами. Этот продукт обеспечивает как возможность агрегированного представления о состоянии нескольких кластеров («здоровье», используемые ресурсы, нагрузка) так и управлять каждым отдельным кластером. Prism Central является не привязанным к какому либо гипервизору продуктом и позволяет управлять гетерогенными кластерами, содержащими любые гипервизоры.

Prism обладает расширенным функционалом, позволяющим администратору видеть как «здоровье» кластера в целом, так и отдельных его компонентов, виртуальных серверов, узлов кластера, дисков. Система обеспечивает автоматическую проверку состояния всех компонентов, а также проактивный мониторинг потенциальных проблем. Интуитивный интерфейс позволяет администратору очень быстро обнаруживать неисправности и устранять их.

Так как решение является на 100% программным, то добавление нового функционала происходит лишь посредством модернизации программного обеспечения и не требует дополнительных затрат на дозакупку аппаратной части. Обновление программного обеспечения кластера осуществляется на лету без необходимости отключения сервисов или какой-либо просадки производительности. Весь процесс модернизации автоматизирован и не требует вмешательства администратора.

Операционная система NOS 4.0 идет со встроенной поддержкой скриптов Windows PowerShell. Теперь администраторы могут использовать скрипты PowerShell для конфигурирования и управления кластером Nutanix в среде Windows и Hyper-V.