如何使用SAS Switch 技术(第二部分优化服务)
共享启动盘的服务
在基于SAS Switch的硬件构架之上易于实现一系列的优化服务。比如共享启动盘的管理。在机群上的每个服务器都需要一个装有该机器应该运行的操作系统的盘卷,此外通常还需要提供虚存对换空间以及根文件系统。前者作为操作系统的软件映像通常是只读的,且在大型数据中心中,不同机器之间采用重复的操作系统的映像的可能性很高。后者通常需要可写,并且机器之间共享的可能性不大,但后者通常所需的空间较小。要为成百上千的服务器结点管理这些盘卷,既需要硬件成本,又是个运维的负担。提供低成本,便利,有可靠的启动盘卷服务,是一个有价值的挑战。
有了SAS Switch我们可以试图在物理盘的层次支持共享启动盘卷的。 采用把一个(或采用一对共享盘来提供热备份)高性能的盘(例如SAS SSD) 在物理上创建多个分区。可有两类分区,第一类存放共享的操作系统的静态映像,不同分区对应于机群上可能要使用的不同的操作系统版本,第二类分区,是用于存放单台机器的根文件系统,因此需要为每台单独服务器创建一个根文件系统分区。把这个共享启动盘连接到SAS Switch的拓扑上,然后可通过SAS Switch 把该盘共享给所有需要通过它来启动的服务器结点。在服务器侧,需要安装一个UEFI BIOS应用,用以负责接受SAS Switch的管理配置(包括使用SAS Switch所指定的盘,特定分区上找到操作系统映像,并用另一个所指定的分区上找到根文件系统)来进行物理服务器的启动操作。
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在上图所展示的例子中,两台服务器(server 0, server 1)通过SAS Switch共享了一个启动盘。 其中服务器0 采用了OS分区1上的操作系统,并把自己的根文件系统放在私有的RFS1分区上,而服务器1同样采用了OS分区1上的操作系统,而把根文件系统放在了私有的RFS2分区上,因此两太服务器在运行时不会互相干扰。
这样的简单方法,会导致系统的可靠性下降。如果共享的启动盘发生硬件故障,会导致整个机群的不能启动。可以通过在系统中配置两个或多个共享启动盘来提高系统可靠性。比如通过SAS Switch为每台服务器结点配置3个共享启动盘以及在启动盘上的相应分区。在服务器的UEFI 启动应用上,当发现第一个启动盘正常工作时,切换到使用第二或第三个启动盘。并且还需要把3个共享启动盘安装在不同的故障域内(例如:位于不同的JBOD当中,甚至在不同的机架中)。这样,单个共享启动盘的故障不会导致整个机群的故障。
采用共享的启动盘,除了可以消除每台服务器内安装两个启动盘的成本,还带来其他运维上的便利性。操作系统和应用的升级可以通过在共享的启动盘上更新操作系统映像分区的数据来完成,而不需要对每台服务器结点的映像进行逐一更新。而当服务器结点硬件发生故障时,只需更新服务器,而不需重新安装操作系统和软件。这些可在大规模数据中心中节约大量的运维成本。
动态业务的弹性迁移和保护
在一个SAS Switch构成的域内由于所有服务器结点都能访问到所有存储资源,这为动态业务的弹性迁移和保护提供了基础。
以一个Hadoop大数据分析的业务机群为例。 在该例子中,初始配置了10台服务器和20个数据盘。每个服务器上分配了2个HDFS数据盘。通过机群管理系统对系统的运行状态进行性能评测和监控,这包括了动态测量每台服务器的CPU使用效率,IOPS, 带宽等,并且对每个盘的IOPS和带宽也进行检测。动态检测的结果发现Hadoop结点上CPU的使用效率只有18%。 管理调度层 (通过人工干预或自动调度的策略)决定对该Hadoop 机群进行资源的重新配置,并决定把计算服务器结点减少到2个,并把原有的20个HDFS数据盘重新分配到剩余的2个服务器上,每个服务器接管10个HDFS 数据盘。新的资源配置通过管理接口配置到SAS Switch上。这个重新配置可在Hadoop业务在线的情况下完成。被释放的8个空闲的CPU可重新分配给机群上的其他业务使用。即使在没有其他业务可利用这8个CPU的情况下,也可以把把它们设置到睡眠等节省电能的状态。而剩余的2个CPU在重新配置完成后继续执行原有的Hadoop计算业务。重新配置后剩余的CPU可基本达到接近100%的利用效率。
对需要高可靠性的业务,也可通过SAS Switch实现业务保障。例如采用1:1或N:1的保护倒换的方法,在一个服务器结点发生故障时,把该结点承担的业务调度到机群内一个空闲的服务器结点,并且把原有分配给发生故障的服务器的存储资源重新分配给替换的服务器结点,这样的动态替换可在业务在线的情况下完成,从而保证业务的持续性。
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