权威指南：超融合基础参考架构（Nutanix）-技术圈

传统基础架构具有独立的存储、存储网络和服务器，但不能很好地满足企业应用日益增长的需求或现代业务的快节奏要求。传统基础架构所形成的孤岛往往会对变革和进步构成阻碍，使得从订购到部署再到管理的整个过程中，每一步都变得更加复杂。新的业务计划往往需要多个团队的支持，因此必须提前 3 到5 年对 IT 需求进行预测规划。大多数 IT 团队知道，这种预测很大程度上不过是猜测而已，几乎不可能得到正确结果。此外，供应商锁定和不断增加的许可成本，让预算不堪重负。

当今的企业 IT 团队在探索提供本地 IT 服务的各种途径，寻找可实现 Amazon Web Services（AWS）、Microsoft Azure 和Google Cloud 等公有云服务速度和运营效率的方法。

从网络巨头获取灵感，超融合基础架构（HCI）将使用本地连接存储设备（旋转磁盘或闪存）的通用数据中心服务器硬件与智能软件相结合，以消除传统基础架构存在的常见痛点。

Nutanix 提供综合的企业云平台，弥合传统基础架构和公有云服务之间的巨大差距。该解决方案提供即用式基础架构，集成了服务器、存储和虚拟化功能以及端到端系统管理和运营管理功能。企业可在数分钟内完成基础架构部署，并将工作重心转移到为业务提供支持的应用上。

什么是超融合基础架构？超融合基础架构将使用本地连接存储资源的通用数据中心硬件与智能软件相结合，创建灵活的构建块，取代由独立服务器、存储网络和存储阵列组成的传统基础架构。超融合是企业云的基本构件。本书概述了 Nutanix 超融合解决方案，并具体说明了利用各项特性和功能为各种规模企业构建快速、高度可扩展、高效数据中心解决方案的过程。

Nutanix 融合了整个数据中心堆栈，包括计算、存储、存储网络和虚拟化。Nutanix 企业云操作系统运行于最先进的行业标准服务器上，使企业能够从小规模起步并一次扩展一个节点，从而取代复杂且昂贵的传统基础架构。每个服务器（也称为节点）包括基于 Intel 的 x86 或带有闪存 SSD 和 HDD 的 IBM Power 硬件。运行于各服务器节点上的 Nutanix 软件，在集群中间分配各项操作功能，从而实现卓越的性能和恢复能力。

单个 Nutanix 集群可以扩展到其所在虚拟化管理程序集群的规模。提供不同的硬件平台来满足计算和存储等不同的工作负载需求。Nutanix 软件不受硬件限制，可在戴尔、联想、Cisco UCS 和 HPE ProLiant 等厂商的硬件上运行，也可在 Nutanix 硬件上运行。

硬件平台配置通过独立扩展各种资源（CPU、RAM 或存储）可适应任何工作负载，且可配置或不配置 GPU 图形加速。所有节点都包含闪存以优化存储性能，且全闪存节点可为所有企业应用实现最大 I/O 吞吐量和最小延迟。

Nutanix集群中所有节点都运行虚拟化管理程序（VMware ESXi、Microsoft Hyper-V、Citrix Hypervisor 或原生 Nutanix 虚拟化管理程序、AHV），Nutanix 软件作为控制器虚拟机（CVM）运行于集群中各节点上。CVM 包括 Prism 管理功能和 Acropolis 数据平面功能。大多数 HCI 解决方案由两个基本组件组成：数据平面和管理平面。

Acropolis 是一个分布式数据平面，适用于虚拟机或基于容器的应用，可运行于提供企业存储和虚拟化服务的集群节点上。

Prism 是一个分布式管理平面，使用高级数据分析和启发式方法来简化和合理化常见工作流程，从而无需为服务器、存储网络、存储和虚拟化提供单独的管理解决方案。这套功能可以满足超融合基础架构中的应用和业务需求，无需依赖外部服务。换句话说，您可以在 Nutanix HCI 上构建完整的数据中心。

Acropolis 分布式存储框架可简化虚拟环境下的存储和数据管理。DSF 汇集 Nutanix 集群的闪存和硬盘驱动存储，并将其作为数据存储导出到虚拟化层，实现与 iSCSI、NFS 和 SMB 共享，从而消除了对 SAN 和 NAS 解决方案的需求。

Nutanix 平台具有容错能力，无单点故障或性能瓶颈之虞。通过可调冗余，各 Nutanix 容器配置有两个或三个复制因子（RF）。RF = 2 可确保始终保留两个数据副本，从而使集群能够在单节点或驱动器发生故障时继续运行。当 RF 设置为 3（RF = 3）时，集群中将保留三个数据副本，从而确保两个副本同时发生故障时依然保持恢复能力。在大多数情况下，RF = 2被认为是最佳实践。

自动磁盘平衡可确保数据在整个集群中均匀分布。Nutanix 集群中的任何节点均可利用集群中的存储资源，无需采用耗时且易错的手动平衡。自动磁盘平衡可对不断变化的工作负载做出反应，并允许异构节点接入单一集群中。一旦利用率达到设定阈值，磁盘平衡功能就会使节点之间保持一致。

Nutanix AHV 是一种虚拟化解决方案，旨在与整个 Nutanix 平台完美配合，这意味着无需额外配置或管理即可获得最佳的应用性能。AHV 还包括 AHV Turbo，这是一种虚拟化管理程序I/O 增强功能，旨在利用新一代超低延迟存储设备，如 NVMe 或 3D Xpoint。凭借 AHV turbo 和数据位置，即便是最苛刻的应用，也可保证获得所需的性能。

Nutanix 系统包含纠删编码技术的创新实现方法 —— Nutanix EC-X——不但可提供恢复能力，而且还将可用容量提高 75％。EC-X 降低了复制因子（RF）的容量成本，同时不会损害任何恢复能力方面的优势，也不会影响写入性能。

EC-X 在不同节点上编码一条数据块，并计算奇偶校验。如果磁盘或节点发生故障，则使用奇偶校验来计算任何丢失的数据块。DSF 使用扩展区组作为数据块，并且条带中的每个数据块必须位于不同的节点上，并且属于不同的虚拟磁盘。根据所需承受的故障数量，配置条带中的数据和奇偶校验块的数量。

Nutanix 提供 VM 级原生集成的数据保护和连续可用性。有多种选项可用于满足不同应用的恢复点目标（RPO）和恢复时间目标（RTO）。

Nutanix 可以创建无限的基于元数据的本地快照（具有VM 级和应用级一致性），并可立即恢复数据，以满足各种备份和数据保护要求。基于元数据的快照所需磁盘开销最少，并可确保高性能恢复。DSF 利用以虚拟机为中心的快照，提供生产级数据保护，且不会牺牲性能。Nutanix 采用重定向写入算法，可显著提高快照的系统效率。

Nutanix Prism 提供了一种简单的方法来端到端地管理 Nutanix 环境。Prism 将企业云管理的多个方面整合到单一的消费级产品中，IT 管理员只需点击数下即可管理基础架构和虚拟化，读取运营分析并解决问题。正如 Acropolis 为提高性能和弹性创建涵盖整个集群的数据平面，Nutanix Prism 也为管理和运营智能创建了相同的弹性。Prism 包含两个组件：集群级别的 Prism Element 和用于多集群管理和分析的 Prism Central。