Создание виртуализированных отказоустойчивых кластеров

Основные технические решения

Основываясь на анализе поставленной задачи и выбранной заказчиками концепции построения серверного узла системы с использованием виртуализации и современных высокоэффективных технологиях и разработках компаний - производителей, в составе решения предлагается рассматривать следующие элементы:

  1. Отказоустойчивая виртуализация серверов с использованием кластера из 2 узлов
  2. Хранение виртуальных машин на общей внешней отказоустойчивой системе хранения данных
  3. Использование ПО WMware vSphere для управления кластером и виртуальными машинами и обеспечения высокой доступности и производительности

Дополнительно

2. Предлагаемое решение

Виртуализация серверов обеспечивает создание среды отдельной ОС (VOS – Virtual Operation System environment), которая логически изолирована от среды физического сервера (POS – Physical Operation System environment). Это дает повышенную эффективность использования ресурсов (оборудование, электропитания и охлаждение, пространство размещения) путем запуска нескольких VOS на одном сервере, а также обеспечивает изоляцию сервисов и повышает безопасность.

Использование виртуализации серверов позволяет выполнить поставленные требования и получить следующие преимущества:

  1. Обеспечить надежное функционирование сервисов и приложений путем кластеризации
  2. Обеспечить широкие возможности администрирования и мониторинга состояния серверов
  3. Повысить эффективность использования оборудования путем консолидации серверов
  4. Снизить затраты на электропитание, охлаждение, помещение
  5. Обеспечит непрерывное функционирование сервисов и приложений при техническом обслуживании серверов
  6. Использовать шаблоны виртуальных машин для быстрого развертывания новых серверов
  7. Обеспечить надежное резервное копирование и восстановление виртуальных серверов

Структурная схема кластера виртуализации с 2 узлами:

Кластер строится по классической схеме из 2 или более узлов с использованием разделяемого внешнего хранилища, что позволяет построить систему высокой доступности и обеспечивает консолидацию различных операционных систем и сервисов в рамках одного кластера. Для обеспечения централизованного управления необходимо наличие управляющего сервера с установленным ПО управления кластером. Кластерная система хранения может быть подключена по любой совместимой с ПО кластеризации технологии (FC, iSCSI, SAS).

Для обеспечения отказоустойчивости в кластере используется служба ПО VMware vSphere - VMware High Availability (HA). VMware HA обеспечивает высокий уровень доступности всей виртуальной ИТ-среды без затрат и сложностей, свойственных традиционным кластерным решениям. VMware HA при минимальных затратах обеспечивает высокий уровень доступности любого приложения, выполняющегося в виртуальной машине, вне зависимости от используемой операционной системы и конфигурации оборудования. Благодаря VMware HA не требуется выделенное оборудование, работающее в режиме ожидания, и дополнительное программное обеспечение. С помощью VMware HA возможно обеспечить отказоустойчивость приложений и сервисов, кластеризация которых традиционными средствами невозможна. Кластер VMware HA представляет собой пул ресурсов, созданный из физических серверов. Файлы виртуальных машин и данные приложений хранятся на системе хранения данных, к которой имеют доступ все серверы кластера. VMware HA осуществляет непрерывный мониторинг всех физических серверов кластера и перезапускает виртуальные машины в случае сбоя сервера. Перезапуск виртуальных машин осуществляется практически немедленно без человеческого вмешательства на другом физическом сервере того же ресурсного пула.

Рисунок 1. Схема работы VMwareHA

Кластер VMware HA может быть построен, как в пределах одного Центра Обработки Данных (ЦОД), так и между основным и резервным центрами обработки данных. Производительность кластера может быть увеличена, как путем установки дополнительных процессоров, расширения памяти в серверах, так и путем установки дополнительных серверов. Дисковое пространство может быть увеличено без остановки работы кластера путем добавления дополнительных жестких дисков в систему хранения данных.

Управление кластером VMware HA осуществляется с помощью сервера управления VMware vCentre Server. VMware vCenter Server обеспечивает унифицированное управление всеми узлами и виртуальными машинами центра обработки данных из одной консоли. vCenter Server дает возможность улучшить контроль, упростить выполнение повседневных задач, а также снизить сложность и стоимость управления ИТ-инфраструктурой. VMware vCentre Server допускает установку на одну из виртуальных машин кластера, при значительном количестве узлов в кластере его рекомендуется устанавливать на физическую машину, например из числа уже имеющихся в компании физических серверов. Выделенного физического сервера VirtualCenter Management Server (VC) не требуется, функции сервера управления виртуальными машинами могут быть совмещены с другими ролями, выполняемыми сервером.

Рисунок 2. Сервер управления виртуальными машинами VMware vCenter Server

4. Состав решения

В зависимости от задачи , поставленной заказчиком  используется    соответствующее оборудование Мы отдаем предпочтение решениям на базе процессоров Intel® Xeon®:

  1. Гипервизор VMware ESXi
  2. Кластерная файловая система VMware vStorage VMFS
  3. Поддержка четырехпроцессорного виртуального ЦПУ vSMP для виртуальных машин
  4. Агент мониторинга и управления VMware vCenter Server Agent
  5. Технологию VMware Thin Provisioning, обеспечивающую оптимальное использование дискового пространства вашими виртуальными машинами
  6. VMware vStorage APIs / VMware Consolidated Backup, предоставляющие возможности по централизованному копированию виртуальных машин
  7. Менеджер обновлений хостов и виртуальных машин VMware vCenter Update Manager
  8. Единый центр управления VMware vCenter Server for Essentials, ограниченный тремя физическими хостами (до 2 6-ядерных процессоров на хосте)
  9. Технологию VMware HA, предоставляющую кластерную отказоустойчивость для любых виртуальных машин. Виртуальная машина автоматически перезапускается в случае отказа гостевой операционной системы или физического хоста
  10. Продукт VMware Data Recovery, предоставляющий графический интерфейс резервного копирования и восстановления виртуальных машин

При необходимости расширения может быть произведено обновление редакции пакета на версию с большим количеством хостов и расширенным функционалом.