杨磊 steveya@cisco 顾问工程师思科系统 ( 中国 ) 网络技术有限公司

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杨磊[email protected]顾问工程师思科系统 ( 中国 ) 网络技术有限公司

下一代 IT 基础架构Cisco Unified Computing System

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目录目前数据中心面临的问题思科统一计算系统介绍思科统一计算的典型应用总结


运维的局限性

不断增长的业务需求频繁的变动高性能即时信息处理全局可用性服从业务需要

能源与冷却部署利用率安全业务连续性

数据中心的压力在不断增长


IT 架构管理复杂性的现状变更管理

–- 手工方式以及各种独立的管理工具 = 变更的高失败率资产及配置管理

–- 人工资产管理方式 , 依靠 excel 表格及个人处理方式 = 过时及不完整的配置信息处理能力管理

–- 对需求的变化没有或只有很少的预估 = 处理能力不足的系统导致业务相应缓慢或过量采购日常和突发事件的管理

–- 不同的技术和产品采用了分裂的管理工具 = 需要更长的恢复时间，更多的人员开销

应用存储

网络硬件和操作系统

虚拟化会使得事情变得更糟



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思科数据中心创新路线图2008 2009

Nexus 7000Unified

Fabric/DCB

Nexus 5000Unified Fabric

Nexus 1000vVN-Link

Nexus 2000Fabric Extender

Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4

Unified Computing

System


Broad Market Traction广泛的合作合作伙伴

University of Arizona

Cisco UCS 发布 120 天后…


统一计算系统 UCS 能做什么整合的数据中心基础架构

– 更少的交换机、服务器、网卡、管理模块– 更低的 Capex&Opex– 更少的协同管理的对象– 绿色！

统一的管理模型– 服务器、网络和存储在一个域中统一访问 – 减少了新业务的部署时间

优化的数据中心虚拟化–提高了虚拟化的控制、安全、与诊断方法–内存扩展与 I/O 的创新，使每台服务器可以虚拟出更多的机器

节省投资快速部署提高利用率


Cisco 统一计算系统大大简化了线缆，并强化了管理

传统机架传统刀片思科统一计算系统



整合数据中心基础架构• Fewer switches, servers, adapters, and management modules• Lower Cap ex and Op ex costs• Fewer objects to coordinate and manage

统一管理模型• Single domain for server, network and storage access• Reduced time to new service deployment• Comprehensive API for tight integration to 3rd party management

优化数据中心虚拟化• Increased control, security and diagnostics of VM • More VMs per server due to memory and I/O innovations• Native I/O latency and bandwidth to VMs

统一计算系统Unified Computing System


Mgmt Server

UCS 解决方案Mgmt Server内嵌式管理系统

采用统一交换网络提升服务器虚拟化特性去除不必要的

–交换机 ,–网卡 ,–管理模块

减少 1/3-1/2 的支撑设施完成相同的工作

Mgmt Server


SAN B

UCS: 定位于高度可扩展的体系架构单一，高可扩展的集成系统网络 + 服务器虚拟化动态资源部署

管理 SAN ALAN


数据中心的网络架构发展当前架构 : ‘ 多套网络系统’ 未来发展 : 统一交换系统架构

根据需要分配资源和弹性扩展能力计算虚拟化存储虚拟化网络虚拟化统一 I/O, 简化部署 , 实现数据中心网络融合 :

IP,SAN,HPC 支持并面向 SOA 技术和 ESB 技术发展

在企业数据中心内，通常会部署一个以太网来支持 IP 流量，部署一或两个存储域网络(SAN) 来支持块模式光纤通道流量，并部署一个 InfiniBand 网络来支持高性能集群计算

多套网络系统资源独立部署，低使用率多套网络系统也制约了应用间的协调支持能力和虚拟化资源分配

多套物理网络

备份网络

前端网络计算服务器

网络服务资源

前端系统

UnifiedFabric

Unified Fabric

管理服务虚拟系统总线

存储网络管理网络

HPC 网络存储库

管理服务网络资源

计算服务器

存储库

前端系统



整合数据中心体系架构• Fewer switches, servers, adapters, and management modules• Lower Cap ex and Op ex costs• Fewer objects to coordinate and manage




A1

B1

Disjointed Management

Bare-MetalProvisioning

PatchingSoftware

Distribution

Scripts

Chassis ConfigAuditing

Inventory AddressMgmt

UCS Manager 架构现今管理系统架构

Servers Network

StorageAccess

EmbeddedS/W

EmbeddedDevice

Management

多个管理工具缺乏关联 / 复杂控制平台的紧密集成

统一计算系统管理者内嵌式设备管理者对比多个单点管理工具


UCS“ 单一”系统，“云”的基础Uplinks


10:00:A0:98:00:0010:00:A0:98:00:03

10:00:A0:98:00:03

WWN

01:23:45:67:89:a301:23:45:67:89:a2

01:23:45:67:89:a1

MAC

思科 UCSM 统一管理平台

无状态计算 --- 将所有唯一标识符抽象化可用的 WWNs

可用的 MACS

模板安全策略建立的准则 UCS DB


思科 UCSM 统一管理平台UCS DB

UCS Hardware Template

10:00:A0:98:00:0301:23:45:67:89:a1





无状态计算 --- 将所有唯一标识符抽象化创建新模板

• UCSM 创建和管理 MAC 和 WWN 的资源池 .• UCSM 创建服务器硬件的模板

创建新服务器“特性” • UCSM 将资源与可用硬件相关联 . • UCSM 确保 MAC, WWN, UUID, 等参数的全局唯一性


Uplinks

无状态计算 --- 将所有唯一标识符抽象化


集中化的管理

California Array Manager

单个设备管理域–网卡 , 刀片 , 机箱 , LAN & SAN 连接–内嵌管理器–GUI & CLI

标准的 APIs 用于系统管理–XML, SMASH-CLP, WSMAN, IPMI, SNMP–SDK for commercial & custom

implementations

设计成可用于多租户–RBAC, organizations, pools & policies

XML API

GUI

Custom Portal

Systems ManagementSoftware

Standard APIs

View 1 View 2

CLI


Fabric Manager

SMASH CLPWS-MAN

IPMICisco CLI

...

XML API Industry Standard API

无缝的管理系统集成灵活的资源池，开放的管理接口



整合数据中心体系构架• Fewer switches, servers, adapters, and management modules• Lower Cap ex and Op ex costs• Fewer objects to coordinate and manage




可选的板卡“Free” SAN Access

for any Ethernet

equipped host

Software FCoE

成本Existing Driver Stacks

10GbE/FCoE

PCIe Bus

兼容性VM I/O Virtualization and Consolidation

虚拟化

10GbE/FCoE

vNICsand

vHBAs

Eth

0

FC

1 2

FC

3

Eth

127

Eth

PCIe Bus

FC10GbE


VN-Link 提升虚拟颗粒度Problems:

VN-Link:• Extends network to the VM • Consistent services • Coordinated, coherent management

VMotion

vSwitchvSwitch

vSwitch

• VMotion may move VMs across physical ports—policy must follow

• Impossible to view or apply policy to locally switched traffic

• Cannot correlate traffic on physical links—from multiple VMs

VLAN101


UCS 海量内存扩展技术

Power

Cisco 内存扩展技术

48x 4GB

48x 8GB

*Non-Existent DIMM

192GB 1066Mhz 12x 16GB*

384GB 1066Mhz 12x 32GB*

Physical DIMM

32x 4GB & 16x 2GB

48x 2GB

Capacity Speed

144GB 800Mhz 18x 8GB

96GB 1066Mhz 12x 8GB

Physical DIMMLogical DIMM


提高服务器虚拟化的效率和可扩展性单台服务器支持更多的虚拟机 VM = Lower power per VM Lower cooling per VM Lower cost per VM

Cisco Value Add Hypervisor Bypass

Cisco Value Add Memory Expansion

CPU

I/O

Mem

ory

VM VMVM

VM

VMVM

VM

VMVM

VM

Cisco Value VN-Link: NIV 10Gb Unified Fabric: DCE/FCoE




UCS 管理者Embedded in Fabric Interconnect

UCS 多机箱 Fabric 互联交换机20 Port 10Gb FCoE40 Port 10Gb FCoE

UCS 机箱 Fabric 扩展器Logically part of Fabric InterconnectInserts into Blade Enclosure

UCS 刀片服务器机箱Flexible bay configurationsLogically part of Fabric Interconnect

UCS 刀片服务器Different blade typesMix blade types within enclosure

UCS 虚拟网络适配卡Three adapter optionsMix adapters within blade

UCS 系统的物理组件


8 Blades

4 Power Supplies

6U, 19” Rack

8 Fans

4 Power Connectors

2 Fabric Extenders

20 – 56 10GbEPorts,

2 PS2 Fans

统一计算系统的物理组件Simplified Infrastructure

3.2 ms Lat 1.2 Tbps


B200 M1 Blade Server Half Width Blade 2 x Intel Nehalem-EP processors

X5570 2.93 GHz, 8MB, 6.4 GT/s, HT, Turbo, 95W E5540 2.53 GHz, 8MB, 5.86 GT/s, HT, Turbo, 80WE5520 2.26 GHz, 8MB, 5.86 GT/s, HT, Turbo, 80WL5520 2.40 GHz, 8MB, 5.86 GT/s, HT, Turbo, 60W 12x DIMMs Slots (96GB max) Supports: 1066 MHz 2GB, 4GB, 8GB

1333 MHz 2GB, 4GB 1x Dual Port Adapter (Upto 20GB

throughput) 2 x SAS HDD (RAID 0/1) Blade and HDD hot plug support 10Gb CNA and 10GbE adapter

options OS Support: Win2008, Win2003 R2, RHEL

5.3, RHEL 4.8, SUSE Linux Enterprise Server 11, VMware vSphere 4, ESX 3.5 Update 4

统一计算系统的刀片服务器B200 M1 Blade Server


Expected Q4CY09

B250 M1 Blade Server Full Width Blade 2 x Intel Nehalem-EP processors

expected:X5570 2.93 GHz, 8MB, 6.4 GT/s, HT, Turbo, 95W E5540 2.53 GHz, 8MB, 5.86 GT/s, HT, Turbo, 80WE5520 2.26 GHz, 8MB, 5.86 GT/s, HT, Turbo, 80WL5520 2.40 GHz, 8MB, 5.86 GT/s, HT, Turbo, 60W 48x DIMMs Slots (384GB max) Supports: 1066 MHz 2GB, 4GB, 8GB

2x Dual Port Adapter (Upto 40GB throughput)

2 x SAS HDD (RAID 0/1) Blade and HDD hot plug support 10Gb CNA and 10GbE adapter options OS Support: Win2008, Win2003 R2, RHEL 5.3,

RHEL 4.8, SUSE Linux Enterprise Server 11, VMware vSphere 4, ESX 3.5 Update 4

统一计算系统的刀片服务器B250 M1 Blade Server


Cisco 的 Rack Server 产品介绍

UCS C250 M1

UCS C210 M1

UCS C200 M1

• 创新的使用标准 DIMM 的内存扩展技术• 4 个集成千兆网卡• 2 个独立管理端口• 8 个热插拔硬盘• 前端访问的冗余热插拔风扇• 16 个 2.5 寸热插拔硬盘槽位• 支持 2 块 LSI mega RAID 卡，提供极高的 I/O 性能• 2 个集成千兆网卡• 1 个独立管理端口

• 标准 1U 服务器产品• 2 个集成千兆网卡• 1 个独立管理端口


Oracle RAC 并行数据库传统的 X86 平台只能连接 2 个节点， UCS 可以在

8 个节点组成的 RAC 系统中性能卓越，压力测试下任何部件都没有出现饱和。适用于数据库应用。

UCS 适用的 OTT 应用场景

虚拟化应用

高性能计算

搜索引擎

近线存储

大内存技术使得更多的索引能放入内存，加快搜索速度。适用于搜索应用。

全万兆架构使 HPC 有了性能上的保证。有了统一管理，所有刀片在同一管理架构下，在哪个机箱实际上已不再重要，能够灵活加入或退出某一高性能计算集群

有了 Palo 卡，每个虚拟机都有自己的物理网卡和HBA 卡，不再需要软交换机，大大提高性能。大内存可以支持更多的虚拟机。统一管理系统可以看到所有刀片，所以跨机箱迁徙虚拟机轻而易举。

适用于云计算节点， BI 计算节点

16 块硬盘， 2 块 RAID 卡，硬盘和 RAID 都支持最快的 6G 标准，大大提高速度，配合软件，就是一台很不错的近线存储或NAS 。适用于 CDN 缓存服务器，文件系统， WEB服务器


思科统一计算系统解决方案的典型应用得益于 6120XP 的全线速，不丢包，低延时的万兆端口， Cisco UCS实现了 8 节点的Oracle RAC ，且这套配置得到了Oracle 的认证


思科统一计算系统解决方案的典型应用此图显示了在 24 小时的测试期间，在 8 小时过程中运行1500 名用户的订单录入工作负载。测试结果：高度一致的 CPU 使用率：所有 8 个节点的使用率均为40%左右。任意子系统（ CPU、磁盘、I/O 或网络）均未达到饱和。持续的 FCoE I/O ，介于每秒 1.8 到 2.0 GB 之间。进一步而言，光纤通道 I/O 为每秒1.4 GB ，互联通信为每秒约450 MB 。未出现 I/O 瓶颈或等待时间。出色的存储 I/O 服务时间

请注意我们未对系统进行任何调试


总结Cisco 的创新使 UCS 能成为下一代数据中心的基础架构，其独特的理念包括：1.大大简化的结构，使得数据中心的布线，功耗和冷却的效率得以大幅提高2.首次提出“无状态的计算”，使得计算资源的灵活调度得以实现3.全线速、不丢包、低延时的统一交换平台能实现或优化很多应用，如大规模的 Oracle RAC、高性能计算以及搜索引擎等4.为实施“云计算”奠定了坚实的基础


IT 在发展，我们在努力！

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杨磊 steveya@cisco 顾问工程师 思科系统 ( 中国 ) 网络技术有限公司

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