ما هو Azure Stack HCI وكيف يعمل

مرحبا يا هابر! نريد اليوم أن نتحدث عن ماهية منصة Azure Stack HCI. بما في ذلك ما هو عليه بشكل عام ، ومن الأجهزة التي يتم تجميعها ، وما هي البرامج التي تحتوي عليها ، وكيف تعمل ، وهذا كل شيء. نضم الان!

هذا منشور ضيف من شباب AltaStor. AltaStor هو تكامل نظام متخصص في بناء الحلول لتخزين موثوق للبيانات. بفضل الخبرة المتراكمة في بناء مجموعات تجاوز الفشل و HCI ، يتم اختيار حل فردي لكل عميل هو الأنسب لمهامه.

ما هو Azure Stack HCI؟

هذا حل متقارب للغاية يجمع بين العديد من المنتجات:

• الأجهزة من شريك OEM معتمد من Microsoft.
  
• نظام التشغيل Windows Server 2019 Datacenter.
  
• برنامج Windows Admin Center.
  
• خدمات Microsoft Azure إذا لزم الأمر.
  

هذا الحل موجود في السوق منذ فترة طويلة ، وقد استخدمه بعض عملائنا لفترة طويلة بنجاح. ومع ذلك ، لا يقومون بنشر نتائج اختبار أداء التثبيت الخاصة بهم. قررنا سد هذه الفجوة والتحدث عن تجربتنا باستخدام Azure Stack HCI بمثال واحد محدد.
 
للحصول على وثائق ومعلومات عامة حول Azure Stack HCI ، انقر هنا .
 

تخطيط كشك

 

 

معدات

يتطلب بناء حل نظامًا أساسيًا للأجهزة توصي به Microsoft. طور كبار مصنعي أجهزة الخادم - HPE و Dell EMC و Fujitsu و Hitachi و Lenovo وما إلى ذلك - تكويناتهم واختبروها للتوافق واعتمادها لـ Azure Stack HCI.
 
تتوفر قائمة كاملة بالمعدات المتوافقة على .
 
اعتمادًا على أنواع محركات الأقراص المستخدمة ، ستختلف مكونات النظام الأساسي.
 
نحن نفضل بناء مثل هذه الحلول على أساس خوادم فوجيتسو مع نظام التشغيل Windows Server 2019 Datacenter المثبت مسبقًا. هذه الشركة المصنعة بعد البيع تدعم البرامج والأجهزة المعقدة بالكامل كحل كامل ، وليس فقط أجهزتها. هذا أمر مهم بالنسبة لنا ، كشركاء ، والعملاء النهائيين.
 
حاليًا ، لدى Fujitsu خمسة تكوينات معتمدة لأنواع مختلفة من محركات الأقراص ، ونماذج الخادم ، وعدد العقد. الحد الأقصى لعدد العقد لـ Azure Stack HCI هو 16 ، والحد الأدنى هو 2 ، ولكن بعض التكوينات تقتصر على 4. يمكن عرض
 
جميع تكوينات Fujitsu المتوافقة هنا .
 
للتثبيت ، اخترنا التكوين الأكثر كفاءة من التكوين المعتمد حاليًا - Fujitsu Primergy مع محركات أقراص SSD لتخزين البيانات ووحدات الذاكرة Intel Optane فائقة السرعة المتصلة عبر واجهة NVMe كذاكرة التخزين المؤقت للنظام. نتوقع الحصول على مصفوفة All-Flash محددة بالبرنامج مع أداء مماثل للتخزين الكلاسيكي مع محركات أقراص SSD وذاكرة التخزين المؤقت NVMe.
 
تتميز أنظمة التخزين All-Flash لقادة الصناعة بتكوينات مماثلة لنوع الوسائط. نحن نعلم ما يمكن الحصول عليه من IOPS ومؤشرات الكمون عمليًا من هذه الأنظمة ونتطلع إلى أداء مماثل من Azure Stack HCI بناءً على تكوين Fujitsu المحدد.


 
يتم وصف هندسة هذا الحل فوجيتسو بالتفصيل في وثيقة متوفرة هنا .
 
نوصي بأن تتعرف عليه قبل التثبيت.
 

 
يصف المستند حدود البنية ومخططات الاتصال النموذجية والكثير من المعلومات الأخرى المفيدة في مرحلة التنفيذ.
 

مفاتيح

 
يستخدم حل Fujitsu مفتاح PSWITCH Ethernet الخاص به. لأنفسنا ، لاحظنا المزايا التالية: 
 

• مفاتيح هذه السلسلة منتجة للغاية ، بتكلفة منخفضة.
  
• تعتبر المفاتيح بسيطة للغاية لتكوين واستخدام الواجهة الشبيهة CISCO. لم يواجه المهندسون أي صعوبات أثناء التثبيت.
  
• لا توجد تجاوزات ملكية في الإدارة والوثائق المختصة متوفرة.
  

تعد معدات التحويل من فوجيتسو واحدة من الشركات الرائدة في الصناعة في اليابان. لقد أصبحت متاحة مؤخرًا في السوق الروسية ، ولكنها تُستخدم بالفعل بانتظام في المشاريع من قبل المهندسين المعماريين وشركاء فوجيتسو الآخرين. يتوفر عدد محدود من النماذج حاليًا. 
 
تعرف على المزيد حول مفاتيح Fujitsu على الموقع الرسمي .
 

الخادم

داخل الخادم ، تحتل بطاقات الذاكرة Intel Optane جزءًا كبيرًا من المساحة. 
 



 
تولي إنتل الكثير من الاهتمام للأداء في ظل ارتفاع الطلب على الحرارة. من ناحية ، للحصول على أقصى جودة تبريد ، يتم استخدام مشعات كبيرة. من ناحية أخرى ، هذا يحد من تدفق هواء التبريد داخل الخادم بالكامل. 
 
هذه واحدة من النقاط الرئيسية التي تؤخذ في الاعتبار عند التصديق على التكوين - من الضروري توفير جميع السيناريوهات المحتملة التي ، بسبب التبريد غير الكافي ، قادرة على زيادة سخونة وحدة Optane ، أو العكس.
 
عند نقل غرفة الخادم ، واجه عملاؤنا أكثر من مرة موقفًا عندما لم يتم تشغيل نظام تكييف الهواء بعد. لذلك ، قررنا التحقق من مدى الحاجة إلى هذا التثبيت لنظام التبريد وقياس عمر النظام الأساسي تحت التحميل خارج غرفة الخادم المبردة.  
 
تم إجراء الاختبارات في درجة حرارة الغرفة ، لكننا لم نواجه أي قيود حرارية ، أو انخفاض في الأداء أو ظهور أخطاء بسبب ارتفاع درجة الحرارة. لقد رأينا من تجربتنا الخاصة أن الخوادم التي تم اختبارها تدعم سعة العمل المعلنة في درجة حرارة محيطة تصل إلى +45 درجة مئوية. 
 
ملحوظة.لا ينبغي أن تؤخذ هذه التجربة كتوصية للتخلي عن استخدام غرف الخادم الخاصة ذات التهوية عالية الجودة. عند اختيار مزود حلول الأجهزة ، تأكد من الانتباه إلى حزمة درجة الحرارة القصوى.
 

تجميع منصة الأجهزة

 
المنظر الأمامي: المنظر
 

 
الخلفي:
 

 
تم استخدام مفتاح واحد فقط في الاختبار. للاستخدام التجاري ، نوصي دائمًا بحجز مسارات الوصول باستخدام مفتاحين على الأقل. وفقًا لإحصاءاتنا ، فإن أكثر عطل الأجهزة شيوعًا في الكتل هو انقطاع الكبل العرضي أو قطع الاتصال في الموصل. 
 
تم استخدام فوجيتسو RX1330 كخادم مع برنامج التحكم. كما تم تكليفه بوظائف خادم الحكم والنصاب القانوني.
 

نشر الكتلة

 
تتكون المرحلة الأولى من التركيب المادي لمكونات الأجهزة ، وتوصيل كابلات الواجهة ، وما إلى ذلك. وأعقب ذلك إعداد البرنامج ، مثل تم بالفعل تثبيت نظام التشغيل مسبقًا. نشرنا مساحة التخزين Direct على كل خادم وقمنا ببناء مجموعة من عقدتين وحكم.
 
ثم استخدمنا الأداة المساعدة Fujitsu Infrastructure Manager ، وهي ملحق Windows Admin Center الذي يتكامل بشكل وثيق مع أجهزة خادم Fujitsu ويحتوي على جميع أدوات الإدارة من Azure ، مثل:

• يوفر Azure Site Recovery توفرًا عاليًا واستعادة بعد الكوارث كخدمة (DRaaS).
  
• Azure Monitor هو موقع مركزي لمراقبة تشغيل التطبيقات والشبكات والبنية التحتية مع تحليلات معمقة تعتمد على الذكاء الاصطناعي.
  
• «-» Azure .
  
• Azure Backup , -.
  
• « Azure» Windows, Azure .
  
• Azure Azure VPN- « — ».
  
• « Azure» . 
  

تسمح لك الإضافة بأتمتة عدد من المهام التي يمكن أيضًا إجراؤها مباشرة في مركز الإدارة.

تجمع التخزين المجمعة ، إنشاء مجلدات فيه. توجد هذه المجلدات لاحقًا في أجهزة افتراضية أجرينا اختبارات أداء لها. تتم إدارة وحدات التخزين والأجهزة الظاهرية بشكل ملائم من نافذة واحدة.
 

 
من خلال Fujitsu Infrastructure Manager ، من السهل أيضًا القيام بالعديد من الأشياء حول الصيانة المجدولة وتحديثات الرموز الدقيقة. يتم عرض حالة جميع المعدات بوضوح ، ويمكن أتمتة الكثير.
 

 
هناك إصداران من الأداة المساعدة Fujitsu Infrastructure Manager - مدفوعة ومجانية:
 

• مجانا. متاح للتنزيل من موقع الشركة المصنعة ، وهو كافٍ تمامًا لإدارة الخادم.
  
• . Microsoft Azure HCI — Windows Server .
  

لتكامل Primergy العميق مع Microsoft Azure Stack HCI ، تحتاج إلى مكون إضافي لإدارة الخادم من Windows Server ، والذي يتوفر فقط في الإصدار المدفوع. لذلك ، يعد نظام FUJITSU المتكامل للنظام PRIMEFLEX لحل Microsoft Azure Stack HCI جزءًا منه. 
 
كلما زاد التثبيت لديك ، زادت قيمة الأتمتة التي توفرها الأداة.
هناك عقدتان فقط في جناحنا ويمكننا القيام بكل العمل يدويًا. إذا كان لديك 4 عقد أو أكثر ، فسيقلل البرنامج بشكل كبير من جهود التثبيت والإدارة. تكلفة المرافق أقل من 1٪ من المشروع ، ولكنها تسرع بشكل كبير تشغيل المعدات.
 
بالنسبة لمركز إدارة Windows ، تعد أوركسترا Fujitsu Infrastructure Manager Orchestra حزمة توسع:
 

 
توضح نفس لقطة الشاشة تكوين النظام الفرعي لقرص الخادم: يتم استخدام وحدتي Optane كملحق ذاكرة تخزين مؤقت ، وخمسة أقراص SSD كمجموعة تخزين من المستوى 1.
 

نقاط مهمة

عند إنشاء حل ، هناك العديد من الفروق الدقيقة التي يجب وضعها في الاعتبار:
 
يمكنك إدارة Microsoft Azure Stack HCI بطريقتين - من خلال مركز إدارة Windows أو Fujitsu Infrastructure Manager. 
 
يتمتع مركز الإدارة أيضًا بمزاياه - يمكنك نشره على أي شيء ، حتى على جهاز كمبيوتر محمول ؛ هناك القدرة على التحكم من سطر الأوامر. مع ذلك ، يمكن للمدير أن يفعل أي شيء تقريبًا. 
 
هناك أيضًا Cluster Manager - أداة لا غنى عنها لأي مشاكل مع الكتلة. 
 
عند نشر Witness (خادم الحصة) ، من المهم إضافته إلى Active Directory والتحقق من توفره لجميع العقد. متطلبات هذه المهمة هي الحد الأدنى ، ويمكن وضعها على أي خادم أساسي.

 
من وجهة نظر Windows Server ، هناك ثلاثة أنواع من أجهزة القرص - NVMe و SSD و HDD. منطق العمل كما يلي: أجهزة NVMe هي ذاكرة التخزين المؤقت للقراءة / الكتابة ، SSD هو مستوى تخزين المستوى 1 ؛ HDD - مستوى تخزين المستوى 2. بعد ذلك ، يمكنك تكوين سياسات لنقل البيانات بين التجمعات. يمكن أيضًا استخدام NVDIMMs كذاكرة تخزين مؤقت.
 
حجم الكتلة الافتراضي للتمزق هو 4K ، ولكن قد يختلف اعتمادًا على نوع نظام الملفات في الجهاز الظاهري. سيؤثر ذلك لاحقًا على الأداء.
 
نستخدم وحدات NVMe كذاكرة تخزين مؤقت ، لذلك ستكون سرعة قراءة وكتابة البيانات مختلفة تمامًا - سيظهر ذلك بوضوح في اختبارات الأداء:
 

• ( ), SSD (Tier-1, ).
  
• NVMe , , . .
  

قبل إنشاء مجموعة ، يجب إتمام التحقق وجميع الاختبارات في "إدارة نظام مجموعة تجاوز الفشل". يجب حفظ التقرير ، لأنه بدونه لن يكون من الممكن فتح مكالمة خدمة في دعم Microsoft ، إذا لزم الأمر.
 
عند إضافة عقد جديدة إلى مجموعة حالية ، ستتم إضافة العقد تلقائيًا إلى مجموعة التخزين. بعد 15 دقيقة ، سيتم تلقائيًا إعادة بناء الكتلة وإعادة بناءها وموازنة تجمع التخزين. قد يؤثر هذا على الأداء أثناء إعادة الإنشاء.
 

اختبارات الأداء

الآن دعنا ننتقل إلى الجزء الأكثر إثارة للاهتمام - اختبار الحمل.
 
تكوين الاختبار:
 

• تم تجميع خادمي Fujitsu PRIMERGY RX2540 في مجموعة ؛
  
• يحتوي كل خادم على وحدتي ذاكرة من فئة التخزين Intel Optane مثبتة ، تُستخدم لتوسيع ذاكرة التخزين المؤقت للقراءة / الكتابة ؛
  
• SSD, ,
  
• erasure coding ( RAID-5).
  

في الواقع ، إنه نظام تخزين محدد بالبرنامج يقوم بتشغيل Windows Server 2019 Azure Stack HCI.
 
نبدأ الاختبار الأول باستخدام 12 جهازًا افتراضيًا تعمل على كلا العقدتين. ملف تعريف تحميل القراءة / الكتابة هو 70:30 ، حجم الكتلة = 8 كيلو. تم اختيار حجم الكتلة بناءً على حقيقة أن معظم قواعد بيانات المعاملات الحديثة وأحمال OLTP تستخدم فقط حجم الكتلة ونسبة القراءة / الكتابة نفسها تقريبًا.
 

 
أداء الكتلة المستقرة هو 428k IOPS مع تأخير 0.487 مللي ثانية. هذه نتيجة جديرة حقًا ، وهي قابلة للمقارنة تمامًا مع ما يمكنك الحصول عليه على نظام تخزين مخصص لجميع الفلاش من العديد من الشركات المصنعة. 
 
يتم توفير اختبارات مستقلة ذات ملف تعريف تحميل مماثل على مورد spcresults.org - هذا هو اختبار SPC-1. الفرق في تكويننا هو فقط في حجم الكتلة - هو 4k.
 
إذا قمنا بتبسيط منهجية مقارنة النتائج بشكل كبير ، يمكننا تقسيمها إلى مؤشرين IOPS تم الحصول عليهما لأنظمة تخزين الفلاش بالكامل ومقارنتها مع الأرقام التي تلقيناها في نفس وقت الاستجابة. النتائج التي تم الحصول عليها في مجموعتنا المكونة من خادمين من المستوى المتوسط ​​قابلة للمقارنة تمامًا مع معظم أنظمة التخزين. 

بالطبع ، هذه المقارنة ليست صحيحة للغاية ، لأنه في حالتنا ، ستؤثر الزيادة في عدد الأقراص على الأداء والتأخير بشكل مختلف تمامًا عن نظام التخزين المتخصص. ولكن ، حتى مع الأخذ في الاعتبار كل هذه الافتراضات ، يمكن القول أنه قبل عامين لم يكن بالإمكان رؤية أرقام الأداء هذه إلا على نظام تخزين خارجي متعدد وحدات التحكم بمتوسط ​​أو حتى مستوى أعلى. اليوم يمكن تحقيق ذلك في حل متقارب للغاية.
 
تتغير صورة الأداء بشكل ملحوظ عند تشغيل إلغاء البيانات المكررة والقياسات مع حجم الكتلة السابق = 8 كيلو. إذا قمت ببساطة بتمكين إلغاء البيانات المكررة في نفس ملف تعريف التحميل ، فسيكون الأداء أقل من 300 ألف IOPS. 

إذا قمنا بتشغيل ملفي تعريف للحمل مع كتلة 8 كيلوبايت حيث تتم قراءة ملف تعريف واحد بنسبة 100 ٪ والكتابة الأخرى بنسبة 100 ٪ ، فإن أدناه هي أفضل الأرقام التي تمكنا من الحصول عليها:
 

 
نرى نتائج قراءة ممتازة ، خاصة إذا أخذنا في الاعتبار تأخيرًا قدره 12 μs. هنا يقوم Optane بعمل رائع كذاكرة تخزين مؤقت للقراءة مع خوارزميات استباقية لنقل البيانات التنبؤية إلى ذاكرة التخزين المؤقت. نعم ، كما أن مجموعة التخزين نفسها ، الموجودة على SSD ، تعرض أيضًا أرقام قراءة جيدة جدًا.
 
لكن سرعة الكتابة مختلفة جدًا. فيما يلي بعض العوامل الخطيرة:

• بنية الحل ، عندما يتم نسخ البيانات التي تقع في ذاكرة التخزين المؤقت لعقدة واحدة عبر الشبكة إلى ذاكرة التخزين المؤقت للعقدة الثانية.
  
• : — , Optane. .
  
  45%, , — , . .
  
• SSD SSD — 3D-NAND , 3D-NAND.
  

• OLTP- – 8k .  
  
• يمكن تمكين Deduplication في أي وقت ، ولكنه يقلل بشكل كبير من الأداء. كانت كفاءة إلغاء البيانات المكررة في اختباراتنا 45٪ مع انخفاض في الأداء أكثر من 25٪. 
  

يمنحك هذا حرية الاختيار - إما أداء تخزين أعلى أو ضعف السعة تقريبًا. أيضًا ، سيعتمد الكثير على ملف تعريف التحميل والقدرة على ضغط البيانات المسجلة.

• نظرًا لبنية الحل ، فإن عمليات الكتابة المتتالية تزيد بشكل كبير من وقت الاستجابة. 
  
• ليس عبثا أن تطلب منك Microsoft بناء حل فقط على أساس التكوينات التي تم التحقق من صحتها من شركاء OEM - وهذا يسمح لك بتجنب العديد من المشاكل أثناء التثبيت الأولي وأثناء العمل الإضافي.
  
• العمل مع الأجهزة من Fujitsu ، كما هو الحال دائمًا ، ترك انطباعًا إيجابيًا فقط. هذا توثيق معقول والعديد من الإضافات المفيدة من Infrastructure Manager - حزمة البرامج هذه تبسط إلى حد كبير إدارة النظام. هذا مهم بشكل خاص عند زيادة عدد العقد.
  
• يتضمن حل PRIMEFLEX من Fujitsu مجموعة من البرامج النصية التي تعمل على تسريع عملية النشر. إنها تجعل من السهل البدء والتكوين بشكل عام ، وخوادم Fujitsu PRIMERGY بشكل خاص.
  

 
بالنسبة لأولئك الذين لا يرغبون في الضبط الذاتي للحل ، هناك فرصة لإبرام عقد الحل التقني مع Fujitsu. في هذه الحالة ، سيقوم المتخصصون الفنيون لدى البائع بنشر كل شيء على أساس تسليم المفتاح وسيقدمون المزيد من الدعم.