1建設(shè)目標(biāo)
建設(shè)云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在該平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了編程教學(xué)實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)以及網(wǎng)盤應(yīng)用系統(tǒng)；該平臺(tái)技術(shù)上采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)通過云管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)環(huán)境的快速部署；虛擬化平臺(tái)基于磁盤陣列集中存儲(chǔ)，采用FC SAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。現(xiàn)規(guī)劃建設(shè)一個(gè)Hadoop 大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室，使用已經(jīng)建設(shè)好的平臺(tái)，通過擴(kuò)展資源池的方式部署，利用現(xiàn)有服務(wù)器虛擬化平臺(tái)虛擬出大量虛擬機(jī)用于構(gòu)建Hadoop 集群，主要用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)以及科研用途。假定建設(shè)目標(biāo)和規(guī)模如下：
建設(shè)目標(biāo)：建設(shè)成校級(jí)實(shí)驗(yàn)室，滿足學(xué)生做大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)和教師大數(shù)據(jù)科研。
建設(shè)規(guī)模：系統(tǒng)支持100個(gè)左右的虛機(jī)同時(shí)運(yùn)行，性能滿足學(xué)生大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)需求。
擴(kuò)展性需求：系統(tǒng)需具備良好擴(kuò)展能力，可以方便擴(kuò)展系統(tǒng)容量和性能，以滿足更多實(shí)驗(yàn)和科研需求。
2配置方案
本章節(jié)對(duì)構(gòu)建大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室所需要的硬件資源進(jìn)行配置，從大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)資源需求出發(fā)來分析構(gòu)建大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室需要對(duì)現(xiàn)有物理服務(wù)器、磁盤陣列、FC交換機(jī)、IP網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的資源做哪些擴(kuò)容。2.1已有資源
云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已經(jīng)部署了10多臺(tái)2路物理服務(wù)器，通過1臺(tái)FC交換機(jī)與1臺(tái)磁盤陣列連接；現(xiàn)有物理計(jì)算資源可以支撐同時(shí)運(yùn)行200個(gè)虛機(jī)（1個(gè)LCPU、4GB內(nèi)存、30GB虛擬磁盤），現(xiàn)有磁盤陣列的存儲(chǔ)資源主要提供虛機(jī)存儲(chǔ)空間和網(wǎng)盤存儲(chǔ)空間。2.2擴(kuò)容資源需求
對(duì)資源需求進(jìn)行估算是虛擬化系統(tǒng)硬件配置的基本依據(jù)。在大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室中，資源可分為兩大類：一類是運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)需要的資源，它決定了系統(tǒng)能支持同時(shí)運(yùn)行多少個(gè)虛機(jī)，該情形主要關(guān)注物理服務(wù)器的CPU 資源、內(nèi)存資源和磁盤陣列的IOPS 資源，磁盤IOPS資源在大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)中需求相對(duì)較高；另一類是系統(tǒng)可以“存放”多少個(gè)虛機(jī)，這主要關(guān)注磁盤陣列的存儲(chǔ)容量。運(yùn)行資源
假定虛機(jī)規(guī)格如下表中所示，該規(guī)格滿足大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境下對(duì)性能的需求；則200個(gè)虛機(jī)同時(shí)運(yùn)行，需提供下表中所需資源。
| Linux虛機(jī)規(guī)格 | 同時(shí)運(yùn)行虛機(jī)數(shù)量 | 虛擬資源池大小需求 | ||
| CPU大小 | 2個(gè)邏輯CPU、2.0GHZ | 100 | CPU資源 | 200個(gè)邏輯CPU、200GHz |
| 內(nèi)存大小 | 4GB | 內(nèi)存大小 | 400GB | |
| 磁盤IOPS | 100 | 磁盤IOPS | 10000 | |
存儲(chǔ)容量
磁盤陣列存儲(chǔ)空間由需要多少個(gè)虛機(jī)和虛機(jī)磁盤大小決定，假定虛機(jī)磁盤規(guī)格如下表所示、需要存放500個(gè)虛機(jī)，總共需要約210TB的存儲(chǔ)空間。
| Linux虛機(jī)規(guī)格 | 虛機(jī)總數(shù) | 磁盤陣列存儲(chǔ)空間需求 | ||
| 磁盤1（系統(tǒng)盤）大小 | 15GB | 500 | 磁盤空間 | 107500GB（100TB） |
| 磁盤2（數(shù)據(jù)盤）大小 | 200GB | |||
2.3物理服務(wù)器擴(kuò)容配置
作為虛擬化主機(jī)的物理服務(wù)器，目前可選擇的配置主要有2路和4路，綜合考慮CPU利用率、網(wǎng)絡(luò)成本等因素，我們建議選擇2路服務(wù)器作為虛擬化主機(jī)，2路較4路將提供更好的性價(jià)比。首先計(jì)算總共需要多少物理的CPU資源和內(nèi)存資源，計(jì)算以上述“運(yùn)行資源”為基本依據(jù)，并考慮物理資源的80%用作運(yùn)行虛擬機(jī)。
| 虛擬資源池大小 | 比例 | 物理資源池大小需求 | ||
| CPU資源 | 200個(gè)邏輯CPU、200GHz | 80% | CPU資源 | 250個(gè)邏輯CPU 250GHz |
| 內(nèi)存資源 | 400GB | 內(nèi)存資源 | 500GB | |
| 新增物理資源池大小 | 物理服務(wù)器規(guī)格 | 物理服務(wù)器數(shù)量 | ||
| CPU資源 | 250個(gè)邏輯CPU 、250GHz | CPU | 2路10核、超線程（40個(gè)邏輯CPU）、2.0GHz | 7 |
| 內(nèi)存資源 | 500GB | 內(nèi)存 | 128GB | 4 |
| 磁盤 | 1*240GB SSD盤 | |||
| 網(wǎng)口 | 4*1gb | |||
| FC口 | 1*8gb | |||
2.4磁盤陣列擴(kuò)容配置
磁盤陣列作為虛擬化系統(tǒng)后端共享存儲(chǔ)，主要考慮IOPS性能和存儲(chǔ)空間的要求。存儲(chǔ)空間顯然容易配置，而IOPS存在諸多變數(shù)，這是個(gè)無法準(zhǔn)確估算的指標(biāo)，為了使系統(tǒng)具備較好的性能，我們進(jìn)行了仔細(xì)考量。依據(jù)2.2節(jié)所估算的IOPS性能要求和存儲(chǔ)空間要求，估算系統(tǒng)需要多少塊SAS磁盤。
| 存儲(chǔ)資源需求 | 單塊SAS盤 | 需配置SAS磁盤數(shù)量 | ||
| IOPS | 10000 | IOPS | 200 | 50塊 |
| 存儲(chǔ)容量 | 107500GB | 容量 | 900GB | 120塊 |
第1：使用高性能SSD盤結(jié)合SAS盤，提供較SAS盤更好的性能；該部分的空間主要用于虛機(jī)的系統(tǒng)盤。
第2：使用高性能SSD盤結(jié)合大容量SATA盤，主要滿足系統(tǒng)容量的需求，并提供了接近SAS盤的性能；此部分存儲(chǔ)空間主要用于虛機(jī)的數(shù)據(jù)盤。
現(xiàn)有磁盤陣列擴(kuò)容配置配置如下表：
| 磁盤陣列擴(kuò)容配置 | 可提供的規(guī)格、功能 | ||
| 控制器 | （雙活冗余控制器） | IOPS | 大于12000 |
| 緩存 | （32GB） | 存儲(chǔ)容量 | 120TB裸容量 |
| SSD盤 | 新增：4*200GB | SSD緩存 | 支持 |
| SAS盤 | 新增：12*900GB | 精簡(jiǎn)置備 | 支持 |
| SSD盤 | 新增：4*400GB | 存儲(chǔ)快照 | 支持 |
| SATA盤 | 新增：28*4TB | ||
2.5FC SAN網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容配置
由于新增加了8臺(tái)物理服務(wù)器，F(xiàn)C交換機(jī)需要新增加激活端口和相應(yīng)模塊，數(shù)量為8個(gè)。2.6IP網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容配置
原交換機(jī)為48個(gè)千兆網(wǎng)口，從端口數(shù)量上來說資源是夠的，但是在大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，虛機(jī)之間存在大量的東西向數(shù)據(jù)流量，因此我們?cè)O(shè)計(jì)增加一臺(tái)24口的千兆交換機(jī)用于大數(shù)據(jù)集群后端網(wǎng)絡(luò)流量通道。2.7擴(kuò)容配置清單
構(gòu)建滿足100個(gè)虛機(jī)同時(shí)運(yùn)行的大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，需要對(duì)現(xiàn)有云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)物理資源進(jìn)行擴(kuò)容，擴(kuò)容包括：新增8臺(tái)物理服務(wù)器、磁盤陣列添加SSD/SAS/SATA盤、FC交換機(jī)增加激活端口、新增1臺(tái)24口IP交換機(jī)，詳細(xì)擴(kuò)容配置清單如下表：| 序號(hào) | 名稱 | 品牌/型號(hào) | 擴(kuò)容配置描述 | 數(shù)量 | 單位 |
| 一 | 云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件擴(kuò)容配置 | ||||
| 1-1 | 虛擬化主機(jī) | 云創(chuàng)cServer | 2U機(jī)架式服務(wù)器帶機(jī)架安裝套件；CPU:2顆Xeon E5-2670 V3，內(nèi)存：128GB;4個(gè)千兆網(wǎng)口；Disk：1塊240GB SSD，板載支持Raid0,1,5 ,FC口：?jiǎn)慰?Gb； | 8 | 臺(tái) |
| 1-3 | 磁盤陣列 |
云創(chuàng) rStor 7000 |
擴(kuò)容新增：4*200GB SSD，4*400GB SSD，12*900GB SAS盤、28*4TB SATA盤，SSD緩存功能、精簡(jiǎn)配置功能、快照功能 | 0 | 臺(tái) |
| 1-4 | 光纖交換機(jī) | Brocade 300B | 擴(kuò)容新增：8個(gè)端口激活許可，8個(gè)端口8gb模塊； | 0 | 臺(tái) |
| 1-5 | 千兆交換機(jī) | 華為 S5700-28C-SI | 24個(gè)10/100/1000Base-T，可插拔交流電源，交流供電 | 1 | 臺(tái) |
| 二 | Hadoop教學(xué)培訓(xùn)服務(wù) | ||||
| 2-1 | 1 | 套 | |||
| 三 | 其他相關(guān)費(fèi)用 | ||||
| 3-1 | 機(jī)柜 | 1 | 臺(tái) | ||
| 3-2 | 定制開發(fā) | ||||
| 3-3 | 安裝調(diào)試 | ||||
| 3-4 | 培訓(xùn)服務(wù) | ||||
3部署方案
3.1系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)架構(gòu)在擴(kuò)容前后基本沒有變化，擴(kuò)容后的整個(gè)虛擬化系統(tǒng)部署架構(gòu)如下圖所示。
與原先區(qū)別主要是資源池?cái)U(kuò)充了，新增的物理服務(wù)器構(gòu)成一個(gè)新的集群，并且通過新增加一臺(tái)千兆交換機(jī)構(gòu)成大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)虛機(jī)后端網(wǎng)絡(luò)流量通道。
3.2IP網(wǎng)絡(luò)部署
本項(xiàng)目中對(duì)于IP網(wǎng)絡(luò)的部署設(shè)計(jì)，除了考慮vSphere環(huán)境下一般性的部署注意事項(xiàng)外，還需要注意由虛機(jī)構(gòu)成的Hadoop集群對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)的需求。
上圖是一臺(tái)物理服務(wù)器的虛擬網(wǎng)絡(luò)和物理網(wǎng)絡(luò)連接示意圖。
每個(gè)虛機(jī)配置2個(gè)虛擬千兆網(wǎng)口，一個(gè)用于虛機(jī)前端業(yè)務(wù)流量，一個(gè)用于Hadoop集群后端流量，虛擬交換機(jī)vSwitch1和vSwitch2技術(shù)上可以使用一臺(tái)、可以配置為標(biāo)準(zhǔn)虛擬交換機(jī)或分布式虛擬交換機(jī)，為了清晰和降低難度，建議配置為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)虛擬交換機(jī)；vSwitch0和vSwitch1上行鏈路可以互為備份，vSwitch1和vSwitch2的上行鏈路可以互為備份；物理服務(wù)器4個(gè)網(wǎng)口連接到2臺(tái)堆疊的物理交換機(jī)。這種部署設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了IP網(wǎng)絡(luò)全冗余，提供了故障切換和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡功能。
3.3Hadoop集群部署
通過虛機(jī)部署Hadoop集群，當(dāng)然需要評(píng)估虛機(jī)資源的需求，即使評(píng)估有誤也無關(guān)系，虛擬化的一大好處就在于資源可以靈活調(diào)整。在部署和使用虛機(jī)時(shí)，我們可以結(jié)合使用虛機(jī)模板、虛機(jī)克隆、虛機(jī)快照等技術(shù)為創(chuàng)建和使用實(shí)驗(yàn)環(huán)境提供便利。
Hadoop集群包含了Master節(jié)點(diǎn)和Slave節(jié)點(diǎn)，可以進(jìn)行Hadoop部署實(shí)驗(yàn)、HDFS實(shí)驗(yàn)、MapReduce實(shí)驗(yàn)、HBase實(shí)驗(yàn)、Hive實(shí)驗(yàn)等。下表是節(jié)點(diǎn)虛機(jī)配置參考。
| Master節(jié)點(diǎn)配置參考 | Slave節(jié)點(diǎn)配置參考 | ||
| CPU | 2*LCPU | CPU | 1-2*LCPU |
| MEM | 8-16GB | MEM | 2-8GB |
| Disk1（sda） | 15GB | Disk1（sda） | 15GB |
| Disk2（sdb） | 20GB | Disk2（sdb） | 50-200GB |
| 虛擬網(wǎng)卡1 | 千兆 | 虛擬網(wǎng)卡1 | 千兆 |
| 虛擬網(wǎng)卡2 | 千兆 | 虛擬網(wǎng)卡2 | 千兆 |
3.4部署計(jì)劃
下表給出本項(xiàng)目部署實(shí)施的一些主要任務(wù)和時(shí)間預(yù)估。| 任務(wù) | 時(shí)間 |
| IP地址規(guī)劃,VLAN規(guī)劃 | 4H |
| Fabric Zone規(guī)劃 | 1H |
| 存儲(chǔ)LUN規(guī)劃 | 2H |
| 虛機(jī)資源規(guī)劃 | 1H |
| 設(shè)備上架，完成物理安裝 | 1D |
| 磁盤陣列初始安裝 | 2H |
| FC交換機(jī)配置 | 2H |
| IP網(wǎng)絡(luò)配置（交換機(jī)、路由器） | 2H |
| 存儲(chǔ)完成配置 | 2H |
| vSphere安裝配置 | 1.5D |
| 虛機(jī)資源規(guī)劃 | 2H |
| 軟件ISO導(dǎo)入，虛機(jī)模板創(chuàng)建 | 1H |
| 第一個(gè)大數(shù)據(jù)集群建立 | 1D |
| 使用測(cè)試，調(diào)整 | 2D |
| 創(chuàng)建其他大數(shù)據(jù)集群 |