深度 | 私有云架构设计中的重中之重——虚拟化异构

前文(探讨 | 企业级IaaS私有云平台异构资源纳管)提到的物理机异构之外,私有云架构设计中更常见的是虚拟化异构。大型企业内部通常用商业级虚拟化软件承载主要业务系统,非核心业务或者开发测试环境往往部署在开源虚拟化软件之上。此时,讨论虚拟化异构解决方案就显得尤为必要

虚拟化异构

目前主流的虚拟化软件有几种: VMWare

属于商业虚拟化软件,虚拟化的老大,以功能丰富、性能好、可靠性高著称。 Hyper-v

微软出品的虚拟化软件,自成体系,在公有云和混合云有较大市场,私有云市场影响力较小。 Xen

有开源和商业化两个版本,早期的公有云都是以Xen为虚拟化软件,如Amazon AWS等。 KVM

KVM是一种内核级虚拟化技术,自Linux2.6.20后集成在Linux的各个主要发行版本中。由于Openstack的影响力,KVM的应用越来越广泛。

在KVM和Xen上衍生的各种版本

各主流云计算厂商基于开源的KVM和Xen优化,推出的自己的版本。国内较知名的有华为的fusion系列(基于Xen版,现在还在开发KVM版本)、华3的虚拟化CAS系列等(基于KVM)。此外还有一些中小厂商也在此之列。在此不考虑LXC、virtualbox等。

能否支持X86虚拟化异构、异构的支持深度和广度是衡量一个云资源管理平台(区别与云服务管理平台)的一个重要标准。

与物理机的异构类似,虚拟化软件异构主要的实现思路也是在资源层做统一纳管,用一套接口整合,也即适配器模式,每种虚拟化软件使用一个适配器。在实际开发中,一般接口做二次抽象。

目前在企业级IaaS中最常见的异构是VMWare和KVM(只讨论Openstack纳管,不讨论RHEV等,下同)。以我遇到的客户建设要求和方案竞标计算,几乎所有IaaS平台客户都涉及VMWare虚拟化,40%-50%客户会考虑Openstack,10%-20%会同时要考虑hyper-v的纳管需求。

异构的VMWare和KVM虚拟化实现业界主要有几种途径,归纳如下:

企业级云管理软件

此一大类涵盖范围较广,通常不是纯粹意义上的云资源管理,而会一并包含云管理平台的功能。典型的如VMWare vRealize Suite等,因不是讨论的重点,从略。 Openstack社区版

Openstack社区本身支持KVM较好,而对于VMWare虚拟化的支持并不完善,开源版本中有两种方式:VMWare提供的VCDriver和Citrix提供的ESXDriver。后者已经基本上被废弃了,前者有很多bug、不完善。如果有能力、有合适的团队支撑,可以考虑在VCDriver基础上自行完善。

各企业商业发行版

各大IaaS厂商和VMWare合作,基于社区版Openstack做扩展或复写的版本。如Mirantis、HP HOS商业版等,不尽成熟。处于基本功能可用、但高级功能没有或者有缺陷的状态,同时要付出license费用。在特定情况下可以考虑此种方案。

VIO(VMWare Intergrated Openstack)

VIO是VMWare自己推出的集成Openstack的解决方案,收到业界的广泛期待。很多技术人员向我推荐VIO,我个人对VIO持保留意见,理由有几点:

i. 遗产系统接管

如果对于已有的VMWare虚拟化环境,后部署VIO,其无法接管旧有环境。不知道未来版本是否会改善。

ii. 性能

VIO部署在虚拟机上,作为VCenter插件,性能无法保障。

iii. 高级功能缺失。

VIO本质上还是Openstack标准接口的一种实现,没有HA、DRS等高级功能。同样拭目以待未来版本的改善。

iv. 标准版没有SDN。

如果需要SDN,要集成NSX,成本非常昂贵,集成方式等各方面都需要考虑。

因此,如果不需要高级功能(如SDN,HA、DRS等),可以考虑以VIO方案集成VMWare和KVM。

定制实现方案:

用适配器模式分别实现和调用VCenter(或VSphere)、Openstack的接口。

综合考虑成本、实现难度、功能丰富程度,我推荐使用这种方式。如上述几种方案的优缺点分析,此种方案要考虑高级功能的集成、遗产系统的接管等因素。

和物理机异构的实现架构类似,同样采用两层抽象的方式实现对于虚拟化资源的纳管、分配、调度、监控等管理功能。在第一层接口统一调用对象,第二层接口统一调用参数,具体实践中以Openstack的API参数为主做参数扩充。

实际开发过程中,通过对VCenter(和VSphere)API的调用,可以实现对VMWare虚拟化的资源纳管、分配、调度、监控等主要功能。相应的,通过调用Openstack API集(分别有各个组件提供的API构成),也可以实现Openstack对KVM的管理功能。

对于KVM不具备的VMWare高级功能和遗产接管,则采用同步信息的方式处理。也即通过API调用完成相关的高级功能的设置,在实际的HA或DRS触发时,用扫描或者同步的方式感知到资源变化,并更新资源状态。

采用此种实现需要考虑各种数据及其状态的来源,比如相对固定的配置管理、逻辑关联属性维护在CMDB中,而变化较大的相应数据(如虚机监控数据)直接用API或者独立的监控数据库获取。各数据源之间要划分清楚界限、减少冗余、重复数据。

我在以往的私有云建设实践中,针对异构虚拟化的实现,基本上均采用此种方案。

以上是本人对IaaS平台建设过程中架构设计的一些看法、异构资源统一纳管的解决办法,供大家参考,各位可以结合自身的实际情况加以考虑。

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