Давно хотел написать цепочку статей о виртуализированных кластерах. Их архитектуру, принципы построения с инструкциями и примерами установки.
Я не собираюсь писать целые тома с техническими подробностями, хочу лишь поверхностно охватить данную тему. Но даже для поверхностного раскрытия понадобится несколько статей и это первая из них — теоретические основы.
Тех, кто еще не понял, предупреждаю — это статьи для новичков в данной теме, скорее для общего развития чем для приобретения глубокого технического опыта и знаний.
Для начала разберемся, что мы называем кластером. В разрезе VMware, кластер — это группа хостов (физических серверов), связанных между собой сетью, которые управляются единым сервисом и совместно выполняют определенные функции, как один большой организм.
На платформе от VMware — vSphere можно построить 2 вида кластеров: HA (High-availability) кластер и DRS (Distributed Resource Scheduler) кластер, которые работают на уровне виртуальной машины.
HPC (High-performance computing) кластер, в котором вычислительные мощности всех физических хостов объединяются в одну и все это дело работает как один большой компутер да еще и производит мега-супер-пупер крутые параллельные вычисления, на VMware построить не получится!
Давайте посмотрим на доступные виды кластеров и на преимущества, которые они нам дают.
Реализация HA-кластера у VMware такова: несколько физических хостов объединяется в кластер и при выходе из строя одного из хостов, виртуальные машинки, которые были на нем, запускаются на других хостах кластера, на которых зарезервированы ресурсы. При этом время простоя виртуальной машины, равняется времени загрузки ее операционной системы.
Как видим, кластером высокой доступности VMware HA сложно назвать, т.к. при отказе оборудования мы все равно получаем небольшое время простоя. Для избежания этого простоя, совместно с VMware HA обычно используют кластеризацию самого приложения (напр. MS Exchange кластер, или MS SQL кластер).
Что бы сократить время простоя сервиса (виртуалки) до нуля (или времени очень близкому к нулю), можно также использовать технологию VMware Fault Tolerance. Фишка ее заключается в том, что при работе виртуальной машины на одном физическом хосте, ее «призрак» (синхронная реплика) работает на другом хосте кластера и при выходе из строя основного хоста (и соответственно виртуальной машины) происходит мгновенное переключение ввода-вывода и активизация призрака. При этом время простоя виртуальной машины равняется нулю, как говорит маркетинг VMware, в реальности все немного не так (на практике замечаются небольшие подтормаживания 1-2 сек и потеря одного «пинга»).
Надо признать, что Fault Tolerance на практике используется очень редко из-за своих достаточно серьезных ограничений и требований, но зато в качестве маркетинговой фичи упоминается при любой малейшей возможности 🙂
Итак, с высокой доступностью разобрались. Теперь посмотрим что же собой представляет DRS.
Если не вдаваться в подробности, то VMware DRS — достаточно простая штука, которая выбирает на каком физическом хосте запустить виртуальную машину, или на какой хост смигрировать работающую виртуалку, с целью выровнять нагрузку на всех хостах кластера.
DRS объединяет ресурсы кластера в один большой пул и в полу-автоматическом или полностью автоматизированном режиме распределяет виртуальные машины равномерным слоем по физическим хостам кластера.
DRS имеет пару штук настроек и может либо выдвигать рекомендации по запуску, или перемещению виртуальных машин на серверах кластера, либо автоматически мигрировать виртуалки с помощью технологии vMotion в зависимости от текущей нагрузки.
Нужно упомянуть о том, что VMware DRS как в принципе и HA, это не всегда полезно и круто. У данных технологий есть свои нюансы, которые стоит учитывать при разработке проекта.
Перейдем к архитектуре всей этой кухни.
Кластер VMware строится из 2-х или больше (минимум 2, максимум — 32) серверов ESXi, которые управляются с помощью VMware vCenter.
Для построения кластера нам также понадобится общее хранилище — система хранения данных (далее СХД). СХД может быть Fibre Channel, iSCSI или NFS-ресурс. На СХД хранится один или несколько разделов, в кластерной файловой системе VMFS, которые доступны для чтения и записи одновременно всем ESXi-серверам кластера. Разделы хранят на себе файлы виртуальных машин (виртуальные диски, файлы конфигурации и т.п.), которые также доступны всем серверам одновременно.
Именно за счет общего хранилища и независимости виртуальной машины от физической платформы, достигается быстрое перемещение/восстановление виртуальных машин.
Ниже несколько картинок от VMware для лучшего понимания.
Общая схема платформы VMware vSphere:
Принцип работы VMware HA + DRS схематически:
vMotion:
И Fault Tolerance:
В данной статье рассматривается платформа vSphere от VMware, но у других производителей ПО, например, Citrix XenServer или Microsoft Hyper-V концепция практически такая же, за исключением нюансов в технологиях и возможностях, а также, разницы в цене решения.
С теорией вроде бы все, переходим к практике. В следующей статье расскажу с картинками об установке и начальному конфигурированию платформы для нашего кластера.
