数据中心超融合节点功能及可靠性验证研究

丁峰, 张红萍, 花鸥

(江苏卫生健康职业学院 信息中心, 南京 210029)

0 引言

由于Vmware自身对硬件产品有近乎严苛的限制及测试，只有通过了兼容性列表认证的Ready Node节点才能流畅而有效的运行Vmware及Vsan的相关组件服务。我校此次采购6台戴尔PowerEdge R730超融合节点，服务器具体配置为(CPU:英特尔至强E5-2683 v4 2.1 GHz,40 M缓存,9.60 GT/s QPI,Turbo,HT,16C*2颗；内存：32 GB RDIMM, 2400MT/s*8根；硬盘控制器：PERC H730P 集成 RAID控制器, 2 GB 缓存；缓存层磁盘：Toshiba PX04SM800GB固态硬盘 SAS；容量层磁盘：Intel S36101.6TB固态硬盘 SATA)，为保证Vmware ESXI系统的稳定性，在生产活动进行时，不至于时时报错，首先需要对整个节点的兼容性、硬盘控制器的兼容性、缓存磁盘的兼容性以及容量存储磁盘的兼容性分别进行验证，通过VMware官网提供的链接可以进行以下信息的查询,如图1、图2所示。[1-2]

https://www.vmware.com/resources/compatibility/search.php?deviceCategory=vsan链接即可参阅到如下图所示为节点的兼容性列表信息：

1 超融合Vsan节点功能性验证

Vsan节点兼容性的认证仅仅标志着所使用的节点在Vmware认证节点体系中，满足了软件厂家的兼容性列表，而节点是否可用，功能是否能够满足生产需求都需要在生产之前进行功能方面的检验。在超融合节点部署成功后可以通过以下的几个简单的测试进行节点功能性方面的验证。[3]

1.1 虚拟机创建验证

在通过多个节点打造的统一集群中，首先将对VM虚拟机创建进行测试。主要用于验证在虚拟化系统中，能否正确创建虚拟机，如果测试的实际结果符合理论要求，说明虚机能够正常创建，VM虚机的成功创建及使用是虚拟化平台使用的基础，即第一基本功能点得以满足。

1.2 转换模板和从模版部署虚拟机验证

VM虚拟机模版转换和虚拟机部署主要用于验证在虚拟化系统中，模版能否被正常转换以及能否成功使用该模版快速的部署虚拟机，从而达到即开即用，快速部署服务器的目的。

图1 节点兼容性列表信息

图2 节点兼容性列表品类信息

1.3 虚拟机编辑验证

VM虚拟机编辑功能主要用于验证在虚拟化系统中，创建的虚拟机工作是否正常。并能实现在线对硬盘容量、内存大小，cpu核数以及网络的增减等动态调整等配置而不影响业务的连续性。

1.4 虚拟机 VMotion(迁移)功能验证

VMware VMotion 功能是虚拟化平台的一项重要功能，它既是HA高可用性的组成部分，也是进行主机维护和vsan再平衡的重要步骤，因此VMotion功能将是虚拟化平台日常使用最频繁的功能之一。而该测试的目的在于验证VMware VMotion功能是否正常，可以通过如下步骤进行实现：

1)用Web Client连接到VirtualCenter服务器，在HA中开启所有的虚拟机。

2)在VirtualCenter服务器上持续ping test虚拟机的IP。

3)对test运行VMotion向导，将test VMotion到其他ESXi服务器上。

4)在迁移过程中，检查VirtualCenter服务器上ping test虚拟机的丢包情况。

通过以上四步的操作具体实现VMotion功能，在迁移过程中理论上只会丢失一个数据包，测试的实际结果如果符合理论结果，说明VMotion功能正常，同时也可保障业务连续性。

2 超融合Vsan节点可靠性验证

2.1 超融合VSAN节点的破坏性测试[4]

2.1.1 VSAN节点缓存盘破坏性测试

VSAN节点缓存盘破坏性测试目的在于验证VSAN节点在主机缓存盘故障时节点是否可用，从而鉴别它的可靠程度。可以通过下列步骤进行验证：

(1)用Web Client连接到VirtualCenter服务器，在HA中开启所有的虚拟机。

(2)在Virtual Center中ping test的IP地址，并查找出虚拟机test所在的ESXi Server机器名。

(3)将虚拟机test所在的ESXi Server主机缓存磁盘拔出，模拟磁盘故障。

(4)当节点报缓存磁盘故障以后，查看虚拟机test是否可以正常工作。

(5)打开虚拟机控制台并确认test虚拟机系统可以正常运行，并可以登录即为正常工作状态。

(6)验证结束后，将虚拟机test所在的ESXi Server主机缓存磁盘重新插入，确认VSAN集群状态，并查看节点的报错信息是否已然消除。

(7)再次打开虚拟机控制台并确认test虚拟机系统可以正常运行，并可以登录。

通过以上操作，模拟了虚拟机所在的ESXi Server主机缓存磁盘意外故障后，虚拟机运行的状态，如果虚拟机可以正常运行并登录，且虚机内系统数据完好，可视为超融合节点强可靠性的体现。

2.1.2 VSAN节点容量盘破坏性测试[5]

VSAN节点容量盘破坏性测试的目的在于验证当VSAN节点在主机容量盘故障时节点是否可用。当虚拟机运行的ESXi Server主机容量层磁盘意外故障后，观察虚拟机是否可以正常运行并能正常登录，且系统数据正常，从而再次体现超融合Vsan节点的强可靠性。

2.1.3 VSAN节点破坏性测试

VSAN节点破坏性测试的目的在于验证VSAN节点故障时虚拟机数据是否可用。当虚拟机所在的ESXi Server主机意外宕机以后，观察虚拟机能否正确的切换到其他正常的ESXi服务器上，系统数据完整，可以正常启动并登录。

通过缓存盘、容量盘、节点的破坏性测试有小及大，由点及面进一步验证VSan节点的强可靠性，从而使超融合节点在生产中变的更加灵活和可信。

2.1.4 VMware HA功能验证及VSAN网络冗余性验证

VMware HA及VSAN网络冗余性验证，其测试的目的在于验证VMware HA功能及出现网络单点故障时VSAN工作是否正常。通过模拟虚拟机test所在的ESXi Server故障断电以及关闭其中一台VSAN交换机，模拟交换机故障。在虚拟机test所在的ESXi Server断电以后，等待1-3分钟，查看虚拟机是否已经切换到其他ESXi Server上并确认VSAN集群状态是否正常，进一步验证其可靠性。[6]

2.2 VSan平台可靠性验证——备份验证

2.2.1 备份软件备份验证

通过专业的备份软件执行备份作业，其目的在于检验虚机备份作业是否顺利执行，通过备份时间、备份策略、备份方式等设置细颗粒度的备份计划执行备份作业，以备不时之需。

2.2.2 虚拟机恢复验证

通过备份作业创建的类快照文件实施虚机及业务的回溯操作。测试的目的在于检验备份系统是否可以顺利进行备份文件的恢复，实现业务恢复的逆向工程，并实现虚机恢复效果的验证。

2.2.3 单个文件恢复验证

通过对单个文件恢复进行测试目的在于检验单个文件的恢复能力。并可以实现将文件保存到来宾操作系统，或将文件及文件夹保存指定的位置。以实现单个文件、文件夹的及时恢复。

3 总结

综上所述，为了实现数据中心超融合节点功能及可靠性验证，通过对节点中存储、网络、数据等指标进行破坏性测试的同时，观察测试虚机功能的损耗及其使用情况，从而进一步验证超融合Vsan节点的可靠性。

此外仍可以通过其他途径进一步实现对超融合节点多种性能可靠性的验证如：VSAN平台性能验证、VSAN集群整体性能验证、VSAN节点性能验证、VSAN磁盘性能等相关性能的验证。除利用VSAN性能监控自身提供的性能数据外，也可以通过采用标准化I/Ometer存储性能测试工具，在VSAN DataStore上运行于一个WindowsServer2008R2的多虚拟磁盘虚拟机，测试多种I/O场景。以求达到性能可靠性验证的目的。多措并举的验证过程和测试结果将有利于数据中心超融合节点生产环境的使用，增强数据中心管理人员的信心，同时超融合节点功能及可靠性验证的研究也将进一步完善项目的实施和验收过程，使数据中心超融合节点的落地和实现变的更加有的放矢。[7]