Nutanix - Sistema Distribuido

Existem três tenents muito centrais para sistemas distribuídos:


Não deve ter pontos únicos de falha (SPOF)Não deve ter nenhum gargalo em qualquer escala (deve ser linearmente escalável)Deve aproveitar a simultaneidade (MapReduce)

Juntos, um grupo de nós Nutanix forma um sistema distribuído (cluster Nutanix) responsável por fornecer as capacidades Prism e Acropolis.


Todos os serviços e componentes são distribuídos em todos os CVMs em um cluster para fornecer alta disponibilidade e desempenho linear em escala.


A figura a seguir mostra um exemplo de como esses nós da Nutanix formam um cluster da Nutanix:



Essas técnicas também são aplicadas a metadados e dados. Ao garantir que os metadados e os dados sejam distribuídos em todos os nós e em todos os dispositivos de disco, podemos garantir o melhor desempenho possível durante a coleta e a re-proteção de dados normais.


Isso permite que nosso MapReduce Framework (Curador) aproveite todo o poder do cluster para realizar atividades simultaneamente. As atividades de amostra incluem a re-proteção de dados, compactação, codificação de eliminação, desduplicação, etc.


A figura a seguir mostra como a% de trabalho manipulada por cada nó diminui drasticamente à medida que o cluster é dimensionado:


Ponto-chave: À medida que o número de nós em um cluster aumenta (escalonamento de cluster), certas atividades realmente se tornam mais eficientes, já que cada nó está lidando com apenas uma fração do trabalho.

Definido por software


Existem três tenents muito importantes para sistemas de definição de software:


  • Deve fornecer mobilidade de plataforma (hardware, hipervisor)

  • Não deve depender de nenhum hardware personalizado

  • Deve permitir uma rápida velocidade de desenvolvimento (recursos, correções de bugs, patches de segurança)

  • Deve tirar proveito da lei de Moore


Como mencionado acima (provavelmente várias vezes), a plataforma Nutanix é uma solução baseada em software que é fornecida como um pacote de software + hardware.


A VM controladora é onde a grande maioria do software e da lógica da Nutanix se encontra e foi projetada desde o início para ser uma arquitetura extensível e conectável.


Um benefício-chave para ser definido por software e não depender de offloads ou construções de hardware está relacionado à extensibilidade. Como acontece com qualquer ciclo de vida do produto, os avanços e novos recursos sempre serão introduzidos. 


Por não depender de nenhum recurso ASIC / FPGA ou de hardware personalizado, a Nutanix pode desenvolver e implantar esses novos recursos por meio de uma simples atualização de software. Isso significa que a implantação de um novo recurso (por exemplo, desduplicação) pode ser implantada ao atualizar a versão atual do software Nutanix. Isso também permite que novos recursos de geração sejam implantados em modelos de hardware legados. Por exemplo, digamos que você esteja executando uma carga de trabalho executando uma versão mais antiga do software Nutanix em uma plataforma de hardware da geração anterior (por exemplo, 2400).


A versão de software em execução não oferece recursos de desduplicação dos quais sua carga de trabalho poderia se beneficiar muito. Para obter esses recursos, você executa uma atualização sem interrupção da versão do software Nutanix enquanto a carga de trabalho está em execução e agora você tem a deduplicação. É realmente assim tão fácil.


Semelhante aos recursos, a capacidade de criar novos “adaptadores” ou interfaces no DSF é outro recurso importante. Quando o produto foi lançado pela primeira vez, ele suportava apenas o iSCSI para E / S do hypervisor, e agora ele cresceu para incluir o NFS e o SMB. No futuro, há a capacidade de criar novos adaptadores para várias cargas de trabalho e hipervisores (HDFS, etc.).


E, novamente, tudo isso pode ser implantado por meio de uma atualização de software. Isso é contrário à maioria das infra-estruturas legadas, em que normalmente é necessária uma atualização de hardware ou uma compra de software para obter os recursos “mais recentes e melhores”.


Com a Nutanix, é diferente. Como todos os recursos são implantados em software, eles podem ser executados em qualquer plataforma de hardware, em qualquer hypervisor e implantados por meio de atualizações de software simples.


A figura a seguir mostra uma representação lógica do aspecto dessa estrutura de controlador definida por software:


Componentes de Cluster

Para uma explicação visual, você pode assistir ao seguinte vídeo:  LINK


O produto Nutanix voltado para o usuário é extremamente simples de implantar e usar. Isso é possível principalmente por meio de abstração e muita automação / integração no software.


A seguir, uma visão detalhada dos principais componentes do Nutanix Cluster (não se preocupe, não é necessário memorizar ou saber o que tudo faz):


Cassandra
  • Função-chave: armazenamento de metadados distribuídos

  • Descrição: o Cassandra armazena e gerencia todos os metadados de cluster de maneira semelhante a um anel distribuído, com base em um Apache Cassandra altamente modificado. O algoritmo

  • Paxos é utilizado para impor uma consistência estrita. Este serviço é executado em todos os nós do cluster. O Cassandra é acessado através de uma interface chamada Medusa.

Zookeeper

  • Função-chave: gerenciador de configuração de cluster

  • Descrição: O Zookeeper armazena toda a configuração do cluster, incluindo hosts, IPs, estado etc., e é baseado no Apache Zookeeper. Esse serviço é executado em três nós no cluster, um dos quais é eleito como líder. O líder recebe todos os pedidos e os encaminha aos seus pares. Se o líder não responder, um novo líder será automaticamente eleito. O Zookeeper é acessado através de uma interface chamada Zeus.


Stargate
  • Função-chave: Gerenciador de E / S de dados

  • Descrição: O Stargate é responsável por todo o gerenciamento de dados e operações de E / S e é a principal interface do hipervisor (via NFS, iSCSI ou SMB). Esse serviço é executado em todos os nós do cluster para servir a E / S localizada.


Curador
  • Função principal: gerenciamento e limpeza de cluster do MapReduce

  • Descrição: O Curador é responsável por gerenciar e distribuir tarefas em todo o cluster, incluindo balanceamento de disco, limpeza proativa e muitos outros itens. O curador é executado em todos os nós e é controlado por um curador eleito, responsável pela tarefa e pela delegação de trabalho. Existem dois tipos de varredura para o Curator, uma varredura completa que ocorre a cada 6 horas e uma varredura parcial que ocorre a cada hora.


Prisma
  • Papel chave: interface do usuário e API

  • Descrição: Prism é o gateway de gerenciamento para que o componente e os administradores configurem e monitorem o cluster Nutanix. Isso inclui o Ncli, a interface do usuário HTML5 e a API REST. O prisma é executado em todos os nós do cluster e usa um líder eleito como todos os componentes do cluster.


Gênese
  • Papel chave: componente de cluster e gerente de serviço

  • Descrição: Genesis é um processo que é executado em cada nó e é responsável por quaisquer interações de serviços (start / stop / etc.), Bem como pela configuração inicial. O Genesis é um processo que é executado independentemente do cluster e não requer que o cluster seja configurado / esteja em execução. O único requisito para o Genesis estar em execução é que o Zookeeper esteja pronto e funcionando. As páginas cluster_init e cluster_status são exibidas pelo processo Genesis.

Chronos
  • Função-chave: Job and task scheduler

  • Descrição: O Chronos é responsável por assumir os trabalhos e tarefas resultantes de uma varredura do Curador e de tarefas de programação / limitação entre nós. O Chronos é executado em todos os nós e é controlado por um Chronos Master eleito que é responsável pela tarefa e pela delegação do trabalho e é executado no mesmo nó que o Mestre do Curador.

Cerebro
  • Função-chave: Replication / DR manager

  • Descrição: O Cerebro é responsável pelos recursos de replicação e DR do DSF.Isso inclui o agendamento de instantâneos, a replicação para sites remotos e a migração / failover do site. O Cerebro é executado em todos os nós do cluster Nutanix e todos os nós participam da replicação em clusters / sites remotos.

Pithos


  • Função-chave: gerenciador de configuração do vDisk

  • Descrição: O Pithos é responsável pelos dados de configuração do vDisk (arquivo DSF). O Pithos é executado em todos os nós e é construído sobre o Cassandra.


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