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【E企研究院】边缘计算初体验:ZStack Mini如何将极简做到极致?
2020-06-22 15:30

由于新冠疫情,大多数行业都受到了不同程度的冲击。但是,对于以线上为主的业务,冲击也意味着机会,譬如复工复产后“居家办公”的大潮使得阿里钉钉、腾讯会议等瞬间成为了“国民应用”,深入到千家万户。疫情在客观上有助于加快国内企业的数字化进程,而随着越来越多的应用搬到线上,用户对IT基础架构的健壮性也提出了更高的要求。

阿里钉钉和腾讯会议能成为复工复产大潮上的弄潮儿,离不开阿里云、腾讯云迅速扩容的支持。公有云通常规模巨大、跨地域分布,这也提高了系统的可用性。不过,这里的隐含条件是网络的互通性,没有不宕机的云,其中很多服务中断事故的发生就与网络有关。

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尽管云服务已经成为主流选择,但对于很多应用场景而言,边缘计算仍是最佳选择。Gartner认为,云计算与边缘计算将紧密结合,并行发展

使用公有云服务更要考虑网络条件。一方面,某些特殊的行业或环境决定了不方便接入互联网或网络条件不能保证,极端一些的例子譬如远洋轮船;另一方面,比较大量的数据在本地处理,比上传到公有云,可以显著降低延迟和网络传输成本,譬如5G的“好基友”边缘计算,2019年火爆一时的高速ETC改造项目则是应用的典型。
所以,私有部署及混合云仍然是很多客户的现实要求。私有部署的一大挑战是门槛相对较高——一台多核服务器的购买价格显然不能与一两核云主机的月租价格相比。如果要实现基本的高可用,传统做法需要两台服务器搭配一台入门级SAN存储,以及相应的交换机,采购、部署、管理和运维成本都成倍提升。有些厂商提供整体交付的融合系统,相当于用更高的采购成本换取了部署和管理的简化。
那么,有没有兼具“简单易上手”与“可靠高可用”的解决方案呢?

针对这一需求,ZStack在2019年推出的“ZStack Mini”边缘计算一体机,外观与一台普通的2U服务器相当,实际上机箱内置了两台双路服务器(即所谓的“双子星”),互为冗余,搭载轻量化的ZStack云引擎,继承了ZStack的4S架构优势:Simple(简单)、Strong(健壮)、Scalable(弹性)、Smart(智能)。简单放在第一位,健壮主要指高可用,巧妙结合了传统的RAID技术和虚机迁移技术,在极简场景下实现了高可用,将在下篇详细介绍,本文主要围绕堪与公有云媲美的简单、弹性和智能体验展开。

极简架构设计 降低接受门槛

不管是大量的边缘站点部署,还是中小企业IT应用,采购和运维成本永远是关注的重点,够用、易用往往是首要诉求。
ZStack Mini就从用户的上述诉求出发,采用最小2U2节点设计,即在一台2U工业标准机箱内置两个半宽双路服务器节点,并结合轻量化的ZStack云引擎,在单一2U设备内实现了高可用,保证在任一硬件故障的情况下,不会导致数据丢失和长时间的业务中断(这一点在下篇文章中详细分析)。同时,在2节点最小部署的情况下,无需额外的交换机,两个节点间通过两张双端口网卡,使用光纤线缆点对点连接,既保证了数据同步所需的带宽,又互为冗余。


图注:E企实验室(E7ResearchLab)中的ZStack Mini实物,图上为Mini正面,不细看与主流的2U机架服务器没有明显区别,除了左右两端各有一个电源按钮以外;图下为Mini背部,两个独立的服务器节点,每个节点都配备了一张双端口万兆网卡,通过光纤线缆点对点直连实现节点间的数据同步,互为备份;两个节点间是两个冗余的电源模块

换句话说,ZStack  Mini不仅看起来像一台2U服务器,用起来也像一台2U服务器那么简单,甚至更简单——因为已经预装好了轻量化的ZStack云引擎,开箱(接上电源和网线)即用。同时,它又确确实实由2台服务器构成,具有双倍(甚至更高)的冗余,保证了系统的高可用。


图注:将ZStack  Mini的两个节点及电源模块抽出,可以看到均是独立组件设计。两个服务器节点内置在一台2U机箱内,构成一套“微型”系统,或曰完整解决方案;通过虚拟化技术来承载不同的应用,实现应用整合,2节点设计保证高可用

ZStack Mini支持2~20节点组成集群,当使用最小2节点(即一台ZStack Mini)部署时,两个节点间使用万兆光纤线缆点对点直连,无需额外的万兆交换机,最小化初始成本投入。
也就是说,在最简单的情况下,只需要一个2U机架位即可安放,同时可以像一台2U服务器一样管理。
除了硬件架构上的精简,ZStack Mini在配置选择上还充分遵循够用原则,进一步降低用户的接受门槛。比如数据存储方面,ZStack Mini采用大容量的3.5英寸磁盘(HDD)。整个2U机箱配备12块磁盘,每个节点各6块,其中2块镜像配置,用于安装操作系统等系统软件;另外4块RAID 5配置,用作实际的数据存储,兼顾可用性与利用率。其中两个节点总计4块系统盘可以选择容量较小的磁盘,另外8块则可视实际需求灵活选择。

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图注:我们测试的ZStack  Mini配备两种不同容量点的磁盘,其中1TB磁盘用于安装操作系统,较大容量的4TB磁盘用于用户数据存储

3.5英寸硬盘容量足够大,每GB成本更低。对于边缘站点或者中小企业而言,除非特殊应用,基本能够满足其性能需求。相应的, ZStack Mini的两个(服务器)节点配备的万兆网卡用于数据网络,对外的业务网络使用服务器主板上集成的板载千兆以太网网口,可以直接加入到企业现有环境。即使是新建站点,千兆以太网交换机的成本也是相对较低的。
同时,业务网络与管理网络合二为一,却又能实现带外管理,这从架构设计上减少了所需的硬件数量,同时又能保证安全性。
千万不要忽视网络成本!!!即使是公有云,把云主机的网络配置和公网带宽升上去,价格也是很吓人的。
ZStack Mini通过极简的硬件架构设计能够有效降低用户的采购成本,这属于看得见的“有形”的成本。除此之外,ZStack Mini还通过软件设计,并赋予自动化手段,来帮助用户降低部署、管理、运维等“无形”的成本。

自动化安装配置 1小时部署就绪

ZStack Mini中使用轻量化的ZStack云引擎,这里面包含ZStack经过定制优化的操作系统,不仅具有虚机创建及资源分配等必备的虚拟化管理功能,还能够监控服务器硬件和资源使用情况。操作系统出厂时已预装在ZStack Mini的节点中,也可以通过U盘或BMC分别安装或升级,使用前通过Web管理界面对ZStack Mini进行预配置,我们用视频重现这一过程:

在预配置时,只需要填入通过BMC设置的服务器节点的管理IP以及网关等信息,即可自动化配置,整个过程大约5分钟左右(在等待时间,我们将播放速度加快到30倍,所以整个视频约48秒左右)

在环境预配置之后,接下来就是对ZStack Mini进行初始化,依旧用一个短视频来展示我们的初始化过程:

初始化配置仍然只需要填入一些必要的网络信息即可,比如用于创建虚机所使用的IP网段、网关以及DNS等信息即可。(整个过程6分钟左右,我们将播放速度加快到30倍,视频约1分钟)

通过这两个视频可以看出,不管是在预配置还是初始化配置,其只需要填入网络(又是网络!这个网络的时代)方面的信息,比如管理IP地址、业务IP段范围等信息就可以一键自动化安装,可以说非常容易理解。而其他如存储的配置等过程,都由后台静默安装。这些自动帮助用户选择的方式,既简化了安装过程,也降低了用户理解的复杂度。毕竟,大多数中小企业用户不需要关注那些具体的IT配置和运维技术,而ZStack尽可能在细节处帮其化解,这种站在用户角度考虑的“初心”值得细细体会。
在企业的IT运维过程中,部署与系统初始化所花的时间实际上只占极少部分,毕竟一次性部署就可以支撑数年,更多的时间是花在管理和运维上,而如何简化管理与运维,既是产品设计的重点,也是难点。接下来,E7Research将根据自身对ZStack Mini产品的体验来总结ZStack在这方面的设计。

全图形化+自动化极简管理与运维

ZStack Mini继承了ZStack优良的设计理念,采用全图形化的管理界面设计,同时充分考虑到小微企业及边缘站点运维方面的难题,极大地简化了管理流程,很多中间流程都采用了自动化手段,向导式操作很容易上手。

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图注:通过“添加镜像”按钮,即可添加自定义镜像,用户可以根据以往的应用环境或偏好灵活选择云主机(虚机)所需要的操作系统

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图注:创建云主机,点击按钮,然后填入相关必要的虚机名称与配置即可创建新的虚机,在单一界面完成虚机创建,其他流程均后台自动执行

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图注:创建数据盘,如同创建云主机一样,只需在单一界面填入相关必要的信息即可完成创建,减少很多中间的流程环节

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图注:在云环境中,由于应用整合,网络通常是容易出错的地方,ZStack Mini提供了一些企业级的网络功能,比如可以创建多个相互隔离的网络,这样可以在一定程度上简化网络管理,降低出错几率

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图注:通常情况下,一些不常访问互联网的应用服务器通常都部署在私有网络中,但由于某些原因需要访问互联网进行升级等,ZStack提供了“弹性IP”的方法,创建一个弹性IP,将其映射给需要访问互联网的云主机上,即可连通互联网;在不需要时,又可以断开。这提供了灵活性,同时有提升了云主机的安全性

通过几个按钮,鼠标点击即可完成虚机的创建,存储数据盘的创建等等。这不仅简化了复杂度,还有效减低了出现误操作的几率。简化的流程也有助于各行各业的用户使用和管理。
在管理监控方面,ZStack还吸纳了时髦的“数字孪生”理念,即将物理机各个组件所处位置等状态信息一一映射到数字世界中,图形化展示,以指导运维管理,减少误操作几率。

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图注:ZStack Mini的“一体机”中前面板的组件监控状况,不仅用数字化的方式反映了整台服务器各组件所处的位置,以及详细的状态信息。如在上图中,第二个节点的编号为“B-4”的硬盘正处于重建状态,在数字化图形上形象地展示了各硬盘的插槽位置,并用不同颜色的圆点表示其所处状态

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图注:ZStack Mini的“一体机”中背板的组件监控状况,主要显示了网络端口以及电源的信息,绿色表示已经连通

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图注:在“物理机”监控页面,则可以看到当前物理机节点的资源使用情况,以方便用户根据资源使用情况,手动调整资源的分布

在需要用户手动创建的地方,ZStack Mini通过流程设计和自动化手段简化流程,以便于用户更简单地使用资源,降低操作过程中犯错的可能性。
在健康监控等信息展示方面,则尽可能使用图形化的方式,便于用户理解,避免运维过程中出现误操作。这些设计都反映出ZStack在产品设计之初就充分考虑到了用户的需求,将简化、便捷以及智能等原则揉入其中,以此更好地帮助用户使用和管理ZStack Mini。

升级提醒

若您选择升级至4.0.0及之后版本,请注意以下功能调整:

1. 云路由器全面升级为VPC路由器,云路由网络全面升级为VPC网络,不再单独设云路由器页面。升级全程无感知,相关业务不受任何影响。

2. 企业管理账号体系取代用户组与用户,不再单独设用户/用户组页面,不可再使用用户/用户组账号登录云平台。升级前,请先将“用户组与用户”纳管的账号数据妥善迁移至“企业管理”纳管,再执行升级操作。注意:对于admin创建并具备admin权限的用户账号同步取消,如有需要,可使用企业管理账号体系中的平台管理员实现相同功能。

3. 调整AD/LDAP与账户的对接管理方式,统一由企业管理纳管,不再单独设AD/LDAP页面。升级前,请先将“账户”对接纳管的AD/LDAP账号数据妥善迁移至“企业管理”纳管,再执行升级操作。

如对上述升级提醒有任何疑问或需要升级帮助,请联系ZStack官方技术支持

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