Artikeln är en del av ett kommersiellt samarbete mellan Nutanix och Datormagazin.

---

Intro: Grunden för HCI – en hyperkonvergerad infrastruktur

Nutanix AHV och AOS är företaget hypervisor och operativsystem som utgör stommen i företagets HCI-lösning. Hur de fungerar? Det ska vi kolla närmare på här. Men först, en kort introduktion till HCI.

En hyperkonvergerad infrastruktur eller kort och gott HCI är, enkelt förklarat, ett programdefinierat, enhetligt system som kombinerar alla de traditionella elementen i ett datacenter som: lagring, beräkningskapacitet, nätverk och managering. Lösningen använder standardiserade x86-servrar i kombination med en specialskriven mjukvara vilka tillsammans ersätter avsevärt mycket dyrare och specialkonstruerad hårdvara. Det ger en större flexibilitet och skalbarhet samtidigt som lösningen minskar traditionella datacenters komplexitet.

Men hur kom vi då hit och vilka steg har legat till grund för dagens HCI-lösningar, för det finns flera olika modeller? Vi ska lite kort titta på utvecklingen av våra datacenters och likande lösningar för att på detta sätt få en bättre förståelse för styrkan med Nutanix plattform.

Gamla tidens mainframe-lösningar

Det första steget till ett datacenter var de så kallade mainframe-lösningarna som faktiskt kan länkas tillbaka ända till 1943, men som framför allt i slutet av 60-talet och under 70-talet började sin storhetstid. Lösningen var det första steget att konvergera CPU, minne och lagring med en intern redundans.

LÄS OCKSÅ: Nutanix – vägen bortom en hyperkonvergerad infrastruktur

Då mainframes delvis saknade den flexibilitet som allt fler företag krävde blev fristående servrar allt vanligare. Dessa gav enkel nätverksbaserad åtkomst till CPU, minne och DAS-lösningar men med avigsidan att de var grunden till ”single point of failure” eller kort och gott SPOF, både gällande beräkningskraft och lagring.

I takt med att vi producerade och lagrade allt mer data digitalt kom kraven på centraliserade lagringsplatser, vilka inte var beroende av vare sig en singelserver eller en mainframe-struktur. Med centraliserad lagring blev det även enkelt att sätta upp olika nivåer av skydd mot dataförlust vilket inkluderade RAID i flera steg. Dessutom kunde åtkomst och lagring hanteras över nätverket vilket även detta kunde göras redundant.

De första virtualiseringslösningarna

I samband med att vi fick allt kraftigare hårdvara blev dåtidens lösningar begränsningar sett till utnyttjande av datorkraft och delvis även andra resurser, vilket i sin tur ledde fram till utvecklingen av de första virtualiseringslösningarna. Där kunde multipla belastningar och även operativsystem köras som separata VM på samma enhet. I takt med att virtualiseringen utvecklades lanserades även de första Hypervisors vilket i sin tur är ett program som låter flera operativsystem dela på samma hårdvara och som även är grunden till Nutanix lösning kallad AHV.

Nutanix AHV – den flexibla hypervisorn

Från början av Nutanix förhållandevis korta resa baserades företagets plattform på VMwares hypervisor ESXi. Men Nutanix märkte relativt snart att denna lösning inte gav den flexibilitet och frihet att flytta data mellan olika miljöer som var tänkt från början.

Detta ledde till att företaget 2015 lanserade sin egen hypervisor kallad Acropolis Hypervisor eller Nutanix AHV. Denna var redan från grunden byggd för att tillhandahålla en mycket enklare och mer skalbar hypervisor med tillhörande plattform för managering, genom att utnyttja själva intelligensen i mjukvaran i den hyperkonvergerade arkitekturen. Genom att AHV flyttar själva kärnan i det virtualiserade datacentret från hypervisorn till applikationen kan man förenklat säga att virtualiseringsdelen frigörs och blir lättare att hantera för alla från DevOps till DBA.

Detta gör att vi med Nutanix AHV ser lite av samma koncept som vi en gång i tiden såg när WAN-acceleration, komprimering och deduplicering utvecklats från produkter till funktioner, där hypervisorn numera är en del av den hyperkonvergerade infrastrukturen och där virtualisering snart inte är en separat produkt utan en naturlig del av ett större sammanhang.

Det finns många olika anledningar till att AHV leder den nya eran av just virtualisering varav vi har valt att lyft fram de mest påtagliga:

• Enkelhet
  Nutanix AHV avspeglar den perfekta skärningspunkten mellan den mer komplexa webbskalningstekniken och enkelheten från konsumentsidan. Varje Nutanix-nod innehåller det intuitiva hanteringsgränssnittet Nutanix Prism.
  Prism tillhandahåller ett singelgränssnitt för att hantera hela infrastrukturstapeln, antingen i ett enda datacenter eller spridda över datacenter och kontor globalt. Distribuera, klona och skydda (DR) virtuella datorer görs holistiskt som en del av den hyperkonvergerade arkitekturen snarare än att behöva använda olika produkter och policyer.
  Tack vare inbyggd guidning och självläkning elimineras mycket arbete med att ständigt ställa in och optimera olika miljöer. Till exempel kan ändringar av lagringspolicyer göras direkt utan att migrera data av och på som med traditionella RAID-volymer. Med bara några få klick kan användare uppgradera hela sin virtualiseringsmiljö oavsett geografisk placering, inklusive operativsystem, firmware och hypervisor.
• Skalbarhet
  Fristående lösningar för att administrera hypervisormodeller efterliknar nästan alltid de tre-nivåers miljöer som de designades för genom att kräva en arkitektur som klarar att skalas upp. Dessvärre står detta tillvägagångssätt i kontrast till den utskalningsfunktion som virtualisering möjliggör för plattformens beräkningslager. En oförenlig hantering för uppskalning tenderar att kräva betydande resurser redan på designstadiet för att eliminera varje felpunkt och minimera risken för stillestånd, samtidigt som den ska möjliggöra maximal agilitet.
  AHV: s administrationsgränssnitt för utskalning fungerar uteslutande med Nutanix utskalningsdataplan, Nutanix Distributed Storage Fabric (DSF), och anpassar skalningsmodellen över alla tre domäner: Beräkning, Lagring och administrering av virtualisering. Via denna lösning kommer infrastrukturobjekt som ögonblicksbilder, kloner och metadata som VM- samt värdkonfigurationer lagras i en modern, massiv skalbar NoSQL-databas.
  Den omfattande AHV-arkitekturen eliminerar brytpunkten för traditionella hypervisor-lösningar där det blivit nödvändigt att distribuera och använda en alternativ server för managering, mjukvaror för analys eller databas. Kunder kan i stället distribuera applikationer inom timmar eller bara minuter efter att de satt upp sina Nutanix-noder och de kan fortsätta att expandera sina miljöer enbart genom att lägga till fler noder i klustret. Detta genom en automatiserad självupptäckttjänst som aktiveras via en en-klicksmodell och automatiskt konfigurerar virtualiseringsvärdarna med befintliga policyer.
  Till skillnad från andra hypervisormodeller har Nutanix AHV inte begränsade klusterstorlekar ur ett beräknings- eller lagringsperspektiv. Kunderna kan därmed börja med bara tre noder för att sedan fortsätta att skala till tusentals utan att behöva skapa separata silos för beräkning eller lagring.
• Säkerhet
  Konventionella hypervisors måste interagera med hård- och mjukvaruprodukter från många tillverkare. På grund av denna blandning uppstår det lätt ökade säkerhetsrisker i de gränsland där dessa olika lösningar måste samverka.
  Nutanix AHV å andra sidan är redan från start optimerad, testad och kontrollerad exklusivt för Nutanix hyperkonvergerade infrastruktur. Detta tillvägagångssätt ger en stabil produkt med ett dramatiskt reducerat yttre fält som behöver skyddas. Baslinjen för AHV:s säkerhet omfattar redan från start hela stacken och samtliga delar som sedan adderas är redan från start till fullo kompatibla med denna, vilket ger bästa tänkbara utgångspunkt för maximal säkerhet.

• Elasticitet
  Traditionella virtualiseringslösningar kan många gånger använda vad som kallas ”thick clients” vilka på grund av sin struktur är sårbara för singelpunkts-baserade fel.
  Ser vi istället till AHV:s virtualisering, får vi en lösning som är skalbar, med högsta tillgänglighet och som är självläkande.
  Då även Prism, Nutanix unifierade gränssnitt för all administration och orkestrering, är en del av varje nod är övriga övervakningsfunktioner överflödiga – detta då noderna fortsätter opåverkat även om en nod skulle fallera.
  Med färre rörliga delar elimineras fel baserade på kompatibilitetsproblematik vilket i sin tur minskar risken för stillestånd. En kontinuerlig drift säkerställs även genom Nutanix en-klicksuppdateringar som kan utföras utan driftstopp.
• Analys och datadriven hantering
  En stor fördel med AHV är att hypervisorn inte kräver ytterligare mjukvarulicenser för att extrahera data för analyser från sin miljö. Dessutom behöver denna data inte laddas in i en separat databas. Detta då en kraftfull analysmotor är inbyggd i Prism, vilken inte bara innehåller virtualisering utan också lagring samt beräkningskapacitet – vilket ger en oslagbar synlighet över hela stacken.
  Till detta använder Nutanix dessutom omfattande automatisering och systemövervakning för maximal datadriven effektivitet i kombination med REST-baserade programmatiska gränssnitt för integration med datacenterhanteringsverktyg. AHV matar in alla system-, gransknings-, intrångsdetekteringar och självhjälpsregister till den centrala loggvärden för realtidsmedvetenhet som kan används vid analys av grundorsaken till eventuella problem samt som stöd vid juridiska eller rättsbaserade ärenden
• Branschledande support för hela virtualiseringsstacken
  Ytterligare en stor konkurrensfördel med Nutanix AHV är företagets omfattande och heltäckande support. Nutanix har en branschledande 92+ Net Promoter Score med ett stöd som inte bara täcker AHV, distribuerade lagringstjänster och hårdvara, utan hela infrastrukturstacken vilket omfattar: beräkning, lagring och virtualisering. Nutanix ger även support för affärskritiska applikationer som SQL & Exchange.
  Denna supportering är oberoende av vad som är den underliggande orsaken till problemet och Nutanix SRE kommer både att ordna och delta aktivt i flervägssamtal mellan leverantörer till dess att kundens problem är löst, och eftersom Nutanix SRE-team är både skickliga och erfarna, kan de även eskalera till flera CCIE, VCDX, NPX och CTP för bästa lösning för kunden.

Flera ekonomiska fördelar

En av de viktigaste faktorerna för många företag, oavsett storlek, är den ekonomiska sidan. Här har Nutanix genomgått en kraftig förändring där företaget gått från att vara mer eller mindre uteslutande ett alternativ för stora enterprisebolag med likaledes stora ekonomiska muskler till att nu kunna skala och anpassa sina lösningar för en bredare marknad och framför allt till en ekonomiskt mer holistisk syn där företagets löningar och tjänster många gånger skapar en förutsättning för en lägre TCO.

För de flesta företag är det inte ett mål i sig att uppnå optimal IT-infrastruktur utan syftet med infrastrukturen är att möjliggöra att själva verksamheten fungerar. Då Nutanix osynliga infrastruktur frigör IT-personal från mer traditionellt infrastrukturarbete blir det möjligt för dem att utnyttja sina kunskaper och sin kreativitet till att göra verksamheten mer konkurrenskraftig, effektiv och lönsam.

Som en kärnkomponent i denna osynliga infrastruktur frigör alltså AHV IT-personal som kan fokusera på verksamheten snarare än på VVS. Detta minskar även de traditionella hypervisor-kostnaderna på följande sätt:

• Minskade kostnader för licensiering av mjukvara – Det finns inget behov att licensiera operativsystem, tredjeparts databasprodukter som Microsoft SQL eller Oracle alternativt mjukvara för hantering, analys eller katastrofåterställning för att möjliggöra hantering av HA-funktioner (hög tillgänglighet).
• Design / Implementering / Support – Tack vare ”out of the box”–tillgänglighet och automatisk skalning förenklas design och implementering av AHV-miljön. Alla supportkostnader ingår som en del av den övergripande hyperkonvergerade Nutanix-plattformen.
• Fortlöpande administrationskostnader – Färre rörliga delar och end-till-end-integrerad mjukvara säkerställer att alla virtualiseringsdelar fungerar tillsammans. Via helautomatiska rullande uppgraderingar för AHV, firmware och Nutanix Cluster Check elimineras kravet på att behöva kontrollera eventuell in-kompabilitet innan uppgraderingar.
• Minimerade kostnader för affärskritiska driftstörningar – Tack vare att plattformen kan uppgraderas utan avbrott och en enhetlig, heltäckande mjukvara reduceras antalet källor till fel vilket i sin tur minskar behovet av underhåll och även sannolikheten för avbrott.
  En IDC-studie baserad på 13 Nutanix-kunder visade att oplanerad stillestånd minskade med 99,7 procent och planerad driftstopp minskade med 100 procent när kunder flyttade från en tre-tier-lösning till Nutanix hyperkonvergerad infrastruktur.
• Hårdvarukostnader – Även mindre, traditionella virtualiseringsplattformar kräver ett brett register av verktyg vilka i sin tur kräver ytterligare resurser och skapar en onödig overhead set till hårdvarubehov. När dessa plattformar sedan växer tenderar även antalet nödvändiga resurser att öka. Med AHV elimineras behovet av dedikerade hanteringskluster och tillhörande kostnader för beräknings-/lagringsresurser tillsammans med tillhörande rackutrymme, elförbrukning, kylning och extra nätverksportar.

Under senare år har vi kunnat se allt fler företag av varierande storlek som migrerat sin infrastruktur till Nutanix AHV. Ytterligare en anledning till att flera företag tar detta steg beror på att AHV underlättar via sitt breda branschstöd med såväl stora som små partners i form av bland annat Microsoft, Citrix, Juniper Networks, F5, SilverPeak, vArmour, VMTurbo, Palo Alto Networks, LiquidWare Labs med flera.

Även om AHV-baserad virtualisering redan i skrivande stund är en övertygande och i det närmaste komplett lösning fortsätter Nutanix att vidareutveckla. Det gäller såväl AHV som företagets ständigt växande utbud av instickstjänster, för att alltid ha en lösning som alltid ligger i den absoluta tekniska framkanten. Tack vare den flexibla stommen som AHV erbjuder kan alltså Nutanix fortsätta att leverera nya funktioner i mycket snabb takt.

Nutanix AOS – det grundläggande operativsystemet

Vi kommer sedan till Nutanix AOS, tidigare kallad NOS, som står för Acropolis Operating System. Precis som namnet antyder är AOS det grundläggande operativsystem som körs på varje Controller Virtual Machine, CVM.

Tack vare en väl integrerad AI-motor ger AOS stöd för såväl AHV som alternativa hypervisors och kan styra och virtualisera respektive nods lagring oavsett om det gäller en lagringspool, en behållare (container) eller olika volymer med direkt IO-anslutning.

Enkelt utryckt kan man säga att AOS är infrastrukturens så kallade data-plane som paketerar (inkapslar) körningar för lagring, beräkning, säkerhet och nätverk. Tack vare detta är AOS inte beroende av traditionella SAN, NAS eller andra dyrare lagringslösningar utan varje block eller nod levererar en enhetlig, skalbar, arkitektur med högsta flexibilitet och utan enstaka felpunkter.

Då Nutanix lösning inte kräver SAN-konstruktioner, såsom LUN, RAID-grupper eller andra dyra lagringsswitchar – all lagringshantering är VM-centrerad och I/O är optimerad på en VM-baserad disknivå – kan lösningen köras på noder från en flera olika tillverkare som kan vara allt från all-flash för optimal prestanda till rena mekaniska diskar för maximal lagringsyta eller en hybridkombination av SSD och hårddisk vilket ger en optimal kombination av prestanda och kapacitet.

Genom AOS kan administratören, via avancerade algoritmer, styra så att den data som oftast används alltid är tillgänglig i minnet eller på snabb flashbaserad lagring medan data som inte används lika frekvent flyttas till långsammare lagring för att på detta sätt nå bästa balans mellan pris och prestanda. Och allt detta baserat per nod.

Fördelar med Nutanix AOS

AOS eliminera nästan all manuell prestandajustering då systemet fortlöpande lagrar och placerar data på ett intelligent sätt nära de arbetsbelastningar som behöver det mest. Tack vare integrerad kryptering, replikering och självläkning säkerställs att data alltid är säkra och tillgängliga. Via kontinuerlig deduplicering och raderingskodning kan maximal lagringseffektivitet uppnås utan att kompromissa med prestandan.

Detta ger användaren en jämn, hög prestanda för ett brett utbud av arbetsbelastningar tack vare kraftfulla accelerationsfunktioner och flashlagring vilken kan används både för cachning och som en fast datanivå.

Ökad applikationsprestanda via lokala NVMe

AOS-arkitekturen är perfekt utformad för att utnyttja prestandafördelarna med NVMe-baserade enheter utan att behöva skriva nya applikationer. Dataplacering gör det möjligt för applikationer att dra nytta av den låga latens och höga genomströmning som blir möjlig med NVMe-enheter, och Nutanix Blockstore-diskformat möjliggör sedan direktåtkomst till underliggande media via SPDK-drivrutiner.

lockstore har ett unikt filsystemlager och ett blockhanteringslager som kraftigt minskar systemanrop och CPU-belastning

Nutanix AOS är den enda HCI-lösningen som körs direkt i det så kallade användarutrymmet och är utformad för att använda data lokalt, vilket möjliggör maximal prestanda och effektivitet från ny medieteknik. Genom Nutanix Blockstore hanteras effektivt lagringsmedia och I/O med lägre CPU-overhead och lägre latens. Blockstore har ett unikt filsystemlager och ett blockhanteringslager som kraftigt minskar systemanrop och CPU-belastning samtidigt som I/O-operationer utförs. Blockstore gör det möjligt för AOS att lagra data snabbt och effektivt på alla fysiska enheter: NVMe, SSD eller HDD, men drar även full nytta av Intels Optane-enheter och dess teknik vilket sammantaget ger en prestandaökning på upp mot 50 procent jämfört med traditionella lösningar.

Kombinationen av ny AOS och dess avancerad teknik öppnar även upp för nya arbetsbelastningsmöjligheter där användaren kan konsolidera fler applikationer på Nutanix, inklusive krävande applikationer med krav på låg latens och hög kapacitet. Tillsammans sänker dessa funktioner också den totala ägandekostnaden (TCO) avsevärt genom att förbättra applikations- och VM-densiteten i befintlig infrastruktur, oavsett om du kör databaser, VDI eller andra applikationer

Optimerad QoS utan silos

Tack vare AOS unika struktur kan administratörer få en lugnare tillvaro genom en finkalibrerad Quality of Service-kontroll (QoS) för alla arbetsbelastningar utan att först behöva skapa silos för olika applikationsklasser. I stället konfigureras gränser för genomströmning eller IOPS för olika former av arbetsbelastningar där specifika applikationer kan pekas direkt mot accelererade hybridkluster för automatisk, optimal, prestanda.

Detta gör att Nutanix kunder kan köra sina arbetskritiska arbetsbelastningar på en infrastruktur som de kan använda med effektivitet och enkelhet samtidigt som de säkerställer en överenstämmelse av SLA och tidigare satta policyer. Som exempel är det möjlighet att fysiskt isolera blocklagringstrafik (baserad på volymer) utanför ett Nutanix-kluster till ett separat fysiskt nätverk. Detta gör det möjligt för kunder att uppfylla nätverkssäkerhetskrav eftersom de kan isolera berörd trafik till specifika portar i ett kluster så att nätverkspolicyer kan tillämpas selektivt.

24/7-säkerhet

Inte nog med att Nutanix plattform saknar svagheterna från så kallade single-point-of-failure och traditionella flaskhalsar är systemet även konstruerat för att identifiera, isolera och självläka fel oavsett var i systemet som de skulle kunna uppstå.

Den fördelade självläkningen har sin grund i hur Nutanix AOS skyddar data: skrivningar replikeras över minst två noder i ett kluster, med en lokal kopia för snabb åtkomst och den sekundära kopian som skickas till en annan nod. Replikering fördelas jämnt över klustret, vilket möjliggör snabb återskapning och jämn prestanda oavsett omfattning, även när en återskapning pågår.

Till detta skyddar AOS automatiskt data från maskinvarufel och bitrotproblem, med dynamiskt replikeringsval och kontinuerlig data scrubbing. Alla applikationsskrivningar replikeras inom klustret ett konfigurerbart antal gånger (två eller tre), vilket även sker under en distribuerad återuppbyggnadsprocess efter enhets- eller nodfel för maximal säkerhet.

Optimerat kapacitetsutnyttjande

Oavsett typen av arbetsbelastning optimeras dina Nutanix-baserade lagringsresurser kontinuerligt via intelligent, adaptiv datareduktion och automatisk raderingskodning. Detta gör att kunderna får ut det mesta av sina lagringsinvesteringar tack vare avancerade dynamiska datareduceringsfunktioner vilka ger maximal besparing utan att behöva kompromissa med vare sig prestanda, säkerhet eller flexibilitet.

Nutanix AOS kombinerar alla statiska lagringsenheter över klustret i en enda pool, i stället för att slösa bort kapacitet genom att reservera olika snabba enheter för cachning. Data flyttas dynamiskt mellan nivåerna i olika segment för att behålla den mest aktiva data i de snabbaste enheterna, vilket optimerar för prestanda samtidigt som kostnaden minskas.

Till detta används ögonblicksbilder som möjliggör snabb lokal återställning för säkerhetskopiering och återställning vid olika katastrofer, och kloner som gör det enkelt att snabbt och driftsäkert hantera extra arbetsbelastning.

Skapar kedjor av ögonblicksbilder

AOS spårar ögonblicksbilder med en finjusterad algoritm för omdirigering av skrivning vilken möjliggör optimal kontroll och maximerar både effektivitet och prestanda. Lösningen gör det möjligt att klona hundratals nya arbetsbelastningar på några sekunder och skapa djupa ögonblicksbildskedjor utan att påverka applikationer eller prestanda.

Till skillnad från andra HCI-lösningar på marknaden spårar AOS data i små segment vilket gör det möjligt att hantera data mycket mer effektivt. Dess distribuerade metadatatjänst använder algoritmer som paxos och map/reduce för att säkerställa datas beständighet och för att möjliggöra distribuerad databehandling. Denna arkitektur gör det möjligt för AOS att kontinuerligt optimera datahantering och upprätthålla prestanda medan klustret växer och när fler arbetsbelastningar läggs till, nu och i framtiden.