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1、深刻理解 老外体会思科 UCS 刀片( 组图)革命性的、前沿的、尖端的等，这些都是用来形容 IT 领域中很多产品的词汇，但是后来们这些产品却变成了无用的、普通的、不稀奇的。事实上，真正革命性的产品很少见。尽管如此，思科 UCS(统一计算系统) 却能符合这个要求。为了能够完全理解思科的这一全新技术，你需要摒弃原来形成的对刀片式服务器和刀片机箱(chassis)的观念。请重新整理你那些关于 KVM、控制台访问、网络和存储接口的概念。你要改变服务器数据中心即被存储阵列和网络包围的服务器岛屿的这种思想。思科的优点是从一开始就使用基于刀片式的服务器平台，而且是最大限度地利用刀片式服务器。简而言之，思科
2、UCS 是围绕着刀片机箱这一熟悉的概念而建立的，UCS 对刀片机箱进行了重构，使之有更强的管理能力和更好的扩展性。这篇总结文章侧重于 UCS 实质性的细节，以及笔者近期访问思科San Jose 测试实验室时操作这个系统的亲身体验。思科 UCS 的组成模块一个 Cisco UCS 机箱提供八个刀片( 一半宽度)插槽，每块刀片配备两个英特尔 Nehalem 处理器，最多可以容纳 96GB 的 DIMM(8GB)内存; 两个 SAS 驱动插槽，一个 LSI Logic SAS RAID 控制器，以及一个刀片背板(backplane)连接。另外，每块刀片还配备了一个 Cisco 集中网络适配器(CNA
3、)。这个 CNA 实质上是系统的心脏，即 UCS 区别于传统刀片式系统的组成部分。CNA 是一个夹层板(mezzanine board)，它直接跟机箱的网络结构相连，板子上装有 QLogic 4Gb光纤 HBA 通道和一个 Intel 10Gb 以太网接口。连接刀片的一端是两个 10Gb 的 NIC 和两个 4Gb FC 接口，并在另一端有两个 10Gb 的连接连到背板上。最初发布的版本不支持每个刀片上有多片 CNA，或许那时一个 CNA 真的就足够了。不过，CNA 对于整个 UCS 系统运行来说是必须的，因为它通过两个10Gb 的通道进行存储和网络活动，这使得 blade 与传统 I/O 之
4、间有着本质的区别。这是通过使用以太网光纤通道(FCoE)来实现的。因此，系统除了刀片其余的部分都是以太网，系统使用结构互联(Fabric Interconnect，FI)来处理 FC 网络流量。那么在机箱中我们拥有了一些配备 CNA 的刀片。在同一个机箱中我们还有两个四口的 10Gb 光纤接口卡，以及两个 FI 来驱动所有的东西。技术上称 FI 为交换机是不准确的，因为机箱的功能更像是一个装载刀片的远程线路卡。在机箱内部没有交换发生;对于刀片来说它们只是简单的背板，跟 FI 有直接的连接。物理上，FI 的外形跟 Cisco Nexus 5000 交换机是一样的，但是 FI 有更大的功率和存储空
5、间来处理 FCoE 跟 FC 之间的大量数据。它们提供了二十个 10Gb 的端口，每个端口支持一个扩展卡。这些扩展卡有不同的类型，或支持四个 4Gb 的 FC 端口和四个 10Gb 的以太网端口，或支持六个10Gb 的以太网端口，或者支持八个 4Gb 的 FC 端口。这是每个 FI 中除了那二十个 10Gb 端口以外的硬件。还有三个铜做的管理和簇端口，也有期望的串行控制台接口。FI 全权负责 UCS 方案的管理和业务流程，能够同时运行 CLI 和 GUI 界面，不需要任何基于外部服务器的组件。思科 UCS 连接各部分可能你的脑子中已经想出了连接的大概情况。UCS 的配置基准应该有两个 FI，分
6、别运行在主动/被动模式，所有的网络通讯也是以主动/被动模式在两个 FI 和每个机箱之间运行。(想想一个带多余主机的Cisco Catalyst 6509 交换机机箱，即使其中一个主机待机，它上面的以太网口还是可以用的。两个 FI 也以同样的方式工作)。它们通过一对 1Gb 的以太网口互相连接，自身还拥有跟更大 CNA 连接的带外管理端口。刀片式服务器机箱通过机箱中每个 FEX(结构扩展)上的两个或者四个 10Gb 电缆跟 FI 连接在一起，每个 FI 都有一套 FEX 连接。就是这样，一个完全配置好的、上行线路为 80Gb 的机箱有四条电源线和八根 SFP+电缆从机箱里面出来，除此之外没有别的
7、东西。可以想象，一个完整的 UCS 机箱能够装载 56 个blade，只用 56 根数据电缆驱动，如果只用 4 个 10Gb 连接，那么每个机箱只需要 28 根线。从那里，FI 对用一些 10Gb 的上行线跟 LAN 连接在一起，FI 上面剩余的结构用来连接机箱。一对 FI能够用连接到数据中心 LAN 的两个 10Gb 上行线驱动 18 个机箱，每个机箱 40Gb，还允许用一个八口的FC 扩展卡跟 SAN 进行 4Gb 的 FC 连接。UCS 配置的基础是 DME(数据管理引擎)，它是一个基于内存的关系数据库，控制着方案的所有方面。他是通过一个开放的 XML API 程序自身驱动的。所有的东西
8、都是围绕这个 API 进行，利用此 API 可以非常容易的编写跟显示器连接的脚本或者执行 UCS 的任何一个功能。实际上， GUI 和 CLI 都是围绕 XML 配置的基本 shell，所以 GUI 和 CLI 分别能够做什么和不能够做什么并没有实质上的区别，甚至外部的脚本也一样。UCS 是一个令人惊奇的、开源的、方便使用的系统。由于这个原则，备份整个 UCS 配置也变得简单了：整个配置可以通过 SCP、 FTP、SFTP 或者 TFTP 协议发送到一个服务器上，尽管这一操作不能通过 GUI 或者 CLI 来安排。UCS 初次安装大约需要一分钟。第一个 FI 上面的带外管理接口通过控制台能够获
9、得一个 IP 地址，通过同样的子网络获得一个簇的 IP 地址。你所需要做的只是命名这个簇，设置管理员密码就可以了。第二个 FI 将会监测第一级设置，然后请求一个 IP 地址加入到系统中。接着，点击簇上面的浏览器会连接到Java GUI 上，这时你就可以对 UCS 进行配置了。这个方便的示意图展示了单个机箱跟一对结构互联 FI 的直接关系。尽管在图中被显示为外部设备，但是结构扩展器(Fabric Extender)实际上在机箱自身的内部。把思科 UCS 建立起来第一步是在 FI 上面定义端口。他们既可以做上行连接端口连接到 LAN 又可以做服务器端口连接到机箱。右击每个 FI 的可视标识，然后选
10、择合适的功能来配置这些端口。这比较简单，但是有点麻烦，因为你不能同时选择一组端口，你必须一个一个的定义。一旦你定义了端口，机箱就会自动被连接，几分钟后所有机箱内的刀片都会显示出来，等待你给他们分配任务。此时事情变得有意思了。在对刀片进行任何的配置之前，你必须定义各种池(pool)和全局设置。这些池涉及光纤通道的 WWNN(World Wide Node Name)和 WWPN (World Wide Port Name)分配、以太网 MAC 的池分配、 UUID 分配以及刀片上面 BMC 接口的 IP 管理池。这些都是开放的，你可以给UUID， WWNN， WWPN 和 MAC 分配任何你想喜
11、欢的地址范围。实际上，他们太开放了，以至于如果不小心的话，你可能会重复使用这些地址，给自己带来麻烦。然而，配置池非常简单，你只需要指定一个起始地址和放在池里面的地址数量。不过请确保把这些地址搞清楚，不要弄错，因为过后你不能修改设置好的池;你只能用相邻的地址范围再设置另外一个池。上图是一个机箱的错误提醒，显示了一个刀片被突然拉动之后刀片上面的错误标记。下图是一个结构互联的示意图，显示了连接的端口和系统状态。你还需要考虑固件的修改。你可以把所有刀片器件几个不同的固件版本都装载在 FI 上，然后把这些版本进行自定义，保证特定的刀片为其每个器件运行特定版本的固件，从 FC HBA 一直到 blade
12、自身的bios 设置。因为 UCS 非常新，所以只有几个可以选择的修订版本，可以通过 FTP， SFTP， TFTP， 和 SCP 来把他们装载到 FI 上。一旦装载到了 FI 上，固件就会按要求加载到每个刀片中。你还能设置预先定义系统的启动顺序比如，先从 CD-ROM 启动，然后是本地磁盘，再然后是 FC LUN，以及 PXE(预先启动执行环境)。这些都可以按要求分配到每个服务器实例，如果需要的话还可以只包括一个元素。你还可以给刀片定义 VLAN，以及哪个 VLAN 应该是本地(native)的。假设每个服务器都会连接那些10Gb 的接口，但是本地 VLAN 分配意味着那不是一个不能变通的要
13、求。在实际工作中，很可能每个blade 都会连接电缆，所以上面那个假设成立。然而，FI 不会跟 VTP(VLAN 连接协议)配合的很好，所以VLAN 的定义需要手动进行，而不是源自交换局域网其余的部分。如果你需要给你的服务器定义很多VLAN，那么请准备好，你需要进行很多次点击和输入。思科希望在后面发布的版本中修正这个问题。虽然互联结构(Fabric Interconnects)不跟网络的其他部分对话 VTP，但是你可以定义跟更大的局域网匹配的 VLAN.还有一些其他的零碎事情，比如擦除策略(scrub policies)等。这个策略是为了决定当服务从带本地磁盘的物理刀片抽出的时候应该采取什么行
14、动 换言之，本地磁盘是应该被擦除呢还是可以置之不理。不幸的是，这个“擦除”不是真正的擦除 它只是毁掉分区表，却没有覆盖磁盘。一旦已经建立好你的池，你就可以开始把你的刀片建设成实际的服务器了。建设服务器的选择很简单：刀片要么从 SAN 或者 PXE 启动，要么从本地磁盘启动。存储管理不在 UCS 的范围之内，所以让我们假设你有一个器件存储管理程序，你需要给最初的 UCS 安装分配很多 LUN.那么你可以通过 UCS GUI 列出一个简单的 WWNN 和 WWPN 分配列表，并立即把这个列表转出到 CSV，这样可以把这个信息非常简单的传递到存储配置的管理员手中。很方便吧。我好像扯远了我们还没有建立
15、一个服务器呢。思科 UCS 服务配置服务器的构建是在服务配置文件中定义的，这些文件本身是从服务配置模板中获得的。服务配置模板允许你定义特定的服务器实例，并自动提供一个或多个服务器。一旦您创建了一个全局配置文件，您可以把这个配置文件复制到许多需要完成任务的服务器中去。结构配置文件确定每个刀片组件的固件修订版本;以及可供选择的 WWNN，WW PN 和 MAC 池;确定你可能已经定义好的启动顺序;甚至启动方法通过SAN 启动，通过本地启动，或者通过你拥有的其他方法启动。这一切组织起来出奇的简单。上面的图显示了所有配置服务的分配状态，以及哪些配置服务被分配到哪些物理刀片上。下图的清单显示了一个 WW
16、NN 池以及哪些服务配置正在使用的哪些池地址。这个列表可以非常方便的导出为一个CSV 格式文件。你还可以访问你早期建立的以太网和 FC 端口指示，比如 eth0、eth1、fc0 和 fc1这些要跟每个FI 对应起来，因此在每个刀片上面产生了一定的冗余。我就在这里遇到过一些错误，举个例子，分配的端口清楚的被定义为 Fabric A，但是当模板应用到一个服务器时， Fabric A 中不知怎么又冒出了一个Fabric B，这就需要手动来校正。他们向我保证他们正在积极的修改这个错误。在这个宏伟的格局中，这只是个小问题，而且强调一下，这是 1.0 版本。有两种形式的服务配置模板：原始型和升级型。每个模板都有其优缺点，不幸的是两种模式之间不能互相切换;如果你一开始用的是原始模式，那么以后不能进行升级。原始型模板用来建立一次性的服务配置，最初的模板没有附件。而升级型的模板是跟这些服务配置形影相随的，所以在升级型模板中改变设置就会引起所有相关服务配置的改动。这是一把双刃剑，因为它可以使服务
