IBM PureApplication System一個盒裝雲計算系統

IBM PureApplication System（W1500 和 W1700 v1.0 及 v1.1）是一個盒裝雲計算系統，配有用來在雲中部署和執行工作負載的硬體和軟體，擁有將私有雲環境添加到企業資料中心所需的一切功能。 本文將概述 PureApplication System 中包含的硬體，並使用系統主控台來查看各個元件。

本文是由三篇文章組成的文章系列的第 1 部分，該文章系列將介紹 PureApplication System 為了託管應用程式運行時環境而提供的硬體和軟體基礎：

硬體：您正在閱讀的這篇文章介紹了組成 PureApplication System 的硬體。 虛擬化硬體：在 IBM PureApplication System 中使用基礎架構即服務的最佳實踐 會向您介紹 PureApplication System 如何虛擬化其硬體，從而實現基礎架構即服務 (IaaS)。 運行時環境：在 IBM PureApplication System 中管理應用程式運行時環境 介紹了 PureApplication System 中的虛擬化硬體如何用於實現工作負載所部屬到的應用程式運行時環境。

每篇文章都以前一篇文章為基礎，以便全面地解釋這一基礎知識。

PureApplication System 的類型

PureApplication System 目前有四種類型：

W1500 Small Rack：矮機架 W1500，配備 32、64、96 或者 128 個 Intel® CPU 核心。 W1500 Large Rack：高機架 W1500，配備 64、96、128、160、192、224、384 或者 608 個 Intel CPU 核心。 W1700 Small Rack：矮機架 W1700，配備 32、64、96 或者 128 個 Power® CPU 核心。 W1700 Large Rack：高機架 W1700，配備 64、96、128、160、192、224、384 或者 608 個 Power CPU 核心。

表 1 顯示了這些硬體類型的快速比較。 表 1 中的管理節點縮寫如下面所示：

PSM：PureSystems Manager VSM：Virtualization System Manager FSM：PureFlex System Manager

表 1. PureApplication System 硬體分類

  W1500 小機架 W1700 小機架 W1500 大機架 W1700 大機架 機架 25U - 1.3 M 19" 25U - 1.3 M 19" 42U - 2.0 M 19" 42U - 2.0 M 19" 節點主機殼 1 個 Flex 主機殼 1 個 Flex 主機殼 3 個 Flex 主機殼 3 個 Flex 主機殼 處理器 Intel Xeon E5-2670 8 核 POWER7+ 8 核 Intel Xeon E5-2670 8 核 POWER7+ 8 核 計算 節點 2、4、6 或者 8 2、3 或者 4 4、6、8、10、12、14、24 或者 38 2、3、4、5、6、7、12 或者 19 CPU 核心 32、64、96 或者 128 32、64、96 或者 128 64、96、128、160、1 92、224、384 或者 608 64、96、128、160、192、224、384 或者 608 記憶體 0.5、1.0、1.5 或者 2.0 TB RAM 0.5、1.0、1.5 或者 2.0 TB RAM 1.0、1.5、2.0、2.5、 3.0、3.5、6.0 或者 9.5 TB RAM 1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、6.0 或者 9.5 TB RAM 存儲節點 1 個 V7000 控制器


1 個 V7000 擴展 1 個 V7000 控制器


1 個 V7000 擴展 2 個 V7000 控制器


2 個 V7000 擴展 2 個 V7000 控制器


2 個 V7000 擴展 存儲磁碟機 6 個 400 GB SSD


40 個 600 GB HDD 6 個 400 GB SSD


40 個 600 GB HDD 16 個 400 GB SSD


80 個 600 GB HDD 16 個 400 GB SSD


80 個 600 GB HDD 存儲容量 2.4 TB SSD


24.0 TB HDD 2.4 TB SSD


24.0 TB HDD 6.4 TB SSD


48.0 TB HDD 6.4 TB SSD


48.0 TB HDD 管理節點 2 個 PSM


2 個 VSM 2 個 PSM


2 個 FSM 2 個 PSM


2 個 VSM 2 個 PSM


2 個 FSM 網路 2 個 IBM RackSwitch 64 埠 10 Gb 乙太網交換器 電源 4 個 配電單元 (PDU)

每個型號在其類型內都是可升級的，最大可分別升級至 W1500-128、W1700-128、W1500-608 和 W1700-608。 無需斷電即可執行升級。

系統硬體

讓我們首先來探討一下整個 PureApplication System 機架中適用于每個系統類型的硬體。

基礎架構圖

您可以在集成主控台中查看特定 PureApplication System 中的硬體即時視圖。 為此，請打開 Infrastructure Map。 選擇 System Console > Hardware > Infrastructure Map，如圖 1 所示。 要訪問 Hardware 功能表，需要為使用者授予 Hardware administration 角色，如 Managing administrative access in IBM PureApplication System 中所述。

圖 1. 系統硬體功能表

Infrastructure Map 可視作一個互動式圖片，如圖 2 所示，並可作為元件的層級樹狀結構。

圖 2. W1500-96 Infrastructure Map - 圖形視圖

硬體基礎架構

與圖 2 中所示的 Infrastructure Map 圖形視圖類似，圖 3 演示了 W1500 Large Rack 系統機架中的硬體元件佈局。

圖 3. IBM PureApplication System W1500-608 硬體

如 Infrastructure Map 和圖 3 中所示，W1500 Large Rack 系統是一個大機架（一個 42U 機櫃，高 2.015 米，寬 644 毫米，縱深 1100 毫米，全負荷情況下總重 1088 千克），從上到下包含以下 主要元件：

位於頂部的機架交換器 (ToR)：這是一對 IBM System Networking RackSwitch™ G8264 64 埠 10 Gb 乙太網交換器。 要查看這些資訊，請轉至 System Console > Hardware > Network Devices。 網路設備頁面還列出了各個主機殼的網路和 SAN 交換器。 要查看網路設定的詳細資訊，請轉至 System Console > System > Customer Network Configuration。 存儲節點：這是一對 IBM Storwize® V7000 存儲單元，每個單元都是一個控制器節點與一個擴展節點的配對，並與一個將兩個單元作為單個 SAN 進行管理的控制器聚合。 要想查看這些資訊，請轉至 System Console > Hardware > Storage Devices。 Flex 主機殼：系統包含三個 IBM Flex System™ Enterprise Chassis Type 7893 主機殼，高度均為 10U（編號為 3、2 和 1，編號 1 的主機殼位於底部）。 主機殼相當於計算節點的擴展插口。 將計算節點放入主機殼就像將抽屜放入檔櫃一樣。 在將節點插入到托架時，節點中的相應連接器和托架就會組合在一起。 這一設計有助於在系統運行期間更換計算節點。 要想查看這些資訊，請轉至 System Console > Hardware > Flex Chassis。 服務筆記本電腦：一台連接到系統的筆記本電腦被存放在機架中編號為 2 和 3 的主機殼之間的一個 1U 抽屜中。 IBM 用它來管理系統。 配電單元 (PDU)：機架包含四個 PDU，分別插在外部電源上。 這幾個單元依次將電源分配到主機殼的電源模組、交換器和存儲節點。

每個 Flex 主機殼都包含幾個元件：

計算節點：每個主機殼包含十四個計算節點托架，分七行兩列排列。 每個托架都支援一個 Intel 計算節點。 如果使用的是 W1700，那麼兩個並列的托架能夠支援一個 Power 計算節點。 參見 圖 4。 要查看系統的計算節點，請轉至 System Console > Hardware > Compute Nodes。 管理節點：Chassis 1 和 Chassis 2 各使用兩個托架來託管管理節點： Virtualization System Manager (VSM)：在節點托架 1 中託管，管理計算節點的虛擬機器管理程式。 如果使用的是 W1700，那麼該節點就是 PureFlex System Manager (FSM)。 參閱 圖 4 和 管理節點 一節。 PureSystems Manager (PSM)：託管在節點托架 2 中，它託管了 IBM Workload Deployer (IWD)。 要查看系統的管理節點，請轉至 System Console > Hardware > Management Nodes。 網路交換器：每個主機殼包含一對 66 埠 IBM Flex System Fabric EN4093 10Gb Scalable Switch 乙太網交換器，用於連接它的計算節點。 主機殼交換器通過一個 40 Gbps 乙太網主幹（4 個 10 GB 乙太網電纜）連接到頂部機架交換器。 SAN 交換器：每個主機殼包含一對 48 埠的 IBM Flex System FC5022 16Gb SAN Scalable Switch 光纖通道交換器，用於將其計算節點連接到系統的共用存儲。 要查看主機殼的網路和 SAN 交換器，請轉至 System Console > Hardware > Network Devices。 電源模組：每個主機殼包含 6 個電源，每側 3 個。 電源是冗余提供的，所以即使一個電源模組失效，也能保持主機殼及其計算節點繼續工作。 繼續冷卻設備：這些設備是 10 個用於控制硬體溫度的風扇。

Power 型號

W1700 Large Rack 中的硬體與對應的 W1500 類型主機殼中的硬體非常相似。 圖 4 顯示了 W1700 Large Rack 系統機架中的硬體元件佈局。

圖 4. IBM PureApplication System W1700-608 硬體

這個硬體與 W1500 Large Rack 中的硬體非常相似，主要區別是 W1700 包含 Power 計算節點，而不是 Intel 計算節點。 與 Intel 計算節點相比，Power 計算節點包含兩倍多的核心以及兩倍多的記憶體。 放置該硬體的盒子是兩倍寬，所以它佔用主機殼中的兩個水準托架，這樣每個主機殼會支援一半的 Power 計算節點。 除了計算節點外，存儲和網路也是相同的。

另一個區別是，虛擬化管理節點是 PureFlex System Manager (FSM)，而不是 Virtualization System Manager (VSM)。

較小的機架

W1500 Small Rack 中的這個硬體是 W1500 Large Rack 中的硬體的一個子集。 圖 5 顯示了 W1500 Small Rack 系統機架中的硬體元件佈局。

圖 5. IBM PureApplication System W1500-64 硬體

如圖 5 所示，W1500 Small Rack 是一個小機架（25U 機櫃，高 1.267 米，寬 605 毫米，縱深 997 毫米，全負荷狀態下重量為 385 千克），包含與較大的同類機架相同的主要元件類型：

2 個頂部機架交換器 1 個服務筆記本電腦 4 個電源模組 1 個存儲單元（一個控制器/擴展對） 1 個 Flex 主機殼： 4 個管理節點 多達 10 個計算節點的托架

這個硬體與 W1500 Large Rack 中的硬體非常相似，但略有不同：

較矮，略窄于機櫃（25U 而不是 42U） 1 個主機殼，而不是三個 最多 10 個計算節點 1 個存儲單元，而不是兩個 4 個電源模組，水準堆放在存儲和服務筆記本之間

所有 W1500 中的計算節點都是相同的，並且存儲和聯網的方式也是相同的。

W1700 Small Rack 中的硬體（即 Power 小機架）與 W1500 Small Rack 中的硬體（即 Intel 小機架）非常類似。 主要區別是不包含 Intel 計算節點，單個主機殼的空間可存放最多 5 個 Power 計算節點。

硬體彈性

系統硬體的基本主題就是，為了實現彈性，各個節點往往是冗余的，以避免出現單點故障。 系統不僅包含多個計算節點，還包含兩對管理節點、兩個系統網路交換器、兩個存儲單元，以及四個 PDU。 Large Rack 主機殼系統包含三個 Flex 主機殼。 每個主機殼包含一對網路交換器、一對 SAN 交換器和六個電源。 計算節點中的網路和 SAN 配接器有多個埠，用於增加頻寬和彈性。

硬體還將系統的管理和使用者工作負載隔離開。 管理節點 - PureSystems™ Manager 和 Virtualization System Manager 或 PureFlex™ System Manager - 都託管在其自身的計算節點中。 這會將它們和使用者工作負載隔離開，這樣，系統管理功能就可以在自己的專用硬體中運行。 這樣做還消除了標準計算節點的大多數管理開銷，使其資源可以專供使用者工作負載使用。 如果出現故障，有兩對管理節點應對故障，其中一對處於待命狀態，是另一對的備用。

系統元件

讓我們更詳細地探討一下各個硬體元件。

W1500 計算節點

計算節點通常也稱為集成技術元素 (ITE)，有時也被稱為 「刀片」，專指那些尚未被專門化為管理節點的節點，計算節點是非常小巧的電腦。 W1500 系統包含許多 Intel 計算節點，特別是 IBM Flex System x240 計算節點，這些節點各自包含以下元件：

CPU：一個 Intel 計算節點包含一個雙處理器、16 核晶片組。 這些晶片是兩個 8 核 2.6 GHz Intel® Xeon® E5-2670 115W 處理器，一共有 16 個物理核心，虛擬機器管理程式將其用作 32 個邏輯核心（也就是說，虛擬機器管理程式能夠在這 16 個核心中運行 32 個併發執行緒）。 在這 32 個邏輯核心中，28 個核心可供使用者工作負載使用。 記憶體：一個 Intel 計算節點包含 256 GB 的 RAM：8 2x16 GB、1333 MHz、DDR3、LP RDIMMS (1.35 V)。 存儲：計算節點的 SAN 介面卡是一個 IBM Flex System FC3172 2-port 8 GB FC Adapter 光纖通道配接器。 節點還包含兩個 250 GB 2.5 英寸的硬碟磁碟機，它們往往不被系統採用，常被忽略。 網路：計算節點的網路介面卡是一個 4 埠的 IBM Flex System CN4054 10 GB Virtual Fabric Adapter 乙太網配接器。 外殼：Intel 計算節點的外殼只有一半的寬度，這意味著每個計算節點能夠放置到單個主機殼托架上，而且兩個計算節點能夠能夠並排放置在連續的托架上（參見 圖 3 和 圖 5）。

圖 6 說明了計算節點中的這些元件。

圖 6. 計算節點元件

W1700 計算節點

W1700 系統包含許多 Power 計算節點，特別是 IBM Flex System p460 計算節點，它包含以下元件：

CPU：Power 計算節點包含一個四核處理器，32 核晶片組。 這些晶片是四個 8 核 3.61 GHz POWER7+ 處理器，一共有 32 個物理核心，虛擬機器管理程式將它們用作 128 個邏輯核心（也就是說，128 個併發執行緒）。 在這 128 個邏輯核心中，116 個核心課用於使用者工作負載。 記憶體：Power 計算節點包含 512 GB 的 RAM：16 2x16 GB、1066 MHz、DDR3、LP RDIMMS (1.35 V)。 存儲：這和 Intel 計算節點中包含的配接器相同，但它包含兩個配接器。 計算節點的 SAN 介面卡是兩個 IBM Flex System FC3172 2-port 8 GB FC Adapter 光纖通道配接器。 節點還包含兩個 250 GB 2.5 英寸的硬碟磁碟機，它們往往不被系統採用，常被忽略。 網路：這和 Intel 計算節點張包含的配接器類似，但它包含兩個配接器。 計算節點的網路介面卡是兩個 IBM Flex System EN4054 4-port 10 GB 乙太網配接器。 外殼：Power 計算節點的外殼是全寬度，這意味著它是 Intel 計算節點的兩倍寬。 每個 Power 計算節點佔用一對水準放置的主機殼托架（參見圖 4）。

與 W1500 計算節點相比，W1700 計算節點包含其兩倍的核心和記憶體。 由於在體積上也是兩倍，所以機架支援一半的數量。

每個計算節點都可以訪問所有計算節點共用的系統資源：存儲和網路。

共用資源：存儲

PureApplication System 高機架提供 6.4 TB 的固態磁碟機 (SSD) 存儲，以及 48 TB 的硬碟磁碟機 (HDD) 存儲；其中，4.8 TB 和 43.2 TB 是可用的：

這個儲存體被放置在由兩個 IBM Storwize V7000 存儲單元組成的集群中。 每個單元包含一個與擴展節點配對的控制器節點（也稱為附件）。 每個節點包含兩個節點容器，被配置為活動/備用容器。 活動的容器控制了對節點存儲的訪問。 四個聯合節點中的磁片是 16 * 400 GB 2.5" SSD 和 80 * 600 GB 2.5" HDD。 控制器包括 IBM System Storage® Easy Tier® 存儲管理系統軟體。 存儲被組織成獨立磁碟容錯陣列 (RAID)，其中 5 個陣列用於冗余。 每個存儲單元包含 40 個 HDD 和 8 個 SSD。 在 40 個 HDD 中，一個作為熱備件預留，餘下的 39 個硬碟被組織到三個由 13 個磁片組成的陣列中，其中包括 12 個數據段和 1 個同位段的條帶。 8 個 SDD 是一個熱備件，以及由 7 個磁片組成的陣列，其中包括 6 個數據段和 1 個同位段的條帶。 計算節點通過 2 埠的 8 GB 光纖通道配接器訪問作為 SAN 的儲存體。

共用資源：網路

PureApplication System 的內部物理網路通過兩個頂部機架交換器 (ToR)、兩個 IBM System Networking RackSwitch G8264 64 埠的乙太網交換器來訪問， 其中交換器和外部網路之間的最大頻寬為 320 Gbps。 它們的配置顯示在 Customer Network Configuration 頁面上（請轉至System Console > System > Customer Network Configuration）。 以下是埠的使用方法：

每個交換器上的埠 41-56（一共 16 個埠）用於連接資料中心網路： 每個埠都是 10/1 GB 乙太網。 內置的連接器類型是銅線，但是每個埠也可以和光纖連接器相連，或者直接接入連接 (DAC)。 兩個交換器中的各對埠應該是鏈路聚合的，以實現高可用性。 埠 63（在任一交換器上）連接服務筆記本電腦，IBM 也用這個埠來引導和管理系統。 埠 64（鏈路聚合）是管理 LAN 埠。 系統交換器上的其他埠提供了用於應用程式和管理網路的三個機架的網路交換器之間的乙太網連接，並相互連接兩個 ToR 交換器。

管理節點

PureSystems Manager (PSM) 不僅託管了可以部署模式的 Workload Deployer，還託管了系統的管理服務。 這些服務可通過以下三個介面進行訪問：

主控台：集成主控台，一個 Web GUI。 REST API：具象狀態傳輸應用程式開發介面。 CLI：命令列介面。

這些介面通過其 IP 位址來訪問 PSM，該位址是 Customer Network Configuration 頁面上顯示的浮動管理 IP 位址（System Console > System > Customer Network Configuration）。 在這個 IP 位址上打開 Web 瀏覽器將會打開系統的集成主控台。

虛擬化管理節點 - Virtualization System Manager（VSM，位於 W1500 上）和 PureFlex System Manager（FSM，位於 W1700 上） - 管理虛擬機器管理程式。 W1500 和 W1700 上的虛擬機器管理程式管理相同，但在這兩種型號上的工作方式略有不同。 兩種型號的不同晶片組、Intel® 與 Power 運行不同的虛擬機器管理程式軟體：VMware 與 PowerVM。 VSM 和 FSM 運行相同的硬體，但分別運行不同的虛擬機器管理程式管理軟體 VMware vCenter 與 PowerVM。

表 2 總結了兩種虛擬化管理節點類型中的區別。

表 2. 虛擬化管理節點對比

W1500 Intel W1700 Power 處理器 Intel Xeon POWER7+ 虛擬機器管理程式軟體 VMware vSphere Hypervisor (ESXi) IBM PowerVM 虛擬化管理節點 Virtualizati on System Manager (VSM) PureFlex System Manager (FSM) 虛擬機器管理程式管理軟體 VMware vCenter Server PowerVM VMControl

儘管存在這些差異，但是 PureSystems Manager (PSM) 在兩種型號中使用該虛擬機器管理程式管理軟體的方式相同。

Management LAN 埠

管理 LAN 埠使管理員能夠連接到 PureSystems Manager (PSM)，包括集成主控台。 Customer Network Configuration 頁面指定了管理埠，該埠始終為頂部機架上的埠 64（鏈路聚合）。 這個管理埠是客戶管理網路的一員，在表 3 中列出。 頂部機架交換器配置有 VLAN ID，用於 Aggregate Port 64 配置的 VLAN 域中的客戶管理網路。

表 3. 客戶管理網路

名稱 網路名稱 VLAN ID 客戶管理 CUSTMGMT 指定客戶

這個客戶管理網路可使用網路系統管理員指定的任何可用 VLAN ID。 VLAN 需要在外部網路上進行定義來支援管理員訪問 PSM。

管理網路

系統需要三個 VLAN 來從內部管理其元件。 Customer Network Configuration 將其作為 Internal Network VLAN 列出。 每個管理 VLAN 也在 Virtual Networks 頁面上與其他 VLAN 一起列出（System Console > Hardware > Virtual Network）。 表 4 列出了這些管理 VLAN。

表 4. 管理網路

名稱 網路名稱 VLAN ID 移動性 VMOTION 1358 主控台 CONSOLE 3201 管理 MERION 4091

為了確保這三個 VLAN ID 在網路上是惟一的，應該在網路上保留它們，讓其他所有 VLAN 都不會使用它們。 至少，具有這些 ID 的網路 VLAN 將無法連接到系統，因為頂部機架交換器會阻塞流量。

除了這些系統範圍內的管理網路外，每個雲組（PureApplication System 的虛擬化特性）還需要自己的管理 VLAN。 這些 VLAN ID 也應進行保留，或者至少將由頂部機架交換器進行阻塞。

應用程式網路

Customer Network Configuration 頁面還使管理員能夠定義 VLAN，客戶工作負載將用其來彼此通信，並將每個應用程式 VLAN 與頂部機架交換器中的埠或鏈路聚合關聯。 當添加或刪除交換器中已配置的 VLAN 時，系統會花幾分鐘時間來重新配置其頂部機架和網路交換器，然後，系統將識別 VLAN 更改。

這些應用程式 VLAN 必須在網路上進行定義，以支援不在系統上運行的部分應用程式（例如，用戶端 GUI 和企業資料庫）與在系統上作為工作負載運行的部分應用程式之間的通信。

結束語

本文回顧了 PureApplication System 中包含的硬體。 介紹了主要的硬體元件，描述了各個元件的詳細資訊和關係，並展示了如何在集成主控台中找到它們。 瞭解了這些資訊之後，您現在就對 PureApplication System 中的硬體有了更高的理解。