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Azure 本地三节点存储无交换机体系结构

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本文是一系列教程的一部分，该系列基于 Azure 本地基线参考体系结构。 若要使用 三节点存储无切换 设计有效地部署 Azure 本地，请务必了解基线体系结构。 此过程包括熟悉提供本地计算、存储和网络功能的物理节点的群集设计选择。 此知识可帮助你确定成功部署所需的更改。 本文中的指南也适用于 双节点存储无切换 部署，并针对物理节点数从 3 到 2 减少的情况进行必要的调整。

无存储交换机网络设计消除了存储类网络交换机连接用于存储流量的网络适配器端口的要求。 而是使用互联以太网电缆直接连接节点。 此配置通常用于零售、制造或远程办公室方案。 此配置也适用于没有或需要大量数据中心网络交换机用于存储复制流量的较小边缘用例。

此参考体系结构提供与工作负荷无关的指导和建议，用于将 Azure Local 配置为可复原的基础结构平台，以部署和管理虚拟化工作负载。 有关优化为在 Azure 本地上运行的工作负荷体系结构模式的详细信息，请参阅 Azure 本地工作负荷下的内容 导航菜单。

此体系结构是 使用存储无交换机网络设计的三节点 Azure 本地实例的起点。 应在 Azure 本地实例上部署的工作负荷应用程序进行良好架构。 此方法包括部署多个实例以实现任何关键工作负荷服务的高可用性，并实现适当的业务连续性和灾难恢复（BCDR）控制，例如常规备份和 DR 故障转移功能。 为了专注于 HCI 基础结构平台，本文有意排除这些工作负载设计方面。 有关 Azure Well-Architected 框架五大支柱的指南和建议的详细信息，请参阅Azure 本地 Well-Architected 框架服务指南。

文章布局

建筑 设计决策 Well-Architected Framework 方法
▪ 体系结构关系图
▪ 潜在用例
▪ 部署此方案
▪ 群集设计选项
▪ 网络
▪ 成本优化
▪ 性能效率

提示

GitHub 徽标 此 参考实现 介绍如何使用 ARM 模板和参数文件部署 三节点存储无交换机 Azure 本地解决方案。

建筑

关系图，显示使用无交换机存储体系结构的三节点 Azure 本地实例，并且具有用于外部连接的双 ToR 交换机。

有关这些资源的详细信息，请参阅 相关资源。

潜在的用例

使用此设计和 Azure 本地基线参考体系结构中所述的设计 来解决以下用例要求：

  • 部署和管理高度可用的（HA）虚拟化或基于容器的边缘工作负载，这些工作负载部署在单个位置，使业务关键型应用程序和服务能够以弹性、经济高效且可缩放的方式运行。

  • 无存储交换机网络设计消除了部署存储类网络交换机以连接用于存储流量的网络适配器端口的要求。

  • 可以使用存储无交换机网络设计来帮助降低与存储类网络交换机的采购和配置相关的成本，以用于存储流量，但它确实增加了物理节点中所需的网络适配器端口数。

体系结构组件

与基线参考体系结构基本保持不变的体系结构资源。 有关详细信息，请参阅用于 Azure 本地部署 平台资源和平台支持资源。

群集设计选项

确定群集设计选项时，请参阅 基线参考体系结构。 使用这些见解和 Azure 本地大小器工具 根据工作负荷要求适当缩放 Azure 本地实例。

使用无交换机存储设计时，请务必记住，三节点群集是支持的最大大小。 此限制是群集设计选择的关键考虑因素，因为必须确保工作负荷的容量要求不超过三节点群集规范的物理容量功能。 由于无法执行加载项节点手势来将存储无交换机群集扩展到三个节点之外，因此 非常重要 事先了解工作负荷容量要求并规划未来增长。 这样，就可以确保工作负荷不会超过 Azure 本地实例硬件的预期生存期的存储和计算容量。

谨慎

存储无交换机网络体系结构支持的最大群集大小为三个物理节点。 请务必在群集设计阶段考虑此限制，例如，包括工作负荷的当前和未来的增长容量要求。

网络设计

网络设计是指网络内物理和逻辑组件的总体排列。 在 Azure 本地的三节点存储无交换机配置中，三个物理节点直接连接，而无需将外部交换机用于存储流量。 这些直接链接的以太网连接通过降低复杂性来简化网络设计，因为无需在交换机上定义或应用存储服务质量和优先顺序配置。 不需要支持无丢失 RDMA 通信的技术，例如显式拥塞通知（ECN）、优先级流控制（PFC）或 RoCE v2 和 iWARP 所需的服务质量（QoS）。 但是，此配置最多支持三个节点，这意味着不能通过在部署后添加更多节点来缩放群集。

注意

此三节点存储无交换机体系结构需要 六个网络适配器端口 为所有网络意向提供冗余链接。 如果计划将 小型硬件 SKU，或者服务器机箱中的物理空间有限，则应考虑此情况。 有关详细信息，请参阅首选硬件制造商合作伙伴。

物理网络拓扑

物理网络拓扑显示节点和网络组件之间的实际物理连接。 用于三节点存储无交换机 Azure 本地部署的节点与网络组件之间的连接包括：

  • 三个节点（或服务器）：

    • 每个节点都是在 Azure Stack HCI OS 上运行的物理服务器。

    • 每个节点总共需要六个网络适配器端口：四个支持 RDMA 的存储端口和两个用于管理和计算的端口。

  • 存储流量：

    • 这三个节点中的每一个都通过用于存储的双专用物理网络适配器端口进行互连。 下图说明了此过程。

    • 存储网络适配器端口通过使用以太网电缆直接连接到每个节点，为存储流量形成完整的网格网络体系结构。

    • 此设计提供链接冗余、专用低延迟、高带宽和高吞吐量。

    • HCI 群集中的节点通过这些链接直接通信，以处理存储复制流量，也称为东西部流量。

    • 这种直接通信无需额外的网络交换机端口进行存储，并消除了在网络交换机上为 SMB 直接或 RDMA 流量应用 QoS 或 PFC 配置的要求。

    • 请咨询硬件制造商合作伙伴或网络接口卡（NIC）供应商，了解适用于无交换机互连网络配置的任何推荐 OS 驱动程序、固件版本或固件设置。

  • 双机架顶部（ToR）开关：

    • 此配置 存储流量的无交换机，但仍需要 ToR 交换机才能进行外部连接。 此连接称为南北流量，包括群集 管理 意向和工作负荷 计算 意向。

    • 从每个节点到交换机的上行使用两个网络适配器端口。 以太网电缆将这些端口连接到每个 ToR 交换机，以提供链路冗余。

    • 建议使用双 ToR 交换机为服务操作提供冗余，并为外部通信提供负载均衡。

  • 外部连接：

    • 双 ToR 交换机连接到外部网络（例如内部公司 LAN），并使用边缘边界网络设备（如防火墙或路由器）提供对所需出站 URL 的访问。

    • 这两个 ToR 交换机处理 Azure 本地实例的南北流量，包括与管理和计算意向相关的流量。

      具有无交换机存储体系结构和用于外部连接的双 ToR 交换机的三节点 Azure 本地实例的关系图。

逻辑网络拓扑

逻辑网络拓扑概述设备之间的网络数据如何流动，而不考虑其物理连接。 以下列表汇总了三节点存储无交换机 Azure 本地实例的逻辑设置：

  • 双 ToR 开关：

    • 在群集部署之前，需要为两个 ToR 网络交换机配置所需的 VLAN ID 以及管理和计算端口的最大传输单元（MTU）设置。 有关详细信息，请参阅 物理网络要求 或请求交换机硬件供应商或系统集成商（SI）合作伙伴寻求帮助。

  • Azure 本地使用 网络 ATC 服务应用网络自动化 和基于意向的网络配置。

    • 网络 ATC 旨在通过使用网络流量 意向来确保最佳网络配置和流量流。 网络 ATC 定义用于不同网络流量意向（或类型）的物理网络适配器端口，例如群集 管理、工作负荷 计算，以及群集 存储 意向。

    • 基于意向的策略通过根据 Azure 本地云部署过程的一部分指定的参数输入自动执行节点网络配置来简化网络配置要求。

  • 外部通信：

    • 当节点或工作负荷需要通过访问公司 LAN、Internet 或其他服务以外部方式进行通信时，它们使用双 ToR 交换机进行路由。 上一 物理网络拓扑 部分介绍了此过程。

    • 当两个 ToR 交换机充当第 3 层设备时，它们处理路由，并提供群集以外的边缘边界设备（例如防火墙或路由器）的连接。

    • 管理网络意向使用聚合交换机嵌入式组合（SET）虚拟接口，使群集管理 IP 地址和控制平面资源能够外部通信。

    • 对于计算网络意向，可以在 Azure 中创建一个或多个逻辑网络，其中包含环境的特定 VLAN ID。 工作负荷资源（如虚拟机（VM）使用这些 ID 授予对物理网络的访问权限。 逻辑网络使用两个物理网络适配器端口，这些端口通过使用 SET 来聚合计算和管理意向。

  • 存储流量：

IP 地址要求

若要部署具有存储互连双链接的 Azure 本地的三节点存储无交换机配置，群集基础结构平台要求至少分配 20 x 个 IP 地址。 如果使用硬件制造商合作伙伴提供的 VM 设备，或者使用微分段或软件定义的网络（SDN），则需要更多 IP 地址。 有关详细信息，请参阅 查看 Azure 本地的三节点存储参考模式 IP 要求。

设计并规划 Azure 本地 IP 地址要求时，请记住考虑到工作负荷所需的其他 IP 地址或网络范围，这些 IP 地址或网络范围超出了 Azure 本地实例和基础结构组件所需的范围。 如果计划在 Azure 本地上使用 Azure Kubernetes 服务（AKS），请参阅 azure Arc 网络要求启用的 AKS。

考虑

这些注意事项实现 Azure Well-Architected 框架的支柱，这是一组指导原则，可用于提高工作负荷的质量。 有关详细信息，请参阅 azure Well-Architected FrameworkMicrosoft。

重要

查看 Azure 本地基线参考体系结构中所述的 Well-Architected 框架注意事项。

成本优化

成本优化是研究减少不必要的开支和提高运营效率的方法。 有关详细信息，请参阅 成本优化支柱概述。

成本优化注意事项包括：

  • 无交换机群集互连与基于交换机的群集互连。 无交换机互连拓扑包括双端口之间的连接，或 冗余，每个节点中支持 RDMA 的网络适配器端口形成完整的网格。 每个节点有两个与其他节点的直接连接。 尽管此实现非常简单，但它仅在两节点或三节点群集中受支持。 具有四个或更多节点的 Azure 本地实例需要 交换 网络体系结构的存储。 可以使用此体系结构在部署后添加更多节点，这与不支持添加节点操作的存储无切换设计不同。

性能效率

性能效率是工作负荷的缩放能力，以满足用户以高效方式满足它的需求。 有关详细信息，请参阅 性能效率支柱概述。

性能效率注意事项包括：

  • 如果不重新部署群集并添加额外的网络功能（例如网络交换机、端口和电缆用于存储流量），则无法增加现有三节点存储无交换机 HCI 群集的规模（或执行加载项操作），也不能增加其他所需节点。 三个节点是存储无交换机网络设计支持的最大群集大小。 将此限制纳入群集设计阶段，以确保硬件能够支持将来的工作负荷容量增长。

部署此方案

有关如何设计、采购和部署 Azure 本地解决方案的详细信息，请参阅 Azure 本地基线参考体系结构部署此方案 部分。

使用以下部署自动化模板作为如何使用三节点存储无交换机体系结构部署 Azure Local 的示例。

提示

GitHub 徽标 部署自动化：此 参考模板 介绍如何使用 ARM 模板和参数文件部署 三节点存储无交换机 Azure 本地解决方案。

后续步骤

产品文档：

特定 Azure 服务的产品文档：

Microsoft Learn 模块：