Introduction to Harvester

混合與超融合基礎架構概念
讓我們先從現代計算的基本範疇開始討論。計算主要由三個核心範疇組成：

1. 計算：執行實際的處理流程，是完成工作的地方。
2. 儲存：用於儲存資料，這些資料可以稍後被取回進行處理。
3. 網路：用於機器之間的溝通與交流。

這些是計算的核心或基本範疇。讓我們回顧一下這些範疇隨著時間的演進，以及在計算、儲存和網路實施上的變化。

傳統架構的回顧

傳統架構中，伺服器運行應用程式並內建直接連接的儲存空間，這些伺服器透過網路互相連接。這種架構簡單且可行，但在儲存方面存在一些缺陷。例如，當應用程式需要存取另一伺服器上的資料時，效率會受到限制。這促使了將儲存空間從伺服器中分離，轉移到網路上的需求，例如使用專用檔案伺服器（如 NFS、SMB 或 NAS、SAN 系統）來提升儲存效率和冗餘性。

虛擬化的出現

隨著計算的進一步發展，我們需要更有效地利用伺服器的處理能力。虛擬化技術應運而生，將工作負載與底層硬體分離。一個伺服器現在可以運行多個虛擬機器（VMs），這提高了伺服器資源的利用率。同時，這也帶來了網路和儲存層的複雜性，特別是在大型資料中心中。

超融合架構的解決方案

超融合架構將事情簡化。它將虛擬化技術和軟體定義的存儲與網路整合到單一標準化單元，包含計算、儲存和網路。這些單元可以根據需求進行擴展，無需購買專門的硬體。

為何選擇超融合架構？

1. 簡化設計

• 單一供應商提供整合的計算單元，減少整合成本和兼容性問題。
• 所有單元標準化，降低對專業技能的依賴。

2. 彈性擴展

• 只需新增標準化單元即可擴展計算、儲存和網路能力。
• 可以從小規模開始，隨需求逐步擴展。

3. 資料保護

• 節點內建儲存冗餘，資料可自動複製，提升容錯能力。
• 支援快照、複製和備份功能，可快速恢復資料。

超融合架構的這些特性使得系統更簡單、更靈活且更具韌性，是現代企業的理想選擇。

Networking in Harvester

Harvester 網路設定

在這部分的學習目標中，您將學會以下內容：

1. 描述 Harvester 的網路概念
2. 建立、修改和刪除叢集網路與網路設定
3. 建立、修改和刪除虛擬機（VM）網路

為達成這些學習目標，主要涵蓋的主題包括：

1. Harvester 叢集網路概述
   我們將討論這些基本概念，以及 Harvester 如何運用這些概念來配置叢集中的網路。
2. 叢集網路定義、網路配置與虛擬機網路
   我們會深入探討這些元素如何相互關聯，以及如何配置它們，使其能夠被有效利用。

Harvester 叢集中的網路概述

在這裡，我們需要首先討論一些 Harvester 用於實現叢集內部網路的概念。

1. Cluster Network (叢集網路)

叢集網路是一條流量隔離的數據轉發通道，可以將其視為一個網路或一條管道，用於 Harvester 叢集和數據中心中傳輸實際的網路流量。這些管道實際承載著網路流量，這就是所謂的叢集網路。

我們將 Harvester 中一條流量隔離的轉發路徑上的設備、鏈路和配置的總和抽象為一個叢集網路。

在上述情況下，會有兩個叢集網路，分別對應於兩條流量隔離的轉發路徑。

2. Network Config (網路配置)

網路配置定義了叢集節點如何連接到叢集網路。例如，指定用於連接這些網路管道的網路介面，以及在多個網路介面需要連接到同一條管道時應使用的綁定類型。簡言之，網路配置決定了叢集節點如何連接到實際的叢集網路。

3. VM Network (虛擬機網路)

虛擬機網路是供虛擬機連接和通信使用的網路，這些網路與叢集網路相關聯。

概念圖解

以下是一個完整的 Harvester 叢集圖例，包括多個節點、網路、虛擬網路和虛擬機。我們將前述概念應用到此圖中以更直觀地理解。

1. 叢集網路：
   叢集網路是承載網路流量的管道。舉例來說，上方的網路交換機與管理網路相關，下方的交換機與叢集節點相連。這些管道可以是實體的（例如交換機）或虛擬的（例如 VLAN）。

2. 網路配置：
   網路配置顯示了各節點如何連接到叢集網路。不同節點可能有不同的網路介面名稱和連接方式，因此需要在 Kubernetes 的編排層定義這些連接。如果所有節點的配置相同，可以共用一個網路配置；否則需要為每個節點定義單獨的網路配置。

3. 虛擬機網路：
   虛擬機網路允許虛擬機彼此通信，或與外部世界通信。這些網路通常是 VLAN，但也可以是未標記的網路（untagged network）。虛擬機網路的流量會通過叢集網路傳輸，而不是通過網路配置。

管理網路

管理網路是叢集部署時由 Canal CNI 自動創建的，用於叢集節點之間的通信及管理操作。理論上，虛擬機也可以通過 Kubernetes 服務對象連接到管理網路，但實務上不常見。更好的做法是使用虛擬機網路來進行通信。

VLAN 主幹網路

VLAN 主幹網路是一種專用於虛擬機流量的叢集網路。節點與交換機的連接埠設置為主幹埠，允許多個 VLAN 流量通過而不過濾。這樣，虛擬機網路流量可以高效且隔離地傳輸。

虛擬機網路細節

虛擬機網路是虛擬機之間以及與外部通信的主要方式，通常以 VLAN 實現。若環境有限，也可以與管理網路共用，但最佳實踐是將虛擬機流量隔離到專用的叢集網路中。