淺談“云”中的超融合

吳明虎 張惟

摘 要：隨著“大數據時代”的來臨，To B市場已經成為兵家必爭之地。然而， IT潮流背后有著一種必然，這種必然就是產業的更新換代。“超融合”作為支持并推動“云計算”發展的主力軍，從計算，存儲，網絡，可用性和安全等各個方面，推動了軟件定義數據中心的發展。

本文以從什么是超融合；超融合的發展由來；超融合的特征；超融合的優勢、應用及現狀；從計算，存儲，網絡，安全等多維度分析超融合以及我們應該如何“超融合”應對超融合帶來的顛覆等方面，全面闡述了超融合給我們帶來的機遇。

關鍵詞：云計算；超融合；軟件定義數據中心

“大數據”“云計算”的到來，潛移默化的給企業級服務市場帶來了各方面的改變。伴隨著IT產業的升級，“超融合”，逐漸成為被大眾追捧的話題。

一、“超融合”的演變過程

（一）20世紀60年代的數據中心

商用計算機的大量應用開始于20世紀60年代，其中最具代表性的主機（Mainfarame）系列，采用一體化設計。一臺計算機有專門的空間，配套設施，人員服務。

（二）20世紀80年代的數據中心

20世紀80年代，大規模相對廉價的微型計算機出現了。越來越多的微型計算機被部署在政府，公司，醫院，學校……成批的計算機被堆疊在專用的數據中心，用廉價的網絡設備互聯。

（三）21世紀初的數據中心

進入21世紀，互聯網普及，公司的運營對IT設施的依賴性越來越高——需要不間斷運行的服務器支撐公司的業務。

然而，每家公司都自行構建這樣一套基礎架構實在是太不劃算，于是IDC（數據中心）開始誕生。數據中心之間由運營商提供的高速網絡相互連接，跨數據中心的計算開始出現，數據中心解決方案“超融合”應運而生。

二、淺談“超融合”的方方面面

傳統的IT架構帶來了新的難題，比如：基礎架構利用率低、關鍵應用故障、災難保護不足以及IT 管理成本不斷提高等問題，新的IT架構應運而生。

（一）“超融合”優勢

超融合的發展歷程分階段進行，首先是計算虛擬化和存儲虛擬化融合；其次是計算，存儲，網絡融合；最后是計算，存儲，網絡，安全的融合。

1.軟件定義計算

①什么是軟件定義計算？

對于計算來說，計算能力需要從硬件平臺上抽象出來，讓計算資源脫離硬件的限制，形成資源池。計算資源還需要能夠在軟件定義數據中心范圍內遷移，這樣才能動態調整負載。目前能夠實現這些需求的，仍非虛擬化莫屬。

②什么是虛擬化？

虛擬化通過虛擬化技術將一臺計算機虛擬為多臺邏輯計算機，使用軟件的方法重新定義劃分IT資源，可以實現IT資源的動態分配、靈活調度、跨域共享。

隨著時間的推移，“虛擬化”一詞的內涵已經擴展到對硬件平臺，操作系統，存儲設備與計算機網絡資源的抽象，定義與資源的重新整合。

2.軟件定義存儲

①什么是軟件定義存儲？

軟件定義存儲（Software-Defined Storage，SDS）是SDDC（軟件定義數據中心）的核心部分。有別于傳統存儲管理模式，SDS提出了新的存儲管理模式，使其能夠滿足軟件定義數據中心以及云計算平臺對存儲提出的全新需求。

②傳統存儲面臨的挑戰。

傳統數據中心，存儲類型大致分為：Internal Disk（服務器內置磁盤）， DAS（直接附加存儲），SAN（存儲區域網絡）及NAS（網絡附加存儲）。

對于服務器內置存儲和DAS來說，單一磁盤或陣列的容量與性能都是有限的，而且也很難對其進行擴展。對于SAN和NAS來說，目前的解決方案首先存在一個供應商綁定的問題。與服務器的商業化趨勢不同，存儲產品的操作系統相對封閉。不僅不同供應商之間的系統互不兼容，而且一家供應商的不同產品系列之間也不具有互操作性。

另外，一些新的需求也開始出現，例如對多租戶模式的支持，云規模的服務支持，動態定制的數據服務以及直接服務虛擬網絡的應用等。這些需求不是通過對現有存儲架構的簡單修修補補就可以滿足的。

③軟件定義存儲的宗旨及解決方案。

在這樣的背景下，一種新的存儲管理模式開始出現。這就是軟件定義存儲（SDS）。軟件定義存儲旨在通過如下方式，開辟了新的存儲世界：

把數據中心里所有物理的存儲設備轉化為一個統一，虛擬，共享的存儲資源池。其中存儲設備包括專業SAN/NAS存儲產品，也包括內置存儲和DAS。這些存儲設備可以是同構的，也可以是異構的，來自不同廠商。

把數據服務從存儲設備中獨立出來，使得跨存儲設備的數據服務成為可能，讓存儲成為一種動態的可編程資源軟件定義網絡。

①什么是軟件定義網絡？

軟件定義網絡（Software-Defined Networking，SDN）意味著網絡的優化和高效的管理，可以利用SDN提高網絡的智能性和管控能力，大幅降低網絡建設與運維成本。

②軟件定義網絡緣何興起？

數據中心作為企業IT資源的集中地，為企業和用戶的業務提供IT支持，是數據計算，存儲，網絡傳輸的中心。網絡作為提供數據交換的重要模塊，是數據中心重最為核心的基礎設施之一，并且直接關系到數據中心的性能，規模，可擴展性和管理性。

3.高可用性與安全

①什么是高可用？

高可用性是（High Availability）通常來描述一個系統的穩定性和高效性，是指經過專門的設計，減少中斷時間，保持其服務的高度可用性。

傳統的高可用性系統設計通常與操作系統和應用程序都存在比較緊密的耦合，需要復雜的部署和配置管理。在軟件定義數據中心（SDDC）平臺相對于傳統的高可用性系統設計相比，簡潔明了。更加具有良好的可擴展性，可靠性和易用性。

②網絡安全方面的挑戰。

軟件定義數據中心（SDDC）比傳統數據中心面臨更多安全方面的挑戰：

大數據技術帶來的邊界模糊化、網絡虛擬化的特點，分布式的數據存儲模式，多租戶共享資源的應用模式等，使得統一的安全威脅和安全弱點管理變得不可能，傳統的安全解決方案不能解決新的威脅。

③超融合從容應對高可用和網絡安全。

超融合架構大幅提升了計算能力，依托其底層分布式存儲，可實現數據容災功能，同時使云計算硬件成本大幅降低。超融合的核心分布在存儲、計算和網絡上，不但解決計算的問題，同時底層的分布式存儲又是一個天然數據容災系統。數據的副本機制、切片算法使得當系統一個或多個節點在硬件損毀、掉電等情況下，應用不會中斷，數據也不會丟失。

超融合讓IT人員，用更少的錢，更少的精力來搭建私有云（或者公有云，混合云）建設，讓維護更加方便、業務更加可靠、數據更加安全。

（二）“超融合”的發展現狀

1.用戶需求驅動“超融合”的演化

數據中心在云與大數據的年代面臨的諸多挑戰，傳統數據中心的計算，存儲，網絡，安全，管理都已無法應對日常變化的用戶需求。在這種四面楚歌的情況下，以超融合架構的軟件定義數據中心，讓管理員不踏足機房，就能夠如同指揮千軍萬馬一般調動成千上萬的虛擬機配置數據庫，文件服務，活動目錄等，甚至可以進一步，自動部署成熟的用戶程序提供給用戶使用。

2.“超融合”的發展現狀

隨著用戶近年對“超融合”應用需求的增長，2016年9月30日，硅谷獨角獸Nutanix終于上市，且以131.25%的首日漲幅成為今年新高，并與戴爾、聯想達成了戰略合作。近些年各大廠商也相繼推出自己的超融合產品

三、“超融合”市場的競爭格局

從IDC到SDDC（軟件定義數據中心）；從傳統IT架構到超融合；盡管市場仍處于超融合應用的起步階段，但自進入中國市場伊始，超融合的發展之勢便風起云涌。目前，超融合架構正快速應用于眾多行業客戶；未來，超融合的市場容量將達到數千億級別。

（一）超融合對To B市場帶來的顛覆

在沒有超融合之前，用戶每年需要耗費數十萬元買存儲，超融合的出現，使用戶巨資購買存儲的時代成為過去。

超融合是技術架構的革命。在上一代云計算架構中，100TB存儲支持15臺虛擬機的計算規模，硬件成本往往超過100萬元；超融合云計算只需要3臺X86服務器就能做到，存儲硬件成本不到20萬，且數據更安全、業務更可靠。

（二）“超融合”市場下的派系之爭

To B市場的超融合是IaaS的架構，在超融合出現之前，就IaaS（基礎設施即服務）領域，中國IT企業很難與外國公司競爭。比如數據庫領域，一說起這個領域，大家都知道IBM，Oracle；中國幾乎沒有能與之抗衡的廠商。但超融合之后，這種情況得以改變。虛擬化云計算時代亦是如此。

目前進入“超融合”領域的玩家有Dell、聯想、Nutanix、Vmware、華為、華三、深信服等眾多國內外頂級高手對決。主要分為“硬件派”和“軟件派”兩大派系。

“硬件派”廠商是以硬件的研發生產制造為主，在云計算時代為了更好的匹配客戶需求，成立新的部門向軟件轉型，但由于技術沉淀和積累問題，軟件的主要目的還是推動硬件的銷售，實現軟硬件捆綁型解決方案。

“軟件派“天生就是做軟件的，所有在市面上看到與其相關的硬件盒子不是代工就是找第三方合作伙伴聯合出品的。有大量的軟件基因和技術沉淀，轉型快，產品成熟度高，優化好，并且能夠短時間內降低客戶成本。

（三）“硬件派”和“軟件派”競爭分析

在國內市場上，“硬件派”主要以華為、華三為領軍廠商。“軟件派”主要是Nutanix和Vmware為主。

1.硬件派

①華三。華三是新IT基礎架構的領導者，提供硬件、新網絡、vStor、iMC全方位解決方案。

方案組件中：新網絡解決方案（包含VxLAN、SDN功能的軟硬件交換機：125x，98，68，1020v）統一基礎架構系統（UIS：UIS Cell，UIS Pack）融合虛擬化系統（CAS，NFV，vStor）硬件基礎架構平臺（UIS刀片、UIS機架、P5730、P80003PAR）管理架構（iMC、CSM、第三方OpenStack平臺），雖然華三整體解決方案中有很大優勢，但對于用戶來說，華三的解決方案中也存有一些劣勢，比如網絡中需要增加SDN控制器和SDN交換機、NFV設備安裝部署限制較多、CAS運維管理界面復雜。

②華為。華為構建業務驅動的云數據中心SDDC2，的優勢在于簡單（高度融合、統一管理、部署時間短）、敏捷（高可擴展性、按需擴展、自動配置）、高效（適用于不同場景解決方案、高性價比大內存解決方案）。劣勢在于：方案技術陳舊（5.0版本內核還是XEN、網絡還再用TRILL）、部分功能缺失（NFV功能缺失、網絡虛擬化功能太弱）、兼容擴容不佳（軟硬件融合不好、存儲虛擬化擴容不靈活）

2.軟件派

①Nutanix。Nutanix作為超融合領域的領導者，提供整體解決方案，存儲就在服務器里，擁有獨立計算和存儲節點。但是專注在存儲虛擬化領域，沒有網絡存儲虛擬化、SDN和NFV的概念，搭建在vSphere或其他虛擬化平臺上客戶群體比較單一。

②Vmware。Vmware作為云計算和虛擬化的標桿，同樣提供整體解決方案。在基礎架構硬件部分，Vmware建立合作伙伴生態鏈，與DELL、HP、VCE等廠商建立深度合作。

服務器虛擬化方面，有：vSphere Ent +、vCenter Server STD。網絡虛擬化：NSX。存儲虛擬化：vSAN。自動化部署：vRealize Automation ADV。管理：EVO Manager、vRealize Log Insight、vRealize Opt Mgt ADV；劣勢在于：要求版本過高（vSphere5.5 Ent+版本、各種ADV版本）、投資成本巨大（高級版本價格高，功能模塊獨立收費）、本地服務欠缺（本地響應過慢、定制需求無法實現）。

（四）如何應對超融合帶來的機遇與挑戰

在廠商之間競爭加劇的情況下，由此可見，“超融合”已大勢所趨，成為弄潮兒。在這樣的情況下，我們每一個IT人，需要做的就是迎接新技術，努力工作，在現有的行業軟件領域里更加深入發展，擴大企業自身擅長的其他領域和影響力。

參考文獻：

[1]王盈.超融合讓云計算回歸本質.軟件IDC圈，2016（08）.

作者簡介：吳明虎（1972），男，漢族，北京人，碩士，副研究員，研究方向：衛生信息化，遠程醫學，IT管理；張惟（1982），男，漢族，北京人，本科，助理研究員，研究方向：遠程醫療，IT管理。