淺談“云”中的超融合

吳明虎 張惟

摘 要：隨著“大數(shù)據(jù)時代”的來臨，To B市場已經(jīng)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(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代。“超融合”作為支持并推動“云計算”發(fā)展的主力軍，從計算，存儲，網(wǎng)絡(luò)，可用性和安全等各個方面，推動了軟件定義數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。

本文以從什么是超融合；超融合的發(fā)展由來；超融合的特征；超融合的優(yōu)勢、應(yīng)用及現(xiàn)狀；從計算，存儲，網(wǎng)絡(luò)，安全等多維度分析超融合以及我們應(yīng)該如何“超融合”應(yīng)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(jī)遇。

關(guān)鍵詞：云計算；超融合；軟件定義數(shù)據(jù)中心

“大數(shù)據(jù)”“云計算”的到來，潛移默化的給企業(yè)級服務(wù)市場帶來了各方面的改變。伴隨著IT產(chǎn)業(yè)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(jì)60年代的數(shù)據(jù)中心

商用計算機(jī)的大量應(yīng)用開始于20世紀(jì)60年代，其中最具代表性的主機(jī)（Mainfarame）系列，采用一體化設(shè)計。一臺計算機(jī)有專門的空間，配套設(shè)施，人員服務(wù)。

（二）20世紀(jì)80年代的數(shù)據(jù)中心

20世紀(jì)80年代，大規(guī)模相對廉價的微型計算機(jī)出現(xiàn)了。越來越多的微型計算機(jī)被部署在政府，公司，醫(yī)院，學(xué)?！膳挠嬎銠C(jī)被堆疊在專用的數(shù)據(jù)中心，用廉價的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)。

（三）21世紀(jì)初的數(shù)據(jù)中心

進(jìn)入21世紀(jì)，互聯(lián)網(wǎng)普及，公司的運(yùn)營對IT設(shè)施的依賴性越來越高——需要不間斷運(yùn)行的服務(wù)器支撐公司的業(yè)務(wù)。

然而，每家公司都自行構(gòu)建這樣一套基礎(chǔ)架構(gòu)實(shí)在是太不劃算，于是IDC（數(shù)據(jù)中心）開始誕生。數(shù)據(jù)中心之間由運(yùn)營商提供的高速網(wǎng)絡(luò)相互連接，跨數(shù)據(jù)中心的計算開始出現(xiàn)，數(shù)據(jù)中心解決方案“超融合”應(yīng)運(yùn)而生。

二、淺談“超融合”的方方面面

傳統(tǒng)的IT架構(gòu)帶來了新的難題，比如：基礎(chǔ)架構(gòu)利用率低、關(guān)鍵應(yīng)用故障、災(zāi)難保護(hù)不足以及IT 管理成本不斷提高等問題，新的IT架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。

（一）“超融合”優(yōu)勢

超融合的發(fā)展歷程分階段進(jìn)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(wǎng)絡(luò)融合；最后是計算，存儲，網(wǎng)絡(luò)，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(shù)據(jù)中心范圍內(nèi)遷移，這樣才能動態(tài)調(diào)整負(fù)載。目前能夠?qū)崿F(xiàn)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(shù)將一臺計算機(jī)虛擬為多臺邏輯計算機(jī)，使用軟件的方法重新定義劃分IT資源，可以實(shí)現(xiàn)IT資源的動態(tài)分配、靈活調(diào)度、跨域共享。

隨著時間的推移，“虛擬化”一詞的內(nèi)涵已經(jīng)擴(kuò)展到對硬件平臺，操作系統(tǒng)，存儲設(shè)備與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)中心）的核心部分。有別于傳統(tǒng)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(shù)據(jù)中心以及云計算平臺對存儲提出的全新需求。

②傳統(tǒng)存儲面臨的挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，存儲類型大致分為：Internal Disk（服務(wù)器內(nèi)置磁盤）， DAS（直接附加存儲），SAN（存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）及NAS（網(wǎng)絡(luò)附加存儲）。

對于服務(wù)器內(nèi)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(jìn)行擴(kuò)展。對于SAN和NAS來說，目前的解決方案首先存在一個供應(yīng)商綁定的問題。與服務(wù)器的商業(yè)化趨勢不同，存儲產(chǎn)品的操作系統(tǒng)相對封閉。不僅不同供應(yīng)商之間的系統(tǒng)互不兼容，而且一家供應(yīng)商的不同產(chǎn)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(xiàn)，例如對多租戶模式的支持，云規(guī)模的服務(wù)支持，動態(tài)定制的數(shù)據(jù)服務(wù)以及直接服務(wù)虛擬網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用等。這些需求不是通過對現(xiàn)有存儲架構(gòu)的簡單修修補(bǔ)補(bǔ)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(xiàn)。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(shù)據(jù)中心里所有物理的存儲設(shè)備轉(zhuǎn)化為一個統(tǒng)一，虛擬，共享的存儲資源池。其中存儲設(shè)備包括專業(yè)SAN/NAS存儲產(chǎn)品，也包括內(nèi)置存儲和DAS。這些存儲設(shè)備可以是同構(gòu)的，也可以是異構(gòu)的，來自不同廠商。

把數(shù)據(jù)服務(wù)從存儲設(shè)備中獨(dú)立出來，使得跨存儲設(shè)備的數(shù)據(jù)服務(wù)成為可能，讓存儲成為一種動態(tài)的可編程資源軟件定義網(wǎng)絡(luò)。

①什么是軟件定義網(wǎng)絡(luò)？

軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software-Defined Networking，SDN）意味著網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和高效的管理，可以利用SDN提高網(wǎng)絡(luò)的智能性和管控能力，大幅降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)維成本。

②軟件定義網(wǎng)絡(luò)緣何興起？

數(shù)據(jù)中心作為企業(yè)IT資源的集中地，為企業(yè)和用戶的業(yè)務(wù)提供IT支持，是數(shù)據(jù)計算，存儲，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹行?。網(wǎng)絡(luò)作為提供數(shù)據(jù)交換的重要模塊，是數(shù)據(jù)中心重最為核心的基礎(chǔ)設(shè)施之一，并且直接關(guān)系到數(shù)據(jù)中心的性能，規(guī)模，可擴(kuò)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(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性，是指經(jīng)過專門的設(shè)計，減少中斷時間，保持其服務(wù)的高度可用性。

傳統(tǒng)的高可用性系統(tǒng)設(shè)計通常與操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都存在比較緊密的耦合，需要復(fù)雜的部署和配置管理。在軟件定義數(shù)據(jù)中心（SDDC）平臺相對于傳統(tǒng)的高可用性系統(tǒng)設(shè)計相比，簡潔明了。更加具有良好的可擴(kuò)展性，可靠性和易用性。

②網(wǎng)絡(luò)安全方面的挑戰(zhàn)。

軟件定義數(shù)據(jù)中心（SDDC）比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心面臨更多安全方面的挑戰(zhàn)：

大數(shù)據(jù)技術(shù)帶來的邊界模糊化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化的特點(diǎn)，分布式的數(shù)據(jù)存儲模式，多租戶共享資源的應(yīng)用模式等，使得統(tǒng)一的安全威脅和安全弱點(diǎn)管理變得不可能，傳統(tǒng)的安全解決方案不能解決新的威脅。

③超融合從容應(yīng)對高可用和網(wǎng)絡(luò)安全。

超融合架構(gòu)大幅提升了計算能力，依托其底層分布式存儲，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)容災(zāi)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(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)容災(zāi)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)的副本機(jī)制、切片算法使得當(dāng)系統(tǒng)一個或多個節(jié)點(diǎn)在硬件損毀、掉電等情況下，應(yīng)用不會中斷，數(shù)據(jù)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(shè)，讓維護(hù)更加方便、業(yè)務(wù)更加可靠、數(shù)據(jù)更加安全。

（二）“超融合”的發(fā)展現(xiàn)狀

1.用戶需求驅(qū)動“超融合”的演化

數(shù)據(jù)中心在云與大數(shù)據(jù)的年代面臨的諸多挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的計算，存儲，網(wǎng)絡(luò)，安全，管理都已無法應(yīng)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(gòu)的軟件定義數(shù)據(jù)中心，讓管理員不踏足機(jī)房，就能夠如同指揮千軍萬馬一般調(diào)動成千上萬的虛擬機(jī)配置數(shù)據(jù)庫，文件服務(wù)，活動目錄等，甚至可以進(jìn)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(fā)展現(xiàn)狀

隨著用戶近年對“超融合”應(yīng)用需求的增長，2016年9月30日，硅谷獨(dú)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(lián)想達(dá)成了戰(zhàn)略合作。近些年各大廠商也相繼推出自己的超融合產(chǎn)品

三、“超融合”市場的競爭格局

從IDC到SDDC（軟件定義數(shù)據(jù)中心）；從傳統(tǒng)IT架構(gòu)到超融合；盡管市場仍處于超融合應(yīng)用的起步階段，但自進(jìn)入中國市場伊始，超融合的發(fā)展之勢便風(fēng)起云涌。目前，超融合架構(gòu)正快速應(yīng)用于眾多行業(yè)客戶；未來，超融合的市場容量將達(dá)到數(shù)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(fèi)數(shù)十萬元買存儲，超融合的出現(xiàn)，使用戶巨資購買存儲的時代成為過去。

超融合是技術(shù)架構(gòu)的革命。在上一代云計算架構(gòu)中，100TB存儲支持15臺虛擬機(jī)的計算規(guī)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(wù)器就能做到，存儲硬件成本不到20萬，且數(shù)據(jù)更安全、業(yè)務(wù)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(gòu)，在超融合出現(xiàn)之前，就IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）領(lǐng)域，中國IT企業(yè)很難與外國公司競爭。比如數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，一說起這個領(lǐng)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(jìn)入“超融合”領(lǐng)域的玩家有Dell、聯(lián)想、Nutanix、Vmware、華為、華三、深信服等眾多國內(nèi)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(fā)生產(chǎn)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(zhuǎn)型，但由于技術(shù)沉淀和積累問題，軟件的主要目的還是推動硬件的銷售，實(shí)現(xiàn)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(guān)的硬件盒子不是代工就是找第三方合作伙伴聯(lián)合出品的。有大量的軟件基因和技術(shù)沉淀，轉(zhuǎn)型快，產(chǎn)品成熟度高，優(yōu)化好，并且能夠短時間內(nèi)降低客戶成本。

（三）“硬件派”和“軟件派”競爭分析

在國內(nèi)市場上，“硬件派”主要以華為、華三為領(lǐng)軍廠商?！败浖伞敝饕荖utanix和Vmware為主。

1.硬件派

①華三。華三是新IT基礎(chǔ)架構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)者，提供硬件、新網(wǎng)絡(luò)、vStor、iMC全方位解決方案。

方案組件中：新網(wǎng)絡(luò)解決方案（包含VxLAN、SDN功能的軟硬件交換機(jī)：125x，98，68，1020v）統(tǒng)一基礎(chǔ)架構(gòu)系統(tǒng)（UIS：UIS Cell，UIS Pack）融合虛擬化系統(tǒng)（CAS，NFV，vStor）硬件基礎(chǔ)架構(gòu)平臺（UIS刀片、UIS機(jī)架、P5730、P80003PAR）管理架構(gòu)（iMC、CSM、第三方OpenStack平臺），雖然華三整體解決方案中有很大優(yōu)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(wǎng)絡(luò)中需要增加SDN控制器和SDN交換機(jī)、NFV設(shè)備安裝部署限制較多、CAS運(yùn)維管理界面復(fù)雜。

②華為。華為構(gòu)建業(yè)務(wù)驅(qū)動的云數(shù)據(jù)中心SDDC2，的優(yōu)勢在于簡單（高度融合、統(tǒng)一管理、部署時間短）、敏捷（高可擴(kuò)展性、按需擴(kuò)展、自動配置）、高效（適用于不同場景解決方案、高性價比大內(nèi)存解決方案）。劣勢在于：方案技術(shù)陳舊（5.0版本內(nèi)核還是XEN、網(wǎng)絡(luò)還再用TRILL）、部分功能缺失（NFV功能缺失、網(wǎng)絡(luò)虛擬化功能太弱）、兼容擴(kuò)容不佳（軟硬件融合不好、存儲虛擬化擴(kuò)容不靈活）

2.軟件派

①Nutanix。Nutanix作為超融合領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，提供整體解決方案，存儲就在服務(wù)器里，擁有獨(dú)立計算和存儲節(jié)點(diǎn)。但是專注在存儲虛擬化領(lǐng)域，沒有網(wǎng)絡(luò)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(biāo)桿，同樣提供整體解決方案。在基礎(chǔ)架構(gòu)硬件部分，Vmware建立合作伙伴生態(tài)鏈，與DELL、HP、VCE等廠商建立深度合作。

服務(wù)器虛擬化方面，有：vSphere Ent +、vCenter Server STD。網(wǎng)絡(luò)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(dú)立收費(fèi)）、本地服務(wù)欠缺（本地響應(yīng)過慢、定制需求無法實(shí)現(xiàn)）。

（四）如何應(yīng)對超融合帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

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(shù)，努力工作，在現(xiàn)有的行業(yè)軟件領(lǐng)域里更加深入發(fā)展，擴(kuò)大企業(yè)自身擅長的其他領(lǐng)域和影響力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王盈.超融合讓云計算回歸本質(zhì).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(wèi)生信息化，遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)，IT管理；張惟（1982），男，漢族，北京人，本科，助理研究員，研究方向：遠(yuǎn)程醫(yī)療，IT管理。