超融合:云基础架构的颠覆者(上)

云视角

2016-03-09

“互联网+”时代,IT架构对企业提升运营效率和创造商业价值有着至关重要的意义。超融合架构是目前IT架构领域最炙手可热的一个名词,英文名为Hyper Converged Infrastructure。超融合架构作为新型IT基础架构,由融合架构的基础上发展而来,目前已被广泛认为是云计算基础架构未来发展的趋势。本文试图结合笔者在超融合领域的技术研究、项目实践经验来对超融合架构进行一些解读,包括是什么、市场趋势以及针对一些焦点问题的最佳实践初探。

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  超融合是什么?

从其英文名Hyper Converged Infrastructure字面来分析:

首先

其定位是一个Infrastructure,是IT基础架构的一部分,支撑上层业务应用部署及运行,目前超融合并不包含应用层和中间件层;

其次

其基础是Converged Infrastructure,属于融合基础架构范畴,融合架构里有的计算、存储和网络单元在超融合架构里同样存在;

最后

其核心在于Hyper,即超融合架构是融合架构更进一步的阶段,不仅集计算、存储和网络单元于一体,而且整个架构中的硬件设备只有通用x86服务器和网络交换机,更多借助于软件能力,在每个服务器节点实现计算、存储和网络功能的更深度融合。

 

超融合基础架构的定义可参见下图:

超融合架构是一种新型的IT基础架构,以x86服务器作为基础单元,通过软件定义,由单一供应商进行软硬件集成、优化和预装,在每一个服务器节点内紧密集成计算、存储、网络、虚拟化等技术,多台超融合节点通过网络实现并联,通过统一界面对其中的软硬件资源进行管理,实现管理简化,充分解决软硬件兼容性,可横向线性扩展,可实现一体化交付,整体在逻辑上类似于一个“盒子”。

超融合架构以虚拟化为中心进行软硬件优化设计,通过将手动、静态、硬件定义的IT基础设施建设模式转变为自动、动态、软件定义的模式,从而有效降低初始资本支出及运营成本,并提高IT运营效率。

 

超融合架构的核心点如下:

 

  • x86服务器上的超级融合:每一台x86服务器中都整合有计算和存储,在架构中去除了共享的物理存储设备,如磁盘阵列,相比融合架构可以实现计算和存储更深度的融合。

     

  • 软件提供所有智能:超融合架构中的硬件就是x86服务器和网络交换机,计算、存储和网络组件的实现都依赖于软件,系统更加智能。

  • 以虚拟化为中心的全面优化:超融合架构是以虚拟化为中心设计的基础架构,软件智能及核心算法的着眼点在于虚拟化,整体架构设计着眼于提升虚拟化的性能、提升虚拟化的可用性等。

  • 计算到存储的局部访问:用户虚拟机首先在服务器节点本地对存储资源的进行访问,SSD和HDD硬盘通过软件机制实现冷热数据分层,热点数据存放于SSD层进行存取,只有在需要的时候系统才通过网络去跨节点访问数据,数据本地化保证了虚拟化优异的I/O性能。

  • 分布式处理一切,无瓶颈无热点:从存储到计算,架构设计始终遵循分布式原理,每个节点功能地位对等,分布式处理一切,避免单点瓶颈,大大提升系统并行处理能力和可用性。

  • 自我修复系统:超融合架构软件提供所有智能的机制决定了其具备自修复功能,即出现节点损坏的情形下,系统会实现自动识别、自动隔离以及节点修复后的自动数据恢复和数据负载均衡等。

  • 架构简化,快速部署:超融合架构更为扁平化,相比传统架构去除了专用存储设备,更为简化,可大幅降低客户运维时间和成本。

 

 

目前市场上成熟的超融合架构产品大多可以支持主流虚拟化技术,如VMware、KVM,部署模式主要有两类:

 

  • 超融合管理组件集成于虚拟化Hypervisor内核中,如VMware的VSAN,集成于vSphere内核中;另外也有个别支持KVM虚拟化技术的超融合平台,其控制组件和KVM均集成于Linux内核中。控制组件和内核紧密集成的模式可带来更高的性能表现,但是也存在故障域重叠的风险;

  • 超融合管理组件以管理虚机的形式存在,在Hypervisor上虚拟出来一个虚拟机,一般要占用部分系统资源,通过厂商定制好的镜像直接导入的方式部署,通过透传模式对底层磁盘存储资源进行管理,并以NFS等方式和虚拟化平台进行数据交互,Hypervisor上剩余的资源用以支撑用户虚机。管理虚机的部署模式可以将计算和存储故障域分离,部署模式灵活,易支持多虚拟化平台,因此目前大多数产品为此种部署模式,如Nutanix、LenovoAIO等。

     

(申明:本文观点均为作者本人观点,不代表公司立场)

 

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