1、超融合區(qū)別于傳統(tǒng)架構的特性及收益深度分析 新IT浪潮已經到來，超融合便是諸多風口之一，在近年來成為了IT業(yè)界備受關注的話題。當下超融合架構已成為許多廠商發(fā)力的主要方向，市場競爭日益激烈。雖然超融合的概念已經被熱炒了至少兩年，但市場上依舊存在著不少模糊的定義與理解，超融合與傳統(tǒng)IT架構在性能和收益方面究竟有哪些差別？此文將詳細盤點超融合與傳統(tǒng)IT架構的差異，并通過廠商實例來進行深入對比分析。一 超融合的核心特征是什么？Nutanix是最早推廣超融合（HCI ：Hyper Converge Infrastructure）概念的廠商。Nutanix起步的核心技術是分布式存儲，只是在部署架構上有了進一

2、步創(chuàng)新，采用了這種融合的方式。這很大程度上推進了分布式存儲的市場落地。所以分布式存儲是超融合1.0的核心，但市場上很多廠商在弱化最具挑戰(zhàn)及技術難度的存儲部分，單純去調“融合”，把一些無關痛癢的內容集成起來，而這并非真正的“超融合”。真正撬動傳統(tǒng)IT市場的超融合1.0的特征是兩點：一是，基于X86服務器架構的分布式存儲；二是，分布式存儲和計算虛擬化部署在同一服務器硬件內。下面在對比中會看到，給用戶帶來價值的重要特性中，大概70%是來自于分布式存儲，30%是超融合架構帶來的好處（比如管理簡化，使用成本的降低）， 但恰恰是這30%，讓用戶更愿意從傳統(tǒng)架構切換到分布式架構上來。二 超融合是革命性架構嗎

3、？任何稱之為革命性的架構一般應具備至少以下三個特征：一是，對用戶的使用習慣會有巨大的改變；二是，為用戶帶來巨大的價值；三是，新的廠商可以撬動傳統(tǒng)老牌廠商的市場。以上三點，超融合產品都具備，前兩點在后面分別介紹，第三個可以通過國外的Nutanix、VMware（vSAN），中國的SmartX等廠商的案例描述中看到，他們所替代的產品大量的是老牌存儲廠商EMC、HDS等公司的存儲產品。即便目前Nutanix自己也在開發(fā)和推出服務器虛擬化產品，但最初的Nutanix產品核心就是超融合架構的分布式存儲。用戶采購Nutanix并不需要替換原有的服務器品牌（比如Dell）或者虛擬化品牌（比如VMware），

4、只有存儲（比如EMC）是一定需要替換的。三 為什么超融合的架構會在近幾年才出現(xiàn)？一個革命性的技術架構出現(xiàn)、成熟需要至少兩個核心因素：一是，客戶的強烈需求；二是，相關技術的成熟。超融合架構的客戶需求來自于商業(yè)數字化和互聯(lián)網化對IT資源的使用速度和使用要求有了大幅提升。而以下相關技術對架構的市場落地有很大關系。1. 分布式存儲架構這是互聯(lián)網公司用了多年的技術，分布式存儲可以很好地基于X86服務器構建易擴展、高可靠的存儲資源池，是超融合的基礎。2.SSDSSD對存儲架構的影響是巨大的，傳統(tǒng)機械硬盤的4K隨機性能只有300左右，而類似intel 3710這樣的SSD則可以達到超過7萬IOPS，高出兩個

5、數量級。但同時雙控制器架構就會成為瓶頸，比如EMC的Unity 650 可以支持一千塊硬盤或SSD，但31塊SSD的時候就到達瓶頸，此時8:2讀寫混合最大只能達到27萬IOPS。同樣，SSD大大減少了事務型存儲系統(tǒng)的機架空間，使存儲和計算節(jié)點的數量比較匹配，這是超融合架構成立的一個重要條件。3.虛擬化超融合架構成立的另一個重要條件就是虛擬化已經被廣泛接受，否則分布式存儲不可能和應用共存在一個物理節(jié)點上，除非是一個廠商的一體機產品。4. CPU最后就是大家常說的CPU更強大更廉價，可以同時解決計算和存儲的要求。四 超融合就是分布式存儲和計算虛擬化簡單地安裝在一起嗎？答案是否定的。因為要以超融合的

6、形態(tài)去做虛擬化的存儲，還應該具備以下特征：一是，對系統(tǒng)資源消耗應該少，并且可控，合理的方案不應該超過10%；二是，支持VM數據訪問本地化，這個是超融合架構另一大優(yōu)勢；三是，既然是重點支持虛擬化平臺存儲，就應該對不同的虛擬化平臺有比較好的支持，類似VMware、KVM等。所以，現(xiàn)在中國市場真正算得上超融合架構的也就是Nutanix、VMware和SmartX。國內很多廠商用Ceph來包裝超融合產品，以上三點都沒有滿足。主要的問題包括：1. 哈希算法不能實現(xiàn)數據存放的精準控制，所以I/O本地化無法實現(xiàn)；2. 軟件I/O路徑比較長， CPU資源消耗比較多，進一步增加了延遲。五 超融合架構和傳統(tǒng)架構有

7、哪些區(qū)別？這里挑選了SmartX的架構圖用來做對比說明，更清晰一些（以下若干圖都取自SmartX產品膠片）。對于真正的超融合產品，以下特性都是一致的的。如果有少量的特性差異，會專門描述。六 為什么超融合架構的可靠性能比傳統(tǒng)雙控架構更好？用服務器構建存儲，客戶顧慮最多的首先是可靠性，如果需要衡量可靠性：系統(tǒng)的冗余度？通俗的說就是允許硬件壞多少？出現(xiàn)故障后是否完全自動恢復？恢復速度和時間？因為系統(tǒng)處于降級狀態(tài)下是比較危險的狀態(tài)，故障窗口越小，出現(xiàn)整體故障的可能性就越小。以下給出詳細的系統(tǒng)冗余與恢復機制對比。上表需要進一步說明的是：三副本可以帶來比雙控更好的冗余度，代價是損耗更多的容量。管理的粒度部

8、分，各家實現(xiàn)不同，有的是基于資源池設置兩副本或三副本，有的廠商，比如SmartX，是以卷為單位，這樣的好處就是可以在一個資源池上分配不同副本策略的卷，用于不同安全級別的VM。熱備盤的處理方面，其實大部分分布式存儲都沒有了，而是利用已有空間進行恢復。但需要強調的是現(xiàn)在GlusterFS還是使用熱備盤機制?？梢钥闯隹煽啃苑矫?，超融合架構的優(yōu)勢非常大，但其實這里的優(yōu)勢都是分布式存儲本身應該具備的。七 為什么超融合架構的隨機性能比傳統(tǒng)架構更高？超融合在性能方面的架構優(yōu)勢也非常明顯，代價是消耗計算資源，所以計算資源的消耗是檢驗超融合專業(yè)性的一個重要因素。以下給出詳細的性能機制對比。性能相關的特性中，多節(jié)

9、點并發(fā)和性能擴展依舊是分布式存儲帶來的。而數據本地化是超融合架構獨有的，分離式的架構無法實現(xiàn)，當然代價就是計算資源的占用。SSD是即使傳統(tǒng)架構存儲都會使用的，但雙控無法發(fā)揮SSD的性能。比如EMC Unity 650F，8:2 8K混合隨機讀寫性能最大27萬IOPS，而對于類似Nutanix、SmartX等性能比較好的超融合產品，一個節(jié)點8:2 8K混合隨機讀寫很容易達到3萬以上IOPS，通過線性擴展，10個左右節(jié)點就可以達到EMC Unity 650F的最大性能。而10個節(jié)點只是非常小的用戶規(guī)模。八 為什么超融合架構的可擴展性比傳統(tǒng)架構更好？可擴展性是分布式架構的最大優(yōu)勢之一，當然擴容后的數

10、據自動負載均衡效果并不是必然的，要看廠家的產品化程度。以下給出詳細的系統(tǒng)可擴展性對比。擴展性方面的優(yōu)勢，依舊是分布式存儲架構帶來的。九 為什么超融合架構的部署運維更簡單？超融合架構運維的簡化效果是非常顯著的，以下從幾個角度進行部署與運維對比。其中部分優(yōu)勢是分布式架構帶來的，比如只維護標準商用服務硬件，而使用超融合后，可以進一步減少硬件的需求量。十 超融合到底如何為用戶省錢？ 說法在網上很多了，但以下這個實例可能更精準和量化一些，可以對比使用成本。這里不包括人員維護成本，續(xù)保等費用的成本等。人力成本方面，去掉專業(yè)存儲運維就可以節(jié)省很大一部分人員開銷。根據實際經驗值，采用超融合在人員投入至少減少50%。采購成本，超融合產品一般可以做到傳統(tǒng)架構70%。 以下給出使用成本與收益對比實例。十一 超融合不適合什么場景？ 傳統(tǒng)意義上的超融合是適合于各種虛擬化的場景，對于裸金屬服