超融合與傳統(tǒng)架構(gòu)特性及收益分析

1、 超融合與傳統(tǒng)架構(gòu)特性及收益分析目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc18474082 一、超融合的核心特征是什么？ PAGEREF _Toc18474082 h 3 HYPERLINK l _Toc18474083 二、超融合是革命性架構(gòu)么？革誰(shuí)的命？ PAGEREF _Toc18474083 h 4 HYPERLINK l _Toc18474084 三、為什么超融合的架構(gòu)會(huì)在近幾年才出現(xiàn)？ PAGEREF _Toc18474084 h 4 HYPERLINK l _Toc18474085 四、超融合就是分布式存儲(chǔ)和計(jì)算虛擬化簡(jiǎn)單地安裝在一起嗎？ PAGER

2、EF _Toc18474085 h 6 HYPERLINK l _Toc18474086 五、超融合架構(gòu)和傳統(tǒng)架構(gòu)有哪些區(qū)別？ PAGEREF _Toc18474086 h 7 HYPERLINK l _Toc18474087 六、為什么超融合架構(gòu)的可靠性能比傳統(tǒng)雙控架構(gòu)更好？ PAGEREF _Toc18474087 h 7 HYPERLINK l _Toc18474088 七、為什么超融合架構(gòu)的隨機(jī)性能比傳統(tǒng)架構(gòu)更高？ PAGEREF _Toc18474088 h 9 HYPERLINK l _Toc18474089 八、為什么超融合架構(gòu)的可擴(kuò)展性比傳統(tǒng)架構(gòu)更好？ PAGEREF _Toc

3、18474089 h 10 HYPERLINK l _Toc18474090 九、為什么超融合架構(gòu)的部署運(yùn)維更簡(jiǎn)單？ PAGEREF _Toc18474090 h 11 HYPERLINK l _Toc18474091 十、超融合到底如何為用戶省錢？ PAGEREF _Toc18474091 h 11 HYPERLINK l _Toc18474092 十一、超融合不適合什么場(chǎng)景？ PAGEREF _Toc18474092 h 12新IT浪潮已經(jīng)到來(lái)，超融合就是諸多風(fēng)口之一，成為了近幾年IT業(yè)界備受關(guān)注的話題。雖然超融合概念被各大廠商熱炒了至少兩年，但市場(chǎng)上依舊存在著很多模糊的定義和理解，作者整

4、理一些學(xué)習(xí)筆記和個(gè)人見解，希望這些干貨內(nèi)容能對(duì)想入門的朋友消除超融合模糊概念有所幫助 。超融合的核心特征是什么？首先大家需要有一個(gè)概念，我們看到的這些名詞，事實(shí)上都是最早推行這些架構(gòu)的廠商建立起來(lái)的，比如Nutanix最早推廣的超融合這個(gè)概念（HCI ：Hyper Converge Infrastructure），目的無(wú)非是建立一個(gè)產(chǎn)品的品類，這是營(yíng)銷慣常的手法，但老外玩兒的真的很溜很成功。Nutanix起步的核心技術(shù)是分布式存儲(chǔ)，只是在部署架構(gòu)上有了進(jìn)一步創(chuàng)新，采用了這種融合的方式。其實(shí)這種創(chuàng)新在技術(shù)本身上并沒(méi)有大的難度，但很大程度上推進(jìn)了分布式存儲(chǔ)的市場(chǎng)落地。所以這就是超融合1.0的核心，

5、但市場(chǎng)上很多人，被“融合”二字迷惑，甚至一些廠商，也就順?biāo)浦?，弱化存?chǔ)部分（弱化的原因是存儲(chǔ)真的很難做好），單純?nèi)?qiáng)調(diào)融合，把一堆無(wú)關(guān)痛癢的東西集成起來(lái)。個(gè)人覺得這不是正途。我認(rèn)為真正撬動(dòng)傳統(tǒng)IT市場(chǎng)的超融合1.0的特征主要是兩點(diǎn)：一是，基于X86服務(wù)器架構(gòu)的分布式存儲(chǔ)（這里先不提SDS了，會(huì)增加新的混淆）；二是，分布式存儲(chǔ)和計(jì)算虛擬化部署在同一服務(wù)器硬件內(nèi)。下面對(duì)比中能看到，給用戶帶來(lái)價(jià)值的重要特性中，大概70%是來(lái)自于分布式存儲(chǔ)，30%是超融合架構(gòu)帶來(lái)的好處（比如管理簡(jiǎn)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(gòu)切換到分布式架構(gòu)上來(lái)。超融合是革命性架構(gòu)么？革誰(shuí)的命？任何

6、稱之為革命性的架構(gòu)都應(yīng)具備至少以下三個(gè)特征：一是，對(duì)用戶的使用習(xí)慣會(huì)有巨大的改變；二是，為用戶帶來(lái)巨大的價(jià)值；三是，新的廠商可以撬動(dòng)傳統(tǒng)老牌廠商的市場(chǎng)。以上三點(diǎn)，超融合產(chǎn)品都具備，前兩點(diǎn)在后面分別介紹，第三個(gè)可以通過(guò)國(guó)外的Nutanix、VMware（vSAN），中國(guó)的SmartX等廠商的案例描述中看到，他們所替代的產(chǎn)品大量的是老牌存儲(chǔ)廠商EMC、HDS等公司的存儲(chǔ)產(chǎn)品。有人會(huì)說(shuō)Nutanix不也自己出服務(wù)器虛擬化產(chǎn)品嗎？這是不是在替換VMware？但這已經(jīng)是后來(lái)的故事，最初的Nutanix產(chǎn)品核心就是超融合架構(gòu)的分布式存儲(chǔ)。用戶采購(gòu)Nutanix并不需要替換原有的服務(wù)器品牌（比如Dell）或

7、者虛擬化品牌（比如VMware），只有存儲(chǔ)（比如EMC）是一定被替換掉的。這是重要的起點(diǎn)和切入點(diǎn)。如果最初Nutanix就是想以超融合的理念替換存儲(chǔ)、虛擬化甚至服務(wù)器硬件，我想那會(huì)樹敵太多，幾乎沒(méi)有勝算。為什么超融合的架構(gòu)會(huì)在近幾年才出現(xiàn)？一個(gè)革命性的技術(shù)架構(gòu)出現(xiàn)、成熟需要至少兩個(gè)核心因素：一是，客戶的強(qiáng)烈需求；二是，相關(guān)技術(shù)的成熟。超融合架構(gòu)的客戶需求來(lái)自于商業(yè)數(shù)字化和互聯(lián)網(wǎng)化對(duì)IT資源的使用速度和使用要求有了大幅提升。而以下相關(guān)技術(shù)對(duì)架構(gòu)的市場(chǎng)落地有很大關(guān)系。1. 分布式存儲(chǔ)架構(gòu)這個(gè)其實(shí)在互聯(lián)網(wǎng)公司用了很多年，分布式存儲(chǔ)可以很好地基于X86服務(wù)器構(gòu)建一個(gè)易擴(kuò)展、高可靠的存儲(chǔ)資源池，是超融合

8、的基礎(chǔ)。2.SSD毫無(wú)疑問(wèn)，SSD對(duì)存儲(chǔ)架構(gòu)的影響是巨大的，傳統(tǒng)機(jī)械硬盤的4K隨機(jī)性能只有300左右，而類似intel 3710這樣的SSD則可以達(dá)到超過(guò)7萬(wàn)IOPS，直接高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。但同時(shí)雙控制器架構(gòu)就會(huì)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(shí)候就到達(dá)瓶頸，此時(shí)8:2讀寫混合最大只能達(dá)到27萬(wàn)IOPS。同樣，SSD大大減少了事務(wù)型存儲(chǔ)系統(tǒng)的機(jī)架空間，使存儲(chǔ)和計(jì)算節(jié)點(diǎn)的數(shù)量比較匹配，這是超融合架構(gòu)成立的一個(gè)重要條件。3.虛擬化超融合架構(gòu)成立的另一個(gè)重要條件就是虛擬化已經(jīng)被廣泛接受，否則分布式存儲(chǔ)不可能和應(yīng)用共存在一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)上，除非是一個(gè)廠商

9、的一體機(jī)產(chǎn)品。4. CPU最后就是大家常說(shuō)的CPU更強(qiáng)大更廉價(jià)，可以同時(shí)解決計(jì)算和存儲(chǔ)的要求。超融合就是分布式存儲(chǔ)和計(jì)算虛擬化簡(jiǎn)單地安裝在一起嗎？答案當(dāng)然是NO。因?yàn)橐猿诤系男螒B(tài)去做虛擬化的存儲(chǔ)，還應(yīng)該具備以下特征：一是，對(duì)系統(tǒng)資源消耗應(yīng)該少，并且可控，合理的方案不應(yīng)該超過(guò)10%；二是，支持VM數(shù)據(jù)訪問(wèn)本地化，這個(gè)是超融合架構(gòu)另一大優(yōu)勢(shì)；三是，既然是重點(diǎn)支持虛擬化平臺(tái)存儲(chǔ)，就應(yīng)該對(duì)不同的虛擬化平臺(tái)有比較好的支持，類似VMware、KVM等。所以，現(xiàn)在中國(guó)市場(chǎng)真正算得上超融合架構(gòu)的也就是Nutanix、VMware、SmartX。國(guó)內(nèi)很多廠商拿一個(gè)Ceph就包裝超融合產(chǎn)品，以上三點(diǎn)沒(méi)有一點(diǎn)能

10、做好。主要的問(wèn)題包括：1.哈希算法不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存放的精準(zhǔn)控制，所以I/O本地化無(wú)法實(shí)現(xiàn)。2.軟件I/O路徑比較長(zhǎng)， CPU資源消耗比較多，進(jìn)一步增加了延遲。超融合架構(gòu)和傳統(tǒng)架構(gòu)有哪些區(qū)別？這里我挑了SmartX的架構(gòu)圖用來(lái)做對(duì)比說(shuō)明，更清晰一些（以下若干圖都取自SmartX產(chǎn)品膠片）。對(duì)于真正的超融合產(chǎn)品，以下特性都是一致的的。如果有少量的特性差異，會(huì)專門描述。為什么超融合架構(gòu)的可靠性能比傳統(tǒng)雙控架構(gòu)更好？用服務(wù)器構(gòu)建存儲(chǔ)，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(shuō)就是允許硬件壞多少？出現(xiàn)故障后是否完全自動(dòng)恢復(fù)？恢復(fù)速度和時(shí)間？因?yàn)橄到y(tǒng)處于降級(jí)狀態(tài)下是比較危險(xiǎn)的狀態(tài)

11、，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(xì)的系統(tǒng)冗余與恢復(fù)機(jī)制對(duì)比。上表需要進(jìn)一步說(shuō)明的是：三副本可以帶來(lái)比雙控更好的冗余度，代價(jià)當(dāng)然就是損耗更多的容量。管理的粒度部分，各家實(shí)現(xiàn)不同，有的是基于資源池設(shè)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(gè)資源池上分配不同副本策略的卷，用于不同安全級(jí)別的VM。熱備盤的處理方面，其實(shí)大部分分布式存儲(chǔ)都沒(méi)有了，而是利用已有空間進(jìn)行恢復(fù)。但需要強(qiáng)調(diào)的是現(xiàn)在GlusterFS還是使用熱備盤機(jī)制，包括深信服等還是基于這樣的產(chǎn)品構(gòu)建超融合，個(gè)人很不看好?？梢钥闯隹煽啃苑矫?，超融合架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)非常大，但其實(shí)這里的優(yōu)勢(shì)

12、都是分布式存儲(chǔ)本身應(yīng)該具備的。為什么超融合架構(gòu)的隨機(jī)性能比傳統(tǒng)架構(gòu)更高？可以看出，超融合在性能方面的架構(gòu)優(yōu)勢(shì)也非常明顯，當(dāng)然代價(jià)就是消耗計(jì)算資源，所以計(jì)算資源的消耗是檢驗(yàn)超融合專業(yè)性的一個(gè)重要因素。以下給出詳細(xì)的性能機(jī)制對(duì)比。性能相關(guān)的特性中，多節(jié)點(diǎn)并發(fā)和性能擴(kuò)展依舊是分布式存儲(chǔ)帶來(lái)的。而數(shù)據(jù)本地化是超融合架構(gòu)獨(dú)有的，分離式的架構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然代價(jià)就是計(jì)算資源的占用。SSD是即使傳統(tǒng)架構(gòu)存儲(chǔ)都會(huì)使用的，但雙控?zé)o法發(fā)揮SSD的性能。比如EMC Unity 650F，8:2 8K混合隨機(jī)讀寫性能最大27萬(wàn)IOPS，而對(duì)于類似Nutanix、SmartX等性能比較好的超融合產(chǎn)品，一個(gè)節(jié)點(diǎn)8:2 8K

13、混合隨機(jī)讀寫很容易達(dá)到3萬(wàn)以上IOPS，通過(guò)線性擴(kuò)展，10個(gè)左右節(jié)點(diǎn)就可以達(dá)到EMC Unity 650F的最大性能。而10個(gè)節(jié)點(diǎn)只是非常小的用戶規(guī)模。為什么超融合架構(gòu)的可擴(kuò)展性比傳統(tǒng)架構(gòu)更好？可擴(kuò)展性是分布式架構(gòu)的最大優(yōu)勢(shì)之一，當(dāng)然擴(kuò)容后的數(shù)據(jù)自動(dòng)負(fù)載均衡效果并不是必然的，要看廠家的產(chǎn)品化程度。以下給出詳細(xì)的系統(tǒng)可擴(kuò)展性對(duì)比。擴(kuò)展性方面的優(yōu)勢(shì)，依舊是分布式存儲(chǔ)架構(gòu)帶來(lái)的。為什么超融合架構(gòu)的部署運(yùn)維更簡(jiǎn)單？超融合架構(gòu)運(yùn)維的簡(jiǎn)化效果是非常顯著的，以下從幾個(gè)角度進(jìn)行部署與運(yùn)維對(duì)比。其中部分優(yōu)勢(shì)是分布式架構(gòu)帶來(lái)的，比如只維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)商用服務(wù)硬件，而使用超融合后，可以進(jìn)一步減少硬件的需求量。超融合到底如何為用戶省錢？說(shuō)法在網(wǎng)上很多了，但以下這個(gè)實(shí)例可能更精準(zhǔn)和量化一些，大家可以對(duì)比使用成本。這里沒(méi)有包括人員維護(hù)成本，續(xù)保等費(fèi)用的成本等。人力成本方面，去掉專業(yè)存儲(chǔ)運(yùn)維就可以節(jié)省很大一部分人員開銷。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)值，采用超融合在人員投入至少減少50%。采購(gòu)成本，超融合產(chǎn)品一般可以做到傳統(tǒng)架構(gòu)70%。以下給