浅谈“云”中的超融合

吴明虎 张惟

摘 要：随着“大数据时代”的来临，To B市场已经成为兵家必争之地。然而， IT潮流背后有着一种必然，这种必然就是产业的更新换代。“超融合”作为支持并推动“云计算”发展的主力军，从计算，存储，网络，可用性和安全等各个方面，推动了软件定义数据中心的发展。

本文以从什么是超融合；超融合的发展由来；超融合的特征；超融合的优势、应用及现状；从计算，存储，网络，安全等多维度分析超融合以及我们应该如何“超融合”应对超融合带来的颠覆等方面，全面阐述了超融合给我们带来的机遇。

关键词：云计算；超融合；软件定义数据中心

“大数据”“云计算”的到来，潜移默化的给企业级服务市场带来了各方面的改变。伴随着IT产业的升级，“超融合”，逐渐成为被大众追捧的话题。

一、“超融合”的演变过程

（一）20世纪60年代的数据中心

商用计算机的大量应用开始于20世纪60年代，其中最具代表性的主机（Mainfarame）系列，采用一体化设计。一台计算机有专门的空间，配套设施，人员服务。

（二）20世纪80年代的数据中心

20世纪80年代，大规模相对廉价的微型计算机出现了。越来越多的微型计算机被部署在政府，公司，医院，学校……成批的计算机被堆叠在专用的数据中心，用廉价的网络设备互联。

（三）21世纪初的数据中心

进入21世纪，互联网普及，公司的运营对IT设施的依赖性越来越高——需要不间断运行的服务器支撑公司的业务。

然而，每家公司都自行构建这样一套基础架构实在是太不划算，于是IDC（数据中心）开始诞生。数据中心之间由运营商提供的高速网络相互连接，跨数据中心的计算开始出现，数据中心解决方案“超融合”应运而生。

二、浅谈“超融合”的方方面面

传统的IT架构带来了新的难题，比如：基础架构利用率低、关键应用故障、灾难保护不足以及IT 管理成本不断提高等问题，新的IT架构应运而生。

（一）“超融合”优势

超融合的发展历程分阶段进行，首先是计算虚拟化和存储虚拟化融合；其次是计算，存储，网络融合；最后是计算，存储，网络，安全的融合。

1.软件定义计算

①什么是软件定义计算？

对于计算来说，计算能力需要从硬件平台上抽象出来，让计算资源脱离硬件的限制，形成资源池。计算资源还需要能够在软件定义数据中心范围内迁移，这样才能动态调整负载。目前能够实现这些需求的，仍非虚拟化莫属。

②什么是虚拟化？

虚拟化通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机，使用软件的方法重新定义划分IT资源，可以实现IT资源的动态分配、灵活调度、跨域共享。

随着时间的推移，“虚拟化”一词的内涵已经扩展到对硬件平台，操作系统，存储设备与计算机网络资源的抽象，定义与资源的重新整合。

2.软件定义存储

①什么是软件定义存储？

软件定义存储（Software-Defined Storage，SDS）是SDDC（软件定义数据中心）的核心部分。有别于传统存储管理模式，SDS提出了新的存储管理模式，使其能够满足软件定义数据中心以及云计算平台对存储提出的全新需求。

②传统存储面临的挑战。

传统数据中心，存储类型大致分为：Internal Disk（服务器内置磁盘）， DAS（直接附加存储），SAN（存储区域网络）及NAS（网络附加存储）。

对于服务器内置存储和DAS来说，单一磁盘或阵列的容量与性能都是有限的，而且也很难对其进行扩展。对于SAN和NAS来说，目前的解决方案首先存在一个供应商绑定的问题。与服务器的商业化趋势不同，存储产品的操作系统相对封闭。不仅不同供应商之间的系统互不兼容，而且一家供应商的不同产品系列之间也不具有互操作性。

另外，一些新的需求也开始出现，例如对多租户模式的支持，云规模的服务支持，动态定制的数据服务以及直接服务虚拟网络的应用等。这些需求不是通过对现有存储架构的简单修修补补就可以满足的。

③软件定义存储的宗旨及解决方案。

在这样的背景下，一种新的存储管理模式开始出现。这就是软件定义存储（SDS）。软件定义存储旨在通过如下方式，开辟了新的存储世界：

把数据中心里所有物理的存储设备转化为一个统一，虚拟，共享的存储资源池。其中存储设备包括专业SAN/NAS存储产品，也包括内置存储和DAS。这些存储设备可以是同构的，也可以是异构的，来自不同厂商。

把数据服务从存储设备中獨立出来，使得跨存储设备的数据服务成为可能，让存储成为一种动态的可编程资源软件定义网络。

①什么是软件定义网络？

软件定义网络（Software-Defined Networking，SDN）意味着网络的优化和高效的管理，可以利用SDN提高网络的智能性和管控能力，大幅降低网络建设与运维成本。

②软件定义网络缘何兴起？

数据中心作为企业IT资源的集中地，为企业和用户的业务提供IT支持，是数据计算，存储，网络传输的中心。网络作为提供数据交换的重要模块，是数据中心重最为核心的基础设施之一，并且直接关系到数据中心的性能，规模，可扩展性和管理性。

3.高可用性与安全

①什么是高可用？

高可用性是（High Availability）通常来描述一个系统的稳定性和高效性，是指经过专门的设计，减少中断时间，保持其服务的高度可用性。

传统的高可用性系统设计通常与操作系统和应用程序都存在比较紧密的耦合，需要复杂的部署和配置管理。在软件定义数据中心（SDDC）平台相对于传统的高可用性系统设计相比，简洁明了。更加具有良好的可扩展性，可靠性和易用性。

②网络安全方面的挑战。

软件定义数据中心（SDDC）比传统数据中心面临更多安全方面的挑战：

大数据技术带来的边界模糊化、网络虚拟化的特点，分布式的数据存储模式，多租户共享资源的应用模式等，使得统一的安全威胁和安全弱点管理变得不可能，传统的安全解决方案不能解决新的威胁。

③超融合从容应对高可用和网络安全。

超融合架构大幅提升了计算能力，依托其底层分布式存储，可实现数据容灾功能，同时使云计算硬件成本大幅降低。超融合的核心分布在存储、计算和网络上，不但解决计算的问题，同时底层的分布式存储又是一个天然数据容灾系统。数据的副本机制、切片算法使得当系统一个或多个节点在硬件损毁、掉电等情况下，应用不会中断，数据也不会丢失。

超融合让IT人员，用更少的钱，更少的精力来搭建私有云（或者公有云，混合云）建设，让维护更加方便、业务更加可靠、数据更加安全。

（二）“超融合”的发展现状

1.用户需求驱动“超融合”的演化

数据中心在云与大数据的年代面临的诸多挑战，传统数据中心的计算，存储，网络，安全，管理都已无法应对日常变化的用户需求。在这种四面楚歌的情况下，以超融合架构的软件定义数据中心，让管理员不踏足机房，就能够如同指挥千军万马一般调动成千上万的虚拟机配置数据库，文件服务，活动目录等，甚至可以进一步，自动部署成熟的用户程序提供给用户使用。

2.“超融合”的发展现状

随着用户近年对“超融合”应用需求的增长，2016年9月30日，硅谷独角兽Nutanix终于上市，且以131.25%的首日涨幅成为今年新高，并与戴尔、联想达成了战略合作。近些年各大厂商也相继推出自己的超融合产品

三、“超融合”市场的竞争格局

从IDC到SDDC（软件定义数据中心）；从传统IT架构到超融合；尽管市场仍处于超融合应用的起步阶段，但自进入中国市场伊始，超融合的发展之势便风起云涌。目前，超融合架构正快速应用于众多行业客户；未来，超融合的市场容量将达到数千亿级别。

（一）超融合对To B市场带来的颠覆

在没有超融合之前，用户每年需要耗费数十万元买存储，超融合的出现，使用户巨资购买存储的时代成为过去。

超融合是技术架构的革命。在上一代云计算架构中，100TB存储支持15台虚拟机的计算规模，硬件成本往往超过100万元；超融合云计算只需要3台X86服务器就能做到，存储硬件成本不到20万，且数据更安全、业务更可靠。

（二）“超融合”市场下的派系之争

To B市场的超融合是IaaS的架构，在超融合出现之前，就IaaS（基础设施即服务）领域，中国IT企业很难与外国公司竞争。比如数据库领域，一说起这个领域，大家都知道IBM，Oracle；中国几乎没有能与之抗衡的厂商。但超融合之后，这种情况得以改变。虚拟化云计算时代亦是如此。

目前进入“超融合”领域的玩家有Dell、联想、Nutanix、Vmware、华为、华三、深信服等众多国内外顶级高手对决。主要分为“硬件派”和“软件派”两大派系。

“硬件派”厂商是以硬件的研发生产制造为主，在云计算时代为了更好的匹配客户需求，成立新的部门向软件转型，但由于技术沉淀和积累问题，软件的主要目的还是推动硬件的销售，实现软硬件捆绑型解决方案。

“软件派“天生就是做软件的，所有在市面上看到与其相关的硬件盒子不是代工就是找第三方合作伙伴联合出品的。有大量的软件基因和技术沉淀，转型快，产品成熟度高，优化好，并且能够短时间内降低客户成本。

（三）“硬件派”和“软件派”竞争分析

在国内市场上，“硬件派”主要以华为、华三为领军厂商。“软件派”主要是Nutanix和Vmware为主。

1.硬件派

①华三。华三是新IT基础架构的领导者，提供硬件、新网络、vStor、iMC全方位解决方案。

方案组件中：新网络解决方案（包含VxLAN、SDN功能的软硬件交换机：125x，98，68，1020v）统一基础架构系统（UIS：UIS Cell，UIS Pack）融合虚拟化系统（CAS，NFV，vStor）硬件基础架构平台（UIS刀片、UIS机架、P5730、P80003PAR）管理架构（iMC、CSM、第三方OpenStack平台），虽然华三整体解决方案中有很大优势，但对于用户来说，华三的解决方案中也存有一些劣势，比如网络中需要增加SDN控制器和SDN交换机、NFV设备安装部署限制较多、CAS运维管理界面复杂。

②华为。华为构建业务驱动的云数据中心SDDC2，的优势在于简单（高度融合、统一管理、部署时间短）、敏捷（高可扩展性、按需扩展、自动配置）、高效（适用于不同场景解决方案、高性价比大内存解决方案）。劣势在于：方案技术陈旧（5.0版本内核还是XEN、网络还再用TRILL）、部分功能缺失（NFV功能缺失、网络虚拟化功能太弱）、兼容扩容不佳（软硬件融合不好、存储虚拟化扩容不灵活）

2.软件派

①Nutanix。Nutanix作为超融合领域的领导者，提供整体解决方案，存储就在服务器里，拥有独立计算和存储节点。但是专注在存储虚拟化领域，没有网络存储虚拟化、SDN和NFV的概念，搭建在vSphere或其他虚拟化平台上客户群体比较单一。

②Vmware。Vmware作為云计算和虚拟化的标杆，同样提供整体解决方案。在基础架构硬件部分，Vmware建立合作伙伴生态链，与DELL、HP、VCE等厂商建立深度合作。

服务器虚拟化方面，有：vSphere Ent +、vCenter Server STD。网络虚拟化：NSX。存储虚拟化：vSAN。自动化部署：vRealize Automation ADV。管理：EVO Manager、vRealize Log Insight、vRealize Opt Mgt ADV；劣势在于：要求版本过高（vSphere5.5 Ent+版本、各种ADV版本）、投资成本巨大（高级版本价格高，功能模块独立收费）、本地服务欠缺（本地响应过慢、定制需求无法实现）。

（四）如何应对超融合带来的机遇与挑战

在厂商之间竞争加剧的情况下，由此可见，“超融合”已大势所趋，成为弄潮儿。在这样的情况下，我们每一个IT人，需要做的就是迎接新技术，努力工作，在现有的行业软件领域里更加深入发展，扩大企业自身擅长的其他领域和影响力。

参考文献：

[1]王盈.超融合让云计算回归本质.软件IDC圈，2016（08）.

作者简介：吴明虎（1972），男，汉族，北京人，硕士，副研究员，研究方向：卫生信息化，远程医学，IT管理；张惟（1982），男，汉族，北京人，本科，助理研究员，研究方向：远程医疗，IT管理。