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？革誰的命？ PAGEREF _Toc18474083 h 4 HYPERLINK l _Toc18474084 三、為什么超融合的架構(gòu)會在近幾年才出現(xiàn)？ PAGEREF _Toc18474084 h 4 HYPERLINK l _Toc18474085 四、超融合就是分布式存儲和計算虛擬化簡單地安裝在一起嗎？ 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景？ PAGEREF _Toc18474092 h 12新IT浪潮已經(jīng)到來，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)筆記和個人見解，希望這些干貨內(nèi)容能對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)的廠商建立起來的，比如Nutanix最早推廣的超融合這個概念（HCI ：Hyper Converge Infrastructure），目的無非是建立一個產(chǎn)品的品類，這是營銷慣常的手法，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，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)本身上并沒有大的難度，但很大程度上推進(jìn)了分布式存儲的市場落地。所以這就是超融合1.0的核心，

5、但市場上很多人，被“融合”二字迷惑，甚至一些廠商，也就順?biāo)浦?，弱化存儲部分（弱化的原因是存儲真的很難做好），單純?nèi)?qiáng)調(diào)融合，把一堆無關(guān)痛癢的東西集成起來。個人覺得這不是正途。我認(rèn)為真正撬動傳統(tǒng)IT市場的超融合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（這里先不提SDS了，會增加新的混淆）；二是，分布式存儲和計算虛擬化部署在同一服務(wù)器硬件內(nèi)。下面對比中能看到，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(gòu)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(gòu)切換到分布式架構(gòu)上來。超融合是革命性架構(gòu)么？革誰的命？任何

6、稱之為革命性的架構(gòu)都應(yīng)具備至少以下三個特征：一是，對用戶的使用習(xí)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(diǎn)，超融合產(chǎn)品都具備，前兩點(diǎn)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(chǎn)品大量的是老牌存儲廠商EMC、HDS等公司的存儲產(chǎn)品。有人會說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。用戶采購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（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、虛擬化甚至服務(wù)器硬件，我想那會樹敵太多，幾乎沒有勝算。為什么超融合的架構(gòu)會在近幾年才出現(xiàn)？一個革命性的技術(shù)架構(gòu)出現(xiàn)、成熟需要至少兩個核心因素：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)的客戶需求來自于商業(yè)數(shù)字化和互聯(lián)網(wǎng)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(guān)技術(shù)對架構(gòu)的市場落地有很大關(guān)系。1. 分布式存儲架構(gòu)這個其實(shí)在互聯(lián)網(wǎng)公司用了很多年，分布式存儲可以很好地基于X86服務(wù)器構(gòu)建一個易擴(kuò)展、高可靠的存儲資源池，是超融合

8、的基礎(chǔ)。2.SSD毫無疑問，SSD對存儲架構(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7萬IOPS，直接高出兩個數(shù)量級。但同時雙控制器架構(gòu)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(dá)瓶頸，此時8:2讀寫混合最大只能達(dá)到27萬IOPS。同樣，SSD大大減少了事務(wù)型存儲系統(tǒng)的機(jī)架空間，使存儲和計算節(jié)點(diǎn)的數(shù)量比較匹配，這是超融合架構(gòu)成立的一個重要條件。3.虛擬化超融合架構(gòu)成立的另一個重要條件就是虛擬化已經(jīng)被廣泛接受，否則分布式存儲不可能和應(yīng)用共存在一個物理節(jié)點(diǎn)上，除非是一個廠商

9、的一體機(jī)產(chǎn)品。4. CPU最后就是大家常說的CPU更強(qiáng)大更廉價，可以同時解決計算和存儲的要求。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？答案當(dāng)然是NO。因?yàn)橐猿诤系男螒B(tài)去做虛擬化的存儲，還應(yīng)該具備以下特征：一是，對系統(tǒng)資源消耗應(yīng)該少，并且可控，合理的方案不應(yīng)該超過10%；二是，支持VM數(shù)據(jù)訪問本地化，這個是超融合架構(gòu)另一大優(yōu)勢；三是，既然是重點(diǎn)支持虛擬化平臺存儲，就應(yīng)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(gòu)的也就是Nutanix、VMware、SmartX。國內(nèi)很多廠商拿一個Ceph就包裝超融合產(chǎn)品，以上三點(diǎn)沒有一點(diǎn)能

10、做好。主要的問題包括：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本地化無法實(shí)現(xiàn)。2.軟件I/O路徑比較長， 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)圖用來做對比說明，更清晰一些（以下若干圖都取自SmartX產(chǎn)品膠片）。對于真正的超融合產(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，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(fù)？恢復(fù)速度和時間？因?yàn)橄到y(tǒng)處于降級狀態(tài)下是比較危險的狀態(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)制對比。上表需要進(jìn)一步說明的是：三副本可以帶來比雙控更好的冗余度，代價當(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(shí)大部分分布式存儲都沒有了，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，個人很不看好?？梢钥闯隹煽啃苑矫?，超融合架構(gòu)的優(yōu)勢非常大，但其實(shí)這里的優(yōu)勢

12、都是分布式存儲本身應(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)勢也非常明顯，當(dāng)然代價就是消耗計算資源，所以計算資源的消耗是檢驗(yàn)超融合專業(yè)性的一個重要因素。以下給出詳細(xì)的性能機(jī)制對比。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帶來的。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)無法實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然代價就是計算資源的占用。SSD是即使傳統(tǒng)架構(gòu)存儲都會使用的，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IOPS，而對于類似Nutanix、SmartX等性能比較好的超融合產(chǎn)品，一個節(jié)點(diǎn)8:2 8K

13、混合隨機(jī)讀寫很容易達(dá)到3萬以上IOPS，通過線性擴(kuò)展，10個左右節(jié)點(diǎn)就可以達(dá)到EMC Unity 650F的最大性能。而10個節(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)勢之一，當(dāng)然擴(kuò)容后的數(shù)據(jù)自動負(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)展性對比。擴(kuò)展性方面的優(yōu)勢，依舊是分布式存儲架構(gòu)帶來的。為什么超融合架構(gòu)的部署運(yùn)維更簡單？超融合架構(gòu)運(yùn)維的簡化效果是非常顯著的，以下從幾個角度進(jìn)行部署與運(yùn)維對比。其中部分優(yōu)勢是分布式架構(gòu)帶來的，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？說法在網(wǎng)上很多了，但以下這個實(shí)例可能更精準(zhǔn)和量化一些，大家可以對比使用成本。這里沒有包括人員維護(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%。采購成本，超融合產(chǎn)品一般可以做到傳統(tǒng)架構(gòu)70%。以下給