超融合架構(gòu)與軟件定義存儲(chǔ)分析

1、超融合架構(gòu)（hci）和軟件定義存儲(chǔ)（sds）的關(guān)系和發(fā)展一. 什么是超融合架構(gòu)（hci ） ?"2012年8月，vce cto辦公室的steve chambers ,在其博客中首次提出hyper converged （超融合）的概念。當(dāng)時(shí)，超融合指的是，基于標(biāo)準(zhǔn)的x86服務(wù)器，在每個(gè)物理 服務(wù)器節(jié)點(diǎn)通過virtual storage appliance （虛擬存儲(chǔ)設(shè)備，簡(jiǎn)稱vsa）,管理節(jié)點(diǎn)內(nèi)的 hdd和ssd ”并與其他節(jié)點(diǎn)中的vsa 起來構(gòu)建一個(gè)集群的分布式存儲(chǔ)，后來，加入vmware公司的chuck hollis在其博客里做出了更為準(zhǔn)確的闡述，hyper converged ,

2、其實(shí)就是hypervisor convergedo hypervisor （虛擬服務(wù)器）做為位于應(yīng)用 層與基礎(chǔ)架構(gòu)層之間的戰(zhàn)略層，能夠抽象并池化計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源，并擁有強(qiáng)大的控制 平面的功能而且hypervisor（虛擬服務(wù)器）能整合軟件定義的數(shù)據(jù)中心內(nèi)運(yùn)維管理的經(jīng)驗(yàn), 管理更簡(jiǎn)單。hci（ hyper converged infrastructure ），就是超融合基礎(chǔ)架構(gòu)（簡(jiǎn)稱超融合架構(gòu)）； 或者超融合基礎(chǔ)設(shè)施，是指在同一套單元設(shè)備（如x86服務(wù)器）中具備計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ) 和服務(wù)器虛擬化等資源和技術(shù)的架構(gòu)。hcia （ hyper converged infrastructure ap

3、pliance ）,意指超融合基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)備，或者超融合基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備。hcia （超融合基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)備）由多個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)提供計(jì)算資源和存 儲(chǔ)資源，支持在線的橫向擴(kuò)展。擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)時(shí)，性能和存儲(chǔ)容量都能線性的增長(zhǎng)。它為用戶了 個(gè)很重要的特性：性能可預(yù)測(cè)性，性能可確保始終如一地按節(jié)點(diǎn)數(shù)，簡(jiǎn)單地、線性地在線 擴(kuò)展。運(yùn)行在hcia硬件之上的就是分布式的存儲(chǔ)虛擬化軟件（包括分布式文件系統(tǒng)）,來 完成存儲(chǔ)資源的池化、部署和管理。典型的hcia,包括emcvxrail、dell推出的vsan readynodes（就緒節(jié)點(diǎn)）一體機(jī)，nutanix 體機(jī),cisco hyperflex，華為 fus

4、ioncube , 深信服asan z聯(lián)想aio ,達(dá)沃小金剛等。正因?yàn)榇蠹叶伎春贸诤系氖袌?chǎng)趨勢(shì)，vsan推 出后，存儲(chǔ)巨頭、月艮務(wù)器巨頭都紛紛支持，例如早先的基于evo:rail的f機(jī)，就有 emc（vspex blue）、netapp、hds、dell. supermicro（超微）、inspur（浪潮）、fujitsu（富 士通）等it大廠商；近來基于vsan ready nodes ,也有許多it大廠（包含存儲(chǔ)廠商和服 務(wù)器廠商）已經(jīng)或者將要推岀類似emc vxrail的,多種型號(hào)配置的vsan twl。可以看出，hci （超融合架構(gòu)）符合server san的特征：采用商用硬件，分

5、布式，能 在線橫向擴(kuò)展。實(shí)際上，hci是server san的一種，是server san的子集。server san中除了 hci以夕卜，至少還有另外一類，就是仍然采用商用硬件，也能在線橫向擴(kuò)展，但每個(gè)節(jié)點(diǎn)不提供計(jì)算資源，只提供存儲(chǔ)資源的存儲(chǔ)產(chǎn)品"這里提到hci屬于server san的子集，是基于筆者對(duì)于紛繁復(fù)雜的sds這個(gè)概念的分類，如下圖所示:坦率說,hci屬于serversan的子集這個(gè)說法并不是非常嚴(yán)謹(jǐn),因?yàn)閔ci除了存儲(chǔ)資源池 之夕卜，還提供了計(jì)算資源池。不過，當(dāng)我們以存儲(chǔ)的視角，也就是重點(diǎn)關(guān)注hci的存儲(chǔ)屬 性的時(shí)候，這個(gè)說法還是成立的。完整的來看,hci就是分布式存

6、儲(chǔ)形態(tài)的sds結(jié)合hypervisor。需要注意的是，sds資源 如何提供給hypervisor上的虛機(jī)？主要有兩大流派，一個(gè)就是內(nèi)嵌在hypervisor內(nèi)核的 vsan ,虛機(jī)直接訪問hypervisor的物理存儲(chǔ)設(shè)備;另f 就是類似nutanix ,虛機(jī)必須 通過cvm(種運(yùn)行在hypervisor上的虛擬存儲(chǔ)控制器，也叫做vsa - virtual storageappliance ,虛擬存儲(chǔ)設(shè)備），才能訪問hypervisor的物理存儲(chǔ)設(shè)備，emc scalelo、華為fusionstorage等眾多hci都是類似nutanixcvm這種方式。vsan這類的優(yōu)勢(shì)在于10路徑短,在相同

7、硬件配置下，相同的實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景下，性能表現(xiàn)更好，而且消耗hypervisor節(jié)點(diǎn)服務(wù)器上的cpu和內(nèi)存更少。如下圖所示：與其他hci比，vsan的優(yōu)勢(shì)相比其他以vsa（虛擬存儲(chǔ)設(shè)備）方式部罷的sds方案，vsan更簡(jiǎn)單、更少耗資源、性能更裔vmvirtual sanvsphere已鍛入慮擬機(jī)內(nèi)核丁 virtual san 已鍛入 vsphere 內(nèi)核cpu占用今于10%/便干管理無爲(wèi)安裝和管理草獨(dú)的虔擬設(shè)備無草點(diǎn)故停提供蟲短的"o路徑丁與vsphere和vmware產(chǎn)品體系無fl集成-vsanji成了h »刖酣1尿遠(yuǎn)】曰御殛卩 fault tolerancevspher

8、e replication 劣功腿當(dāng)然，內(nèi)嵌在hypervisor的vsan的劣勢(shì)也凸顯出來，就是：vsan主要為本集群的 vsphere虛機(jī)提供存儲(chǔ)資源。不過，vsan通過nas插件，以及未來不久將要發(fā)布的支持 iscsi接口 ,可以對(duì)外（包括其他hypervisor虛機(jī),甚至物理機(jī)）提供存儲(chǔ)資源。二. 什么是軟件定義存儲(chǔ)（sds ） ?首先，開宗明義：軟件定義，為云而生。這里包括了軟件定義的數(shù)據(jù)中心整個(gè)概念。軟件定義，為云而生福樂生活與愛it其次，我們具體來看下軟件定義存儲(chǔ)。在筆者主編的軟件定義存儲(chǔ):原理、實(shí)踐與生態(tài)書籍當(dāng)中，提到：軟件定義的存儲(chǔ)(sds )是一個(gè)不斷進(jìn)化的概念，在現(xiàn)階段看

9、來，是指存儲(chǔ)資源由軟件存儲(chǔ)等存儲(chǔ)資源整合起來,實(shí)現(xiàn)應(yīng)用感知，或者基于策略驅(qū)動(dòng)的部署、變更和管理,最終達(dá) 到存儲(chǔ)即服務(wù)的目標(biāo)。軟件定義存儲(chǔ)包含兩個(gè)部分，一部分是控制平面，基于策略或者基于應(yīng)用的存儲(chǔ)資源分 配、變更和管理；另一部分是數(shù)據(jù)平面，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存放、處理和優(yōu)化。三、hci與sds的關(guān)系和發(fā)展我認(rèn)為兩者是相輔相成，相互促進(jìn)的。單純從存儲(chǔ)屬性來看，hci是sds的一部分，正如 前面sds的分類所描述的那樣，hci屬于數(shù)據(jù)平面。hci具有的在線橫向擴(kuò)展的特性，非 常適合云化的時(shí)代，但云化所需的存儲(chǔ)資源即刻交付、動(dòng)態(tài)擴(kuò)展、在線調(diào)整，其實(shí)還需要借助控制平面的存儲(chǔ)策略才能完成。在筆者的sds分類里,軟

10、件定義存儲(chǔ)還包含了能被控制平面層（如vmware spbm、openstack cinder等）驅(qū)動(dòng)的外置共享存儲(chǔ)，不過這部分的發(fā)展在國(guó)內(nèi)還相對(duì)緩慢。軟件走義存儲(chǔ)的發(fā)展，在比較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，還需借助超融合架構(gòu)的落地蓬勃發(fā)展。下面所闡述的內(nèi)容，需要注意hci軟件和hcit本機(jī)的區(qū)別。由于目前的市場(chǎng)上，當(dāng)我們 談到超融合設(shè)備時(shí)，絕大多數(shù)指的是出廠時(shí)就預(yù)裝好軟硬件。所以，通常我們聽到的超融合 架構(gòu)或者h(yuǎn)ci,其實(shí)是hci 體機(jī)。而vsan也交特別的是,大多數(shù)是以hci軟件的形態(tài) 岀售，為用戶提供了靈活性和多種選擇。當(dāng)然，如果各方面條件具備，用戶選擇類似emc vxrail這種vsan 一體機(jī)，可以

11、簡(jiǎn)化部署和運(yùn)維的工作量。"寫到這里，我想起了有不少朋友經(jīng)常遇到的困惑：超融合架構(gòu)是存儲(chǔ)的未來嗎？軟件定 義存儲(chǔ)不是要做軟硬件的解耦嗎？不想被傳統(tǒng)外置陣列廠商鎖定,也不想被新的hci硬件 方式鎖定,怎么辦？ 我個(gè)人認(rèn)為，server san軟件廠商選擇少數(shù)幾家服務(wù)器硬件廠商，綁定為t本機(jī)形式，銷 售給用戶，主要原因是廠商的能力和規(guī)模都還太小。首先，需要肯定的是，存儲(chǔ)控制器os與專有存儲(chǔ)控制器硬件的解耦，這本身是一個(gè)進(jìn)步。 但是，業(yè)界除了 vmware能依托其vsphere強(qiáng)大、完整的生態(tài)鏈之外，其他server san 軟件廠商很難有能力、資源去做如此廣泛的服務(wù)器、10控制器、ssd、

12、hdd等部件組合的 兼容述記得之前在compellent公司時(shí)（被dell收購前）,公司維持著一張excel表格，每做過一 次驗(yàn)證測(cè)試，比如h ba卡的某種新型號(hào)，甚至某種原來型號(hào)的新微碼，就增加一條記錄。 因?yàn)槌鮿?chuàng)公司是很難有時(shí)間、人力和成本去做，如同天文數(shù)字般組合的兼容性驗(yàn)證。vsan ready nodes之所以可以按照hci的軟件版被用戶廣泛接受，就是因?yàn)橐劳杏?vsphere已有驗(yàn)證庫的基礎(chǔ)之上,已經(jīng)通過了十多個(gè)服務(wù)器廠商，成百上千種不同的部件 組合（特別是10控制器和ssd）的嚴(yán)格測(cè)試和驗(yàn)證，有時(shí)針對(duì)ssd的性能測(cè)試，甚至長(zhǎng)達(dá)很 多天的時(shí)間持續(xù)的運(yùn)行。所以，初創(chuàng)的server sa

13、n軟件公司在其起步的時(shí)候，選擇兩、三家的服務(wù)器硬件進(jìn)行捆綁銷售，是明智的選擇。這種標(biāo)準(zhǔn)件的產(chǎn)品推出，是經(jīng)過了多次磨合最終確定的，兼容性穩(wěn)定 性得以驗(yàn)證，有時(shí)甚至針對(duì)某些特性在軟件或者硬件進(jìn)行優(yōu)化，用戶使用時(shí)能夠獲得可預(yù)期 的體驗(yàn)。換句話說，其實(shí)也是無可奈何的選擇，因?yàn)槌鮿?chuàng)公司沒有資源去窮盡各種組合的兼 容性驗(yàn)證或優(yōu)化。對(duì)于用戶而言，需要警惕的是，如果server san軟件公司開始和新的服務(wù)器硬件公司合作 時(shí)，最好先觀望一段時(shí)間，等待軟硬件經(jīng)過了足夠長(zhǎng)的磨合期，才去考慮購買新的hci 體機(jī)，以確保存儲(chǔ)的穩(wěn)定性。所以超融合架構(gòu)以軟硬件捆綁形式呈現(xiàn)，我認(rèn)為是一個(gè)過渡期，當(dāng)然這個(gè)過渡期有可能比較 長(zhǎng)

14、。如果用戶不喜歡被少數(shù)幾家鎖定，趕緊考慮vsan ready nodes吧:）相信vmware 經(jīng)過多年的磨合，已經(jīng)與各大服務(wù)器廠商的硬件磨合得非常完美了"我在2016年7月3日sds新書發(fā)布會(huì)及sds技術(shù)沙龍的演講里，也重申了這一觀點(diǎn):hci（超融合）vs. sds （軟件定義存儲(chǔ)）hci軟硬一體機(jī)是sds漫長(zhǎng)征程唸示h翳實(shí)際上，當(dāng)軟件的兼容性在五花八門的各種硬件上不成問題時(shí),緊耦合就會(huì)成為歷史。例如， sds之于外置磁盤陣列他即專有的硬件存儲(chǔ)）。再舉個(gè)例子，以vmware vsphere或microsoft hyper-v為例，你現(xiàn)在聽說過hypervisor?我相信假以時(shí)日，各種不同品牌的hci軟件的兼容性，在多種服務(wù)器的不同部件組合得到解決后，用戶將不用擔(dān)心 新的硬件鎖定。不過,也許需