超融合架构特性及收益的优势分析

超融合与传统架构特性及收益详细对比

新IT浪潮已经到来，超融合便是诸多风口之一，在近年来成为了IT业界备受关注的话题。当下超融合架构已成为许多厂商发力的主要方向，市场竞争日益激烈。虽然超融合的概念已经被热炒了至少两年，但市场上依旧存在着不少模糊的定义与理解，超融合与传统IT架构在性能和收益方面究竟有哪些差别？此文将详细盘点超融合与传统IT架构的差异，并通过厂商实例来进行深入对比分析。

一．超融合的核心特征是什么？

Nutanix是最早推广超融合（HCI ：Hyper Converge Infrastructure）概念的厂商。Nutanix起步的核心技术是分布式存储，只是在部署架构上有了进一步创新，采用了这种

融合的方式。这很大程度上推进了分布式存储的市场落地。

所以分布式存储是超融合1.0的核心，但市场上很多厂商在弱化最具挑战及技术难度的存储部分，单纯去调“融合”，把一些无关痛痒的内容集成起来，而这并非真正的“超融合”。

真正撬动传统IT市场的超融合1.0的特征是两点：

一是，基于X86服务器架构的分布式存储；

二是，分布式存储和计算虚拟化部署在同一服务器硬件内。

下面在对比中会看到，给用户带来价值的重要特性中，大概70%是来自于分布式存储，30%是超融合架构带来的好处（比如管理简化，使用成本的降低），但恰恰是这30%，让用户更愿意从传统架构切换到分布式架构上来。

二．超融合是革命性架构吗？

任何称之为革命性的架构一般应具备至少以下三个特征：

一是，对用户的使用习惯会有巨大的改变；

二是，为用户带来巨大的价值；

三是，新的厂商可以撬动传统老牌厂商的市场。

以上三点，超融合产品都具备，前两点在后面分别介绍，第三个可以通过国外的Nutanix、VMware（vSAN），中国的SmartX等厂商的案例描述中看到，他们所替代的产品大量的是老牌存储厂商EMC、HDS等公司的存储产品。即便目前Nutanix自己也在开发和推出服务器虚拟化产品，但最初的Nutanix产品核心就是超融合架构的分布式存储。用

户采购Nutanix并不需要替换原有的服务器品牌（比如Dell）或者虚拟化品牌（比如VMware），只有存储（比如EMC）是一定需要替换的。

三．为什么超融合的架构会在近几年才出现？

一个革命性的技术架构出现、成熟需要至少两个核心因素：

一是，客户的强烈需求；

二是，相关技术的成熟。

超融合架构的客户需求来自于商业数字化和互联网化对IT资源的使用速度和使用要求

有了大幅提升。而以下相关技术对架构的市场落地有很大关系。

1. 分布式存储架构

这是互联网公司用了多年的技术，分布式存储可以很好地基于X86服务器构建易扩展、高可靠的存储资源池，是超融合的基础。

2.SSD

SSD对存储架构的影响是巨大的，传统机械硬盘的4K随机性能只有300左右，而类似intel 3710这样的SSD则可以达到超过7万IOPS，高出两个数量级。但同时双控制器架构

就会成为瓶颈，比如EMC的Unity 650 可以支持一千块硬盘或SSD，但31块SSD的时候就到达瓶颈，此时8:2读写混合最大只能达到27万IOPS。

同样，SSD大大减少了事务型存储系统的机架空间，使存储和计算节点的数量比较匹配，这是超融合架构成立的一个重要条件。

3.虚拟化

超融合架构成立的另一个重要条件就是虚拟化已经被广泛接受，否则分布式存储不可

能和应用共存在一个物理节点上，除非是一个厂商的一体机产品。

4. CPU

最后就是大家常说的CPU更强大更廉价，可以同时解决计算和存储的要求。

四．超融合就是分布式存储和计算虚拟化简单地安装在一起吗？

答案是否定的。

因为要以超融合的形态去做虚拟化的存储，还应该具备以下特征：

一是，对系统资源消耗应该少，并且可控，合理的方案不应该超过10%；

二是，支持VM数据访问本地化，这个是超融合架构另一大优势；

三是，既然是重点支持虚拟化平台存储，就应该对不同的虚拟化平台有比较好的支持，类似VMware、KVM等。

所以，现在中国市场真正算得上超融合架构的也就是Nutanix、VMware和SmartX。国内很多厂商用Ceph来包装超融合产品，以上三点都没有满足。主要的问题包括：

1. 哈希算法不能实现数据存放的精准控制，所以I/O本地化无法实现；

2. 软件I/O路径比较长， CPU资源消耗比较多，进一步增加了延迟。

五．超融合架构和传统架构有哪些区别？

这里挑选了SmartX的架构图用来做对比说明，更清晰一些（以下若干图都取自

SmartX产品胶片）。对于真正的超融合产品，以下特性都是一致的的。如果有少量的特

性差异，会专门描述。

六．为什么超融合架构的可靠性能比传统双控架构更好？

用服务器构建存储，客户顾虑最多的首先是可靠性，如果需要衡量可靠性：

系统的冗余度？通俗的说就是允许硬件坏多少？

出现故障后是否完全自动恢复？

恢复速度和时间？因为系统处于降级状态下是比较危险的状态，故障窗口越小，出现

整体故障的可能性就越小。

以下给出详细的系统冗余与恢复机制对比。

上表需要进一步说明的是：

三副本可以带来比双控更好的冗余度，代价是损耗更多的容量。

管理的粒度部分，各家实现不同，有的是基于资源池设置两副本或三副本，有的厂商，比如SmartX，是以卷为单位，这样的好处就是可以在一个资源池上分配不同副本策略的卷，用于不同安全级别的VM。

热备盘的处理方面，其实大部分分布式存储都没有了，而是利用已有空间进行恢复。

但需要强调的是现在GlusterFS还是使用热备盘机制。

可以看出可靠性方面，超融合架构的优势非常大，但其实这里的优势都是分布式存储

本身应该具备的。

七．为什么超融合架构的随机性能比传统架构更高？