超融合架构与融合架构对比分析

超融合架构与融合架构对比分析

1、“融合”架构的起源

“融合”架构最初的解决方案通常包括了服务器、SAN存储和网络（以太网或InfiniBand）。一般是由单一供应商提供的包括服务器、存储和网络在内的预集成、预验证的完整解决方案，这是最早的“融合”架构。其实这和传统的系统集成解决方案差不多。以前做解决方案，客户需要面对多家供应商，现在已转变为由单一供应商提供独立打包的、经过优化的产品和服务。

这种“融合”架构简化了系统安装和业务部署的过程，但传统SAN存储的扩展性和性能问题没有解决，管理性也没有得到根本的改进。

从技术角度，这种“融合”架构只是一种设备的集成，一体化交付，尽可能的“开箱即用”，可以简化系统部署和后续管理，帮助用户更快的构建洗头。但是，这种架构没有真正的实现融合，服务器还是服务器，存储还是存储。

为了解决传统SAN存储的性能和扩展性问题，一些厂商开始考虑采用X86服务器作为存储资源节点。以ORACLE的数据库一体机Exadata为例，它设有专门的存储节点，是基于X86服务器组合而成，采用横向扩展架构，利用存储节点具备的一定计算能力，将简单的查询下发到存储节点上执行，只返回少量结果数据，这样可以有效的提升存储系统效率，带宽可以随着存储节点的加入获得近乎线性的扩展。在存储网络上也没有采用SAN架构，而是在计算和存储节点之间统一使用高速的InfiniBand（IB）互联，消灭网络异构，提高数据库访问性能。这种架构是比较早的软件定义存储的模式。

随着互联网的发展，互联网公司的访问压力越来越大，为了解决这个问题，需要一种低成本，高性能而又具有灵活性的分布式处理架构。

大家都知道X86服务器成本很低，但是硬盘本身的随机I/O性能很差，而互联网公司的关键业务又需要很高的IOPS。外置SAN存储虽然可以将多个硬盘聚合在一起，输出较高的带宽和IOPS，解决一部分性能问题，但是投入的成本太高。

在这种情况环境下，采用软件定义的分布式存储解决方案满足了互联网公司的需求。既可以通过规模化部署解决性能问题，又可以降低整体成本，虚拟化的方案又极具灵活性。通过部署大量的X86服务器存储节点和计算节点，组建存储资源池和计算资源池，一种以虚拟化软件+分布式存储软件+X86服务器硬件组成的“融合”架构逐渐流行起来。

2、两种“融合”架构的基本概念

“融合”是指将两个或多个组件组合到一个单元中，组件可以是硬件或软件。

在传统的X86融合架构概念中，融合架构就是X86物理服务器+存储设备+虚拟化软件，其实可以理解为是一种系统集成。即使是ORACLE的数据库一体机，也可以看做是在一个机柜内的物理设备的系统集成。融合系统的扩展可以只扩充计算或存储节点，二者没有直接的相互依赖关系。

在超融合的概念中，“融合”是指在同一个X86服务器的硬件资源上实现存储和计算功能，封装为单一的、高度虚拟化的解决方案。与融合系统一样采用分布式架构，但是各个节点间没有明确的计算和存储的分工。要扩充容量和性能，只需在现有网络中加入新的节点即可实现自动扩展，直至几百或上千个节点，部署速度快，易于管理，规模上限大。

3、两种“融合”架构之间的相同点

从架构上分析，两种“融合”架构都是使用大量标准的x86服务器组成集群，没有SAN或NAS等共享存储设备，主要使用分布在每个节点上的服务器的本地硬件做为存储设备，以软件定义存储（SDS）的方式组建共享存储池。最初起源于大规模互联网基础设施，目前被广泛应用于传统IT企业领域。

我们可以大致概括一下，两种“融合”架构都是以SDS替代了传统融合系统中的SAN，然后再加上计算资源虚拟化而组成。

4、两种“融合”架构之间的不同点

4.1、从物理部署上分析

一般说来，融合系统通常是Rack（机柜）级的，而超融合系统通常是Box（机箱）级的。

融合架构的计算资源一般都使用刀片服务器，网络交换机和外置存储（SAN或基于IB网络的分布式存储），需要将这么多设备集成在一起必须使用机柜，否则无法融合到一起。

超融合架构是在同一套设备中部署计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术。在下图中，以2U架构为例，在其四周部署了四个计算节点，节点包括了存储、计算和网络。当然，它们是相互独立的，与刀片服务器不同。

超融合构架和之前的融合架构在物理架构上有很大的不同，在融合架构中，只是将三个或者四个物理设备组合在一起，每个物理设备本身仍然相对独立，而在超融合环境中，所有的构成部分都是无缝衔接在一起的，看不到任何缝隙的。

4.2、从逻辑部署上分析

在融合架构中，计算和存储仍然可以是两个独立的组件，没有直接的相互依赖关系。比如，经典的OpenStack+Ceph方案，由虚拟机和多个节点分布式存储资源池相结合组成一个融合系统，共享X86设备物理资源。

而超融合架构以虚拟化计算为中心，计算和存储紧密相关，存储由虚拟机而非物理机CVM(Controller VM)来控制，并将分散的存储资源形成统一的存储池，而后再提供给Hypervisor用于创建应用虚拟机。

在超融合架构的每个节点之上都配备了CVM，它的作用就是取代磁盘阵列的磁盘控制器，所有的节点上都会有这样一个虚拟机，后端会通过分布式文件系统实现统一的整合，把所有节点的硬件资源整合成，形成大而单一的存储池。

如下图所示：

在传统的融合架构中可以看到，不管是集中式还是分布式，CVM都是在原物理设备上，而不是在虚拟机上。

5、超融合基础架构的优势

超融合基础架构实现了计算、存储、网络等资源的统一管理和调度，具有更弹性的横向扩展能力，可以为数据中心带来最优的效率、灵活性、规模、成本和数据保护。使用计算存储超融合的一体化平台，替代了传统的服务器加集中式存储的架构，使得整个架构更清晰简单，极大简化了复杂IT系统的设计。相对与传统的IT架构，超融合架构具有天然的优势。

下面我们来对比一下两种架构的扩展方式：