关键词:
选择超融合其实是选择一种对效率的提升方式,从某种程度上讲,超融合类似于动车组车厢,每个车厢都将存储、网络、计算融合在一起以保证数据计算存储传输的高效一致性,在扩容、提升算力等方面只需增加节点、模块即可,这解决了业务发展、业务规模、IT维护与规模投资等不确定性带来的成本风险。
从超融合技术产生以来,从虚拟化分布式存储解决方案开始,逐步向相关上下游扩展,以实现真正的“超融合”。起初,各超融合厂商从各自的硬件设备出发,通过单一硬件设备的快速部署设施方向以实现超融合的目的,后来随着软件定义虚拟解决方案的成熟,为满足利旧等需求,超融合解决方案开始兼容各种硬件设备,以实现“动车化”式的一体化解决方案,以满足私有云、公有云、内网硬件等多种IT基础设施架构的并存需求。在软硬件初步一体化后,超融合解决方案的下一融合方向将是原有系统框架下的软件层面的全面融合,至此,2017年9月,联想超融合提出了以应用智能感知为核心的超融合2.0。
通过国外的Nutanix、VMware(vSAN),国外最出名的是 Nutanix 和VMware, 国内主要是深信服, 锐捷、SmartX等。
用户采购超融合并不必须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。
所以最重大的区别是存储架构不同,超融合使用的是分布式存储,它可以很好地基于X86服务器构建一个易扩展、高可靠的存储资源池,这是超融合的基础,也是核心技术点。
具体而言超融合和传统IT架构有以下几方面的区别:
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物理融合及管理融合:超融合架构把服务器、网络及存储进行了融合,并且搭载在统一管理平台上进行维护;而传统架构则是全部分离的。
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存储架构:超融合采用分布式存储,传统架构使用集中式存储。
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网络:超融合使用万兆以太网,而传统架构多使用光纤交换机。
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可靠性方面: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。
1) 数据冗余模式:超融合拥有跨节点2/3副本,而传统架构则是RAID5/6。
2) 冗余度:超融合最多可坏两个节点(3副本),三副本可以带来比双控更好的冗余度;而传统架构则是一个控制器。
3) 管理的粒度: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。4) 热备: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。
5) 数据恢复量:超融合仅恢复已写入数据,传统架构是全盘恢复。
6) 恢复速度:超融合是多节点读出、多节点写入,速度取决于节点数,每节点100MBps。传统架构是多硬盘读出、单硬盘写入SAS盘最高60MBps。
- 性能方面:超融合在性能方面的架构优势非常明显,当然代价就是消耗计算资源,所以计算资源的消耗是检验超融合专业性的一个重要因素。
1) 性能节点:超融合是根据服务器节点数量多节点并发,传统架构是以双控为主;
2) 性能扩展与最大性能:超融合的性能可扩展最大百万级,这是分布式存储带来的,而传统架构是一般在十万级别不易扩展,高端且非常昂贵。比如EMC Unity 650F,8:28K混合随机读写性能最大27万IOPS,而对于类似Nutanix、SmartX等性能比较好的超融合产品,一个节点8:28K混合随机读写很容易达到3万以上IOPS,通过线性扩展,10个左右节点就可以达到EMC Unity 650F的最大性能。而10个节点只是非常小的用户规模。
3) 是否占用计算资源:超融合需要占用计算资源,传统架构则不需要。
4)数据路径:超融合是读本地化,有更高的IOPS和更低的延迟,写是通过存储网络,而传统架构的读写都要通过存储网络。所以,超融合数据本地化是超融合架构独有的,分离式的架构无法实现,当然代价就是计算资源的占用。
5) SSD缓存:SSD是超融合的必选,是传统架构的可选支持。但即使传统架构存储会使用,双控也无法充分发挥SSD的性能。
- 扩展性方面:超融合的架构是扩展能力强,扩容简单快速,系统复杂度不会随扩容增加而增加。
1) 扩展模式:超融合是可扩展的硬盘和节点,在同一存储下扩展,而传统架构是需要增加RAID扩展柜,从而形成新的存储池。
2) 容量和性能扩展:超融合皆可在线线性扩展,而传统架构则性能扩展能力有限。
3) 数据自动负载均衡:超融合可支持数据自动负载均衡,传统架构是不可以的。
- 部署运维方面:
1) 存储网配置:超融合的存储网配置很简单,而传统架构则需要划Zone等复杂操作。
2) 规划和划分RAID:超融合无需规划和划分RAID、RAID初始化,传统架构则至少花一天时间来进行RAID初始化。
3) 硬件:超融合使用X86标准硬件,简单易操作;传统架构则是需要专用设备,更加复杂。
4)部署、故障及扩容:超融合的部署时间仅需半天,扩容简单快速,硬盘和节点故障可自动恢复;而传统架构则要至少一周时间来进行部署,扩容复杂、手动均衡,还需要及时更换盘或控制器才能恢复硬盘和节点故障。
所以,综上所述,超融合是可靠性、性能、扩展性、部署运维方面有着非常显著的优势,破解了传统IT架构的一些难题,还是值得推荐的。
云计算中的超融合架构是什么?
首先,选择超融合架构的原因,是传统存储解决不了现在企业数据中心的问题。
据麦肯锡研究显示,全球的IT数据每年在以40%的速度增加中。数据正在逐步影响商业,企业通过数据的分析来做决策与管理。
完成快速的分析决策和管理,就需要借助强大的数据中心。下图为传统SAN存储:
但是,光靠越来越快、核数越来越多的CPU是不够的,瓶颈在于传统存储的硬盘太慢了,CPU大部分计算能力都空闲或者说在等待存储数据传输过来。传统存储容量和性能不具备和“计算能力”匹配的可扩展性,不能满足企业进行数据访问的需求。
这个问题并不是现在才有。Google很早遇到这个问题。那么Google是如何做的呢?
作为一个给全世界互联网网民提供数据检索的企业,Google考虑过EMC、IBM,还有当年的SUN存储产品,但是都解决不了它的问题。无论是容量还是性能,这些公司的产品都无法满足Google的规模需求。于是Google只能自己建立一个适合自己的数据搜索的存储结构了。
Google优秀的计算机科学家们,打破了传统的存储思维,利用服务器的本地硬盘和软件构建了一个容量和性能不断可扩展的分布式文件系统,并在其上构建了其搜索和分析的计算引擎:不用把数据从存储端取出来,然后通过网络传输到计算端,而是将计算直接分发到存储上运行,将“计算”作为传输单元进行传输,这样大量的存储数据都是本地访问,不需要再跨网络上传输了,自然访问很快。于是乎,自然而然地,“计算”和“存储”运行(“融合”)在了一个服务器上,这里我们也看到超融合架构的一个优势就是,本地访问数据,不必跨网络。
现代企业的数据量越来越大,应用越来越多,他们开始面临当年Google遇到的问题,CIO要考虑怎么更高效的构建自己的计算和存储的基础架构,来满足应用的数据访问需求。
虚拟化为更容易的管理应用而生,它解决了CPU、内存资源闲置的问题。但随着虚拟化的大规模应用,虚拟机越来越多,虚拟机在传统存储上运行却越来越慢了。“慢”造成“体验差”,“体验差”成为了限制虚拟化应用的最大的瓶颈。这里面的最重要原因自然是,存储的I/O性能不够,大量的虚拟机和容器同时运行,I/O的混合,使得随机读写急剧增加,传统存储的结构无法承受大量的随机I/O.超融合恰恰是为了解决这个问题,才被带到了虚拟化和容器领域。同时,业内也存在不同的解决I/O问题的方法,我们先尝试分析下其他的解决方法:解决方法一:在存储设备采用SSD做Cache,加速I/O.这在一定的规模下可能有效,但是存储设备的SSD Cache通常比例较小,不足5%的容量比的情况下,自然满足不了用户的热数据的缓存需求。另外,仍然无法随需扩展,所有的数据仍然要从集中的存储控制器流出,这个集中的“收费站”势必堵塞“高速公路”。
解决方法二: 使用服务器侧SSD做Cache,加速I/O.这种类似的解决方案,通常缺乏高可靠性软件的支撑,服务器端的Cache如果用做写Cache,存在单点失效的问题,需要在多个服务器的Cache设备上,做副本来提供可靠性,可以说这是一个阉割版的超融合架构,将Cache放到服务器端,仍然使用传统存储,当Cache满,需要被写回传统存储的时候,仍然被传统存储的“控制器”限制整体性能。
我们看到,上面的两种方案都是受限于传统存储的结构,超融合存储则不一样,通过完全去掉传统存储,利用分布式文件系统来提供“不可限量”的性能和容量,在这个基础上,再通过Cache进行加速,甚至全部使用闪存(全闪存产品)来构建都是自然而然,不被限制了。
因此,超融合架构不是为了让单台服务器的存储飞快,而是为了让每增加一台服务器,存储的性能就有线性的提升,这样的存储结构才不限制企业业务的运行,并保证业务的可靠性。
正因为这种扩展性很好的共享存储,使得整个Google的业务得以顺畅地运转。SMARTX在做的就是这样的更好的、更稳定的基础服务。
另外,超融合近几年得以快速发展的原因,这要归功于硬件设备。CPU核数越来越多,服务器的内存容量越来越大,SSD设备和网络互联网设备越来越快,这意味着:a. 服务器的资源除了运行业务以外,仍然可以预留出来足够的CPU,内存资源来运行存储软件。将存储软件和业务运行到一块,既减少了设备量,减少了电力使用,本地读取也提高了I/O的存取效率。这在几年前是做不到的,因为CPU和内存太有限了。
b. 网络互联越来越快,无论是万兆,40Gb以太网,还是Infiniband(无限宽带技术),使得我们的软件能够将独立的存储设备进行互连,通过分布式文件系统形成共享的存储池,供上层应用使用。
c. 如果说SSD等硬件厂商让单个存储设备跑的更快,我们的软件的意义在于,让超大量的这些存储设备,一起工作,提供无止境的整体性能和容量。
超融合基础架构
- 中文名
- 超融合基础架构
- 外文名
- Hyper-Converged Infrastructure
- 别 名
- 超融合架构
- 特 征
- 统一的管理平台
概念
特点
三种云的区别:公有云、私有云、混合云
随着云计算的发展,如今,几乎每个企业计划或正在使用云计算,但不是每个企业都使用相同类型的云模式。实际上有三种不同的云模式,其中包括公共云,私有云和混合云。为了帮助确定哪种云模式最适合企业的需求,以下探讨这三种模式如何进行比较和对比。
一、公有云
公有云通常指第三方提供商用户能够使使用的云,公有云一般可通过 Internet 使用,可能是免费或成本低廉的。这种云有许多实例,可在当今整个开放的公有网络中提供服务。公有云的最大意义是能够以低廉的价格,提供有吸引力的服务给最终用户,创造新的业务价值,公有云作为一个支撑平台,还能够整合上游的服务(如增值业务,广告)提供者和下游最终用户,打造新的价值链和生态系统。它使客户能够访问和共享基本的计算机基础设施,其中包括硬件、存储和带宽等资源。
优点:除了通过网络提供服务外,客户只需为他们使用的资源支付电用。此外,由于组织可以访问服务提供商的云计算基础设施,因此他们无需担心自己安装和维护的问题。
缺点:与安全有关。公共云通常不能满足许多安全法规遵从性要求,因为不同的服务器驻留在多个国家,并具有各种安全法规。而且,网络问题可能发生在在线流量峰值期间。虽然公共云模型通过提供按需付费的定价方式通常具有成本效益,但在移动大量数据时,其费用会迅速增加。
二、私有云
私有云(Private Clouds)是为一个客户单独使用而构建的,因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制。该公司拥有基础设施,并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式。私有云可部署在企业数据中心的防火墙内,也可以将它们部署在一个安全的主机托管场所。私有云极大的保障了安全问题,目前有些企业已经开始构建自己的私有云。
优点:提供了更高的安全性,因为单个公司是唯一可以访问它的指定实体。这也使组织更容易定制其资源以满足特定的IT要求。
缺点:安装成本很高。此外,企业仅限于合同中规定的云计算基础设施资源。私有云的高度安全性可能会使得从远程位置访问也变得很困难。
三、混合云
混合云是公有云和私有云两种服务方式的结合。由于安全和控制原因,并非所有的企业信息都能放置在公有云上,这样大部分已经应用云计算的企业将会使用混合云模式。很多将选择同时使用公有云和私有云,有一些也会同时建立公众云。因为公有云只会向用户使用的资源收费,所以集中云将会变成处理需求高峰的一个非常便宜的方式。比如对一些零售商来说,他们的操作需求会随着假日的到来而剧增,或者是有些业务会有季节性的上扬。同时混合云也为其他目的的弹性需求提供了一个很好的基础,比如,灾难恢复。这意味着私有云把公有云作为灾难转移的平台,并在需要的时候去使用它。这是一个极具成本效应的理念。另一个好的理念是,使用公有云作为一个选择性的平台,同时选择其他的公有云作为灾难转移平台。
优点:允许用户利用公共云和私有云的优势。还为应用程序在多云环境中的移动提供了极大的灵活性。此外,混合云模式具有成本效益,因为企业可以根据需要决定使用成本更昂贵的云计算资源。
缺点:因为设置更加复杂而难以维护和保护。此外,由于混合云是不同的云平台、数据和应用程序的组合,因此整合可能是一项挑战。在开发混合云时,基础设施之间也会出现主要的兼容性问题。
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