超融合架構(gòu)分析和主要技術(shù)陣營

1、 超融合架構(gòu)分析和主要技術(shù)陣營 超融合架構(gòu)將圍繞虛擬化計算的存儲、網(wǎng)絡(luò)集成到了同一個硬件盒子中，生態(tài)系統(tǒng)涵蓋軟件和硬件廠商，因其核心是軟件，在這里我們集中討論三類有代表意義的軟件廠商，而并不展開討論整個生態(tài)系統(tǒng)： “超融合存儲”廠商，作為“超融合”架構(gòu)概念的來源，Nutanix、SMARTX、Simplivity等超融合存儲廠商通過其穩(wěn)定、高性能、豐富的企業(yè)級數(shù)據(jù)保護(hù)特性的存儲構(gòu)建了核心競爭力，是目前“超融合”生態(tài)圈的核心玩家之一。 “VMware”，作為虛擬化領(lǐng)域的霸主，VMware為保衛(wèi)VMware生態(tài)系統(tǒng)推出vSAN和EVO:RAIL，借助vSphere的市場份額，推廣其超融合存儲解決方

2、案，是目前“超融合”生態(tài)圈的第二個大玩家。 “Openstack等開源陣營”，OpenStack廠商乘風(fēng)借勢，借助開源項目Ceph也推出了自己的超融合解決方案，與超融合存儲廠商和VMware一起，初步形成了超融合存儲市場的三類玩家。這些廠商雖然都是超融合架構(gòu)，卻各有側(cè)重和優(yōu)缺點(diǎn)，讓我們逐一對此進(jìn)行分析。超融合存儲廠商引領(lǐng)超融合架構(gòu) 超融合存儲廠商典型代表有Nutanix、SMARTX、Simplivity等，這些廠商將傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)公司的計算存儲融合架構(gòu)用于虛擬化環(huán)境中，支持企業(yè)構(gòu)建計算存儲合二為一的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)。 超融合存儲廠商首先抓住的是用戶數(shù)據(jù)中心虛擬化規(guī)模增大后的存儲痛點(diǎn)問題（如性能、容量

3、、運(yùn)維、易用性問題），為虛擬化數(shù)據(jù)中心構(gòu)建更快、更易擴(kuò)展、更易用的存儲解決方案，降低數(shù)據(jù)中心的整體擁有成本。 存儲廠商推出的超融合方案有兩大優(yōu)點(diǎn)，一方面，其不綁定任何計算平臺，既支持VMware，也支持OpenStack、KVM、Hyper-V、XEN SERVER等，甚至未來還會支持Docker，中立的立場十分明顯，可以和多種虛擬計算平臺廠商合作，有助于用戶擺脫計算平臺的綁定；另一方面，其存儲的穩(wěn)定性、性能和企業(yè)所需的數(shù)據(jù)保護(hù)特性（如異地容災(zāi)、同城雙活、備份等）比另外兩類玩家有很大優(yōu)勢，可以直接切入企業(yè)的核心業(yè)務(wù)。VMware vSAN保衛(wèi)VMware生態(tài) 過去，VMware通過“vSphe

4、reEMC存儲”的方案一統(tǒng)江湖，但是隨著Nutanix、SMARTX等存儲廠商推出支持多個計算平臺的中立的超融合存儲產(chǎn)品，以及開源Hypervisor，如KVM、Xenserver的成熟，VMware的壟斷地位已經(jīng)受到了嚴(yán)重威脅。為此，VMware也推出了相對應(yīng)的存儲方案vSAN來應(yīng)對上述挑戰(zhàn)。 VMware vSAN是vSphere中的一個高級特性，和VMware的集成更加緊密，相比Nutanix和SMARTX，vSAN和VMware結(jié)合使用的體驗更好，同時借助于vSphere的市場份額和現(xiàn)有渠道，vSAN可以迅速推廣，缺點(diǎn)在于vSAN只支持VMware自己的虛擬化方案，其產(chǎn)品思路仍是將用戶

5、鎖定在VMware的封閉系統(tǒng)中，被業(yè)界詬病的“vtax”仍在延續(xù)；為和東家EMC直面競爭，vSAN仍定位于低端存儲市場，性能和數(shù)據(jù)保護(hù)方面競爭力不足，限制了vSAN侵蝕市場份額。Openstack陣營借力開源Ceph Openstack是一套開源的云計算管理軟件，是目前最受歡迎的云計算管理軟件項目之一，可以為用戶構(gòu)建完整虛擬計算、存儲、SDN網(wǎng)絡(luò)的解決方案。為迎合超融合架構(gòu)趨勢，國內(nèi)Openstack廠商，如99Cloud、UnitedStack等OpenStack廠商，借助于Ceph等開源軟件來搭建超融合架構(gòu)的云解決方案。 Openstack陣營的核心競爭力來源于對開源項目的運(yùn)維能力以及低成

6、本的解決方案。目前Openstack主要針對非關(guān)鍵業(yè)務(wù)市場，因此采用開源的Ceph可以更加有利于降低成本，但是國內(nèi)Openstack廠商能力參差不齊，并不是所有的Openstack廠商都有維護(hù)和修復(fù)Ceph問題的能力。Ceph在存儲穩(wěn)定性和性能上和商業(yè)存儲仍然存在較大差距，限制了其爭奪中高端市場的能力。目前“超融合”生態(tài)圈三大陣營格局及解決方案特點(diǎn)如下表所示。超融合解決方案介紹首先需要厘清概念，談超融合，就得先從融合架構(gòu)談起融合架構(gòu)又稱為集成系統(tǒng)，通過整機(jī)柜集成和預(yù)配置實現(xiàn)快速部署，但仍然采用傳統(tǒng)的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲三層架構(gòu)。典型的融合架構(gòu)方案包括VCE的Vblock、NetApp的FlexP

7、od、Oracle的Exadata，以及Huawei的FusionCube和H3C的UIS等。可以注意到融合架構(gòu)在形態(tài)上體現(xiàn)為一個機(jī)柜或刀箱，里面集成了服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲節(jié)點(diǎn)，安裝了虛擬化軟件。 而超融合架構(gòu)則是基于通用的服務(wù)器硬件，借助虛擬化和分布式技術(shù)，融合計算、存儲、虛擬化與一體，不再需要專門的SAN存儲。相比融合架構(gòu)來說，超融合擺脫了整機(jī)柜/刀箱集成的束縛，也不再受限于傳統(tǒng)的三層架構(gòu)，更具有彈性。其次理解每家產(chǎn)品的理念、定位和技術(shù)淵源超融合概念在今天能夠得到大家的熱議，一是隨著硬件性能密度的提升，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通的便利，軟件智能逐漸走向成熟，超融合也是IT基礎(chǔ)設(shè)施演進(jìn)的一個必然方向；二則是

8、對傳統(tǒng)架構(gòu)的顛覆式創(chuàng)新，在IT資源的分配和管理上相比傳統(tǒng)架構(gòu)更有效率（尤其是集中式存儲模式），因此對傳統(tǒng)存儲的沖擊也最大。這也恰恰說明為何超融合理念的倡導(dǎo)者會是Nutanix、SimpliVity、Pivot3、Maxta以及VMware這些在企業(yè)級（存儲）市場并不顯赫的廠商。而對于EMC、IBM、NetApp這些存儲巨頭來說，超融合并不是一個“討人喜歡”的概念，誰讓他們“真的有一頭?！蹦兀縉utanix、SimpliVity等超融合初創(chuàng)廠商，均成立于2009年，借鑒Google等互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，通過軟件定義的方式，將服務(wù)器的計算和存儲資源聚合，在虛擬化層面上實現(xiàn)池化和統(tǒng)一管理，實現(xiàn)虛擬化

9、環(huán)境的新型部署模式。他們的確是這個市場最徹底的“革命者”。VMware在2014年發(fā)布的VSAN，也是專為優(yōu)化虛擬環(huán)境而設(shè)計的存儲解決方案，通過與vSphere的深度耦合，將軟件定義數(shù)據(jù)中心延伸到存儲一層（在此前VMware通過VAAI、VASA、VVOL幫助專業(yè)存儲廠商更好的支持虛擬化應(yīng)用，現(xiàn)在決定甩開膀子自己上陣了），并鞏固VMware在虛擬化數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢。而HP、Huawei作為傳統(tǒng)企業(yè)級的老兵，有成熟的軟件定義存儲產(chǎn)品，如HP基于LeftHand的StorVirtual、Huawei從FusionCube拆分出來的FusionStorage，通過與Hypervisor集成或作為其堆棧

10、的一部分而搖身一變成為時髦的“超融合”，但從規(guī)格、指標(biāo)來看，與“原生”的超融合架構(gòu)仍然存在差距。在國內(nèi)比較有影響力的公有云服務(wù)提供商青云，也推出了超融合一體機(jī)，通過預(yù)集成QingCloud虛擬化平臺、云平臺管理軟件、SDN網(wǎng)絡(luò)和分布式存儲，實現(xiàn)企業(yè)云平臺的落地部署。另外一家廠商深信服，本行是做網(wǎng)絡(luò)安全的，也加入了超融合的戰(zhàn)場，坦率的說在狹義的超融合架構(gòu)（服務(wù)器+存儲+虛擬化）上平淡無奇，但所畫即所得的部署模式和網(wǎng)絡(luò)層的深度集成卻讓人印象深刻，更適合SMB客戶從網(wǎng)絡(luò)安全到基礎(chǔ)架構(gòu)的一攬子交付需求?；氐铰?lián)想自身，沒有自己的存儲核心技術(shù)這一短板，在過去只能依賴于OEM和技術(shù)合作彌補(bǔ)，隨著超融合的發(fā)展

11、，也無需再苦惱了，超融合不需要存儲，但一定要部署在服務(wù)器上。而服務(wù)器則是聯(lián)想企業(yè)級最強(qiáng)的地方，與Nutanix合作推出的超融合HX系列，基于最好的x86服務(wù)器System x，目標(biāo)成為超融合市場的標(biāo)桿產(chǎn)品。選擇超融合方案可以遵循哪幾個標(biāo)準(zhǔn)？這么多考量因素，一個“好”的超融合方案究竟該如何判別？可以從以下五個方面去衡量：依次為適用性、兼容性、數(shù)據(jù)效率、連續(xù)性及可擴(kuò)展性。1適用性VM-Centric 超融合既然是為虛擬化環(huán)境部署而服務(wù)，那么整個架構(gòu)設(shè)計是否以虛擬機(jī)為核心，會對使用體驗會有直接影響，在這方面做得越好，也就越能體現(xiàn)該方案的優(yōu)勢。VM-Centric可以通俗的理解為站在為虛擬機(jī)服務(wù)的角度

12、上，以讓虛擬機(jī)運(yùn)行的更有效率為目標(biāo)，Top-Down進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計。比如說，在傳統(tǒng)的架構(gòu)中，存儲對上層的主機(jī)提供存儲卷服務(wù)，對于在主機(jī)上部署的虛擬機(jī)來說，其數(shù)據(jù)具體在存儲上如何分布，是不可知的，當(dāng)我們在使用快照、復(fù)制等數(shù)據(jù)保護(hù)功能時，我們是對存儲卷進(jìn)行操作。而在超融合架構(gòu)中，與虛擬機(jī)相關(guān)的數(shù)據(jù)分布，會有“本地化”的概念，也就是虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)會優(yōu)先存放在本地節(jié)點(diǎn)上，避免跨節(jié)點(diǎn)訪問造成的延遲和資源占用。在進(jìn)行快照、復(fù)制等操作時，同樣也是圍繞虛擬機(jī)這個維度來進(jìn)行的，而不是傳統(tǒng)架構(gòu)中是對虛擬機(jī)所在的存儲卷進(jìn)行快照和復(fù)制。業(yè)界的超融合方案，如之前所述，大致可以分為兩類，一種是“原生”超融合，如Nutanix

13、、SimpliVity、Maxta，另一類則是軟件定義存儲升級，如HP的StorVirtual、Huawei的FusionStorage。對比這些產(chǎn)品的指標(biāo)可以看出，前者在“VM-Centric”方面一般做的比較全面，也會將其作為宣傳的重點(diǎn)，而后者在“VM-Centric”方面著墨較少。這很好理解，畢竟前者是針對虛擬化場景進(jìn)行的專門設(shè)計，而后者更多是將現(xiàn)有的軟件定義存儲增加了一個虛擬化層。舉一個例子說明這兩種架構(gòu)的不同就是：前者是一輛轎車，設(shè)計目的就是為了駕駛者的樂趣和乘坐者的舒適，而后者更像一輛皮卡，設(shè)計目的是為了載貨和通過性。雖然皮卡對乘坐者的舒適度也是有保證的，但總歸不如轎車舒服；當(dāng)然單

14、純討論載貨能力，轎車卻也是不如皮卡的。2兼容性Hypervisor支持 目前流行Hypervisor有VMware vSphere、Microsoft Hyper-V、KVM，絕大多數(shù)的超融合方案都支持VMware，畢竟VMware是虛擬化界事實上的標(biāo)準(zhǔn)。EVO:RAIL/VxRAIL僅支持VMware，畢竟這是自己的親兒子，是用來鞏固自己市場地位的法寶；SimpliVity、Maxta雖然現(xiàn)在僅支持VMware，但有明確的計劃要支持Hyper-V，原因是繼續(xù)綁定VMware并不能保證自己的生存，而Hyper-V和KVM的市場增長比較快（據(jù)不權(quán)威數(shù)據(jù)，VMware的市場占有率是55%，Hype

15、r-V已經(jīng)增加到27%）。對Hypervisor支持最全的則是Nutanix，VMware/Hyper-V/KVM（自己開發(fā)的AHV）都支持；Huawei的FusionStorage則除了支持VMware和KVM外，自己也有基于Xen開發(fā)的FusionSphere虛擬化平臺。當(dāng)然還有一些廠商因為產(chǎn)品定位的原因，僅支持自己基于KVM開發(fā)的虛擬化平臺，如深信服、SmartX。如果客戶本身就是一個多Hypervisor平臺混合部署的環(huán)境，兼容多個Hypervisor帶來的好處就很明顯了，這個時候客戶也會有虛擬機(jī)在Hypervisor間轉(zhuǎn)換的功能需求。個人的一點(diǎn)淺見：僅支持VMware的超融合方案是沒

16、有前途的，因為你首先就無法和vSphere+VSAN競爭，當(dāng)然VxRail除外（親兒子嘛）；如果僅支持KVM的話，也會導(dǎo)致適用范圍被大大縮窄。同樣，對于客戶來說，除非你是VMware的鐵桿粉絲，或者你的業(yè)務(wù)必須用到vSphere的一些高級功能，否則沒有必要為了一棵大樹而放棄森林，尤其是對于大量部署Windows的客戶，Hyper-V就是一個不錯的選擇，而在Linux平臺，免費(fèi)的KVM也發(fā)展的比較成熟。3效率I/O優(yōu)化和數(shù)據(jù)效率 在這一方面，各家超融合方案的區(qū)別體現(xiàn)在：數(shù)據(jù)本地化的設(shè)計，以及數(shù)據(jù)寫入到節(jié)點(diǎn)時的切片策略：基于已有的SDS方案Bottom-Up的超融合方案，在數(shù)據(jù)本地化設(shè)計上，并沒有

17、原生的超融合架構(gòu)做的深入。閃存、SSD，僅用于緩存還是緩存+存儲，僅支持SSD還是可以擴(kuò)展PCI-e閃存卡：很多人都有疑問，為什么傳統(tǒng)架構(gòu)需要七八臺服務(wù)器，加中端存儲才能支撐的應(yīng)用，三四個超融合節(jié)點(diǎn)就可以替代？其實有個原因就是超融合架構(gòu)對閃存/SSD的配置和使用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)存儲。通常，一個節(jié)點(diǎn)配置的SSD會是800GB1600GB，甚至可以擴(kuò)展到更多。雖然傳統(tǒng)存儲也可以配置很多SSD，但相應(yīng)的成本也會急劇提升。有的超融合方案如VSAN，SSD僅可以作為緩存使用，并不能存儲數(shù)據(jù)，而有的方案如Nutanix則既可以做緩存，也可以存儲數(shù)據(jù)；大部分超融合方案只能使用SSD，而華為的FusionStor

18、age則可以使用PCI-e閃存卡。數(shù)據(jù)保護(hù)，采用多副本還是RAID，是否支持糾刪碼：相比傳統(tǒng)存儲的RAID技術(shù)，在分布式系統(tǒng)中，多副本技術(shù)是最常見的數(shù)據(jù)保護(hù)方案，為了緩解副本技術(shù)帶來的存儲空間的占用，對于冷數(shù)據(jù)采用糾刪碼方式進(jìn)行保護(hù)，也是通用方案。但可以看到，仍然有一些超融合方案，在節(jié)點(diǎn)內(nèi)部使用RAID進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)，如SimpliVity使用硬件RAID卡將節(jié)點(diǎn)內(nèi)的硬盤創(chuàng)建成RAID6，如Maxta則使用內(nèi)置的ZFS文件系統(tǒng)，利用RAIDZ技術(shù)對節(jié)點(diǎn)內(nèi)的硬盤進(jìn)行保護(hù)，最多可以允許三塊硬盤的損壞。這些方案顯然各有優(yōu)劣，僅使用副本，在冗余度上并沒有節(jié)點(diǎn)內(nèi)RAID+節(jié)點(diǎn)間副本來的可靠，但空間利用率前

19、者占優(yōu)。在這里，也可以注意到不同超融合方案也存在兩個流派，一種是上層軟件直接操作硬盤，完全軟件定義來實現(xiàn)；另一種，在底層的存儲層，或者使用傳統(tǒng)的RAID，或者采用單機(jī)文件系統(tǒng)如ZFS來實現(xiàn)。前者的好處是可以獲得完全的控制權(quán)和定制能力，后者的好處是利用現(xiàn)有的技術(shù)，實現(xiàn)簡單。數(shù)據(jù)效率，是否支持重刪、壓縮、精簡，在線還是后處理，軟件處理還是硬件加速，單個節(jié)點(diǎn)還是可以跨節(jié)點(diǎn)全局處理？實際上，數(shù)據(jù)效率和數(shù)據(jù)保護(hù)是一脈相承的，以SimpliVity為例，在重刪、壓縮上使用了PCI-e加速卡來實現(xiàn)，所有的數(shù)據(jù)在寫入時都會經(jīng)過重刪處理，因為是硬件協(xié)處理，所以不會占用CPU資源，避免對業(yè)務(wù)的影響。而Maxta使

20、用ZFS，則是利用ZFS本身的在線重刪功能，通過軟件實現(xiàn)，從而也導(dǎo)致了對大內(nèi)存的需求。Nutanix的實現(xiàn)則很有趣，對于寫入到內(nèi)存和SSD的數(shù)據(jù)，可以執(zhí)行在線重刪處理，對于寫入到HDD的冷數(shù)據(jù)，則可以用Map reduce的方式跨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全局重刪，與上述節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的重刪相比，重刪效果無疑會更好些。VSAN原來在6.1版本是不支持重刪的，但6.2版本已經(jīng)添加了重刪可能，可惜只能對全閃存進(jìn)行，混合配置時，硬盤上的數(shù)據(jù)是無法進(jìn)行重刪的。4備份、容災(zāi)業(yè)務(wù)連續(xù)性 如上所述，在快照時，有的方案是基于虛擬機(jī)來進(jìn)行，有的方案仍然是基于存儲卷來進(jìn)行，顯然前者使用更為便利。在虛擬化環(huán)境進(jìn)行備份時，相比傳統(tǒng)的備份方案

21、，Avamar和Veeam是兩個值得考慮的方案，尤其是對EMC有偏愛的客戶，Avamar是個很不錯的虛擬化環(huán)境重刪備份解決方案，除了價格較貴之外；而Veeam作為輕量級、純軟件的解決方案，也得到了很多客戶的青睞，但似乎Veeam并不支持重刪。而在復(fù)制、容災(zāi)中，傳統(tǒng)架構(gòu)更多是基于Array-Level、通過存儲卷的復(fù)制來實現(xiàn)，現(xiàn)在的超融合方案大多都宣稱自己支持容災(zāi)，但沒有看到太多的資料和案例，但有兩點(diǎn)，超融合方案的容災(zāi)，第一大多是基于VM-Level來進(jìn)行，尤其是與Hypervisor配合起來更為便利，第二就是還不能滿足RTO/RPO=0的雙活要求，如果用戶是要求雙活的環(huán)境，坦率的說，使用VPLEX或者SVC這種傳統(tǒng)的方案更為合適