超融合技术-企业业务发展瓶颈及超融合由来分析

1、企业业务侧的痛点

企业数据中心当前处于虚拟化数据中心阶段。在 1.0 的数据中心时代下，企业数据中心通过计算、 存储、网络等硬件的物理堆叠，由于计算/存储以及网络资源都是通过项目前期资源预估进行整体设计，其硬件架构一旦成型扩展性能差;同时项目初始阶段，访问量较小的情况下将导致前期所配置的计算以及内存资源出现较大的闲置。在 2.0 时代下，企业数据中心迎来虚拟化时代，通过“计 算资源虚拟化+集中化存储”的架构，将计算、内存资源通过虚拟化的方式组成资源池，打破应用孤岛;将资源池按需分配给各种应用，实现计算效率以及内存利用率的提升。

2、企业业务现状

2.1集中式存储面临的问题：

在业务互联网化的新时代下，虚拟化数据中心性能瓶颈凸显:当前 IT 基础设施已经从企业的内部 信息化支撑转型升级至业务支撑，业务互联网化的趋势明确。虚拟机的快速增长导致更高的存储访 问需求，而集中式的存储架构在“计算”与“存储”之间存在明显的性能瓶;随着多样化业务的上 线，存储相关的更多竖井化管理和配置、扩容复杂度将快速上升。传统虚拟化数据中心在互联网时 代的冲击下，互联网企业率先遇到瓶颈，Google 在业务不断扩张下率先遇到了数据中心 2.0 时代 性能瓶颈的挑战;同时前期苏宁云商、12306 等首次上线的传统架构均面临同样的困扰。

2.2数据中心横向扩展成为关键点：

在当前互联网/移动互联网业务飞速发展的背景下，互联网数据呈现大爆发;上层应用对于数据处 理以及数据读写的实时性要求极高。因为性能瓶颈的存在，单纯存储模块的线性增加并不能实现整 体数据中心架构的系统级线性扩容;互联网厂商率先遇到数据中心的性能瓶颈，同时也率先通过架 构优化实现数据中心性能的横向线性扩张，由此数据中心架构向“云计算”时代转变。

2.3开源软件和商业软件区别：

“开源软件”与“商业软件”成为企业数据中心在向云时代转型的两种路径。云计算时代下，涌现 出诸多开源软件，比如云计算管理平台 Openstack、开源虚拟化解决方案 KVM、分布式存储平台 Ceph 等，企业客户可以基于开源项目的良好兼容性搭建自己的云数据中心架构，比如构建 “Openstack+Ceph”的分布式存储的云架构系统，形成数据中心性能的弹性扩张;而“商业软件” 方面以 VmWare 为代表，其逐步扩展产品线，由计算虚拟化拓展至存储、网络虚拟化，并提供一 整套的软件定义数据中心(SDDC)的云计算基础架构。

3、超融合架构的由来

下一代数据中心的最大特征之一是“商品化”。数据中心不再需要从网络、存储、计算各 个方面构建定制化的架构;而是走向商品化，包括服务器、存储、操作系统甚至是管理程序的商品化。

超融合实现商业软件与适配硬件的“软硬一体封装”，颠覆了传统数据中心的定制化配置模式;其 构建了软硬一体化的架构体系，真正实现数据中心商品化的购买与“开箱即用”的快速配置;引领 企业数据中心云化升级。其将互联网公司数据中心架构技术特征进行“软硬一体化”的封装，并普 及到企业级数据中心，满足企业 IT 架构性能的线性扩展。超融合架构的标杆厂商“Nutanix”主要 创始团队及员工具备为 Google、Facebook 以及 Oracle 等企业构建新型数据中心的架构经历，公 司则致力于将互联网公司超融合架构的基础设施设计理念带入到拥有虚拟化环境的传统数据中心 中;让企业数据中心在业务互联网化的趋势下，实现架构升级。

“计算”与“存储”融合，打造性能的可预测扩展。众多互联网厂商率先打破传统的存储思维，利 用服务器中的本地硬盘和上层的核心软件，将“计算”和“存储”融合在了一个服务器节点中。该 架构将不需要将数据从存储端取出，再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， 实现存储数据的本地访问，提升系统性能;同时“计算+存储”融合进服务器节点的方式能够很好 地实现数据中心性能的线性可预测扩容。同时随着架构的逐步进化，超融合架构引入网络层之后， 将最终实现通过软件实现“计算+存储+网络”的融合，打造软件定义数据中心的“企业数据中心” 架构解决方案。

产业趋势:当前阶段的“超融合”最大特点是在核心软件的支撑下(软件定义存储)将存储融合到 X86 服务器中，形成服务器端存储(Server SAN)，替代前期集中式存储，实现计算、内存、存 储性能良好的线性扩展。这一技术趋势将使得存储产业出现巨大的变化，原先单纯提供存储解决方 案的企业将面临巨大的挑战;虽然目前高端存储业务依然是控制在存储业界领袖 EMC 等厂商中， 但是 Server SAN 的产业趋势已经逐步明确。去年 EMC 宣布被 DELL 并购，也一定程度说明了磁 盘阵列存储时代的低潮，“DELL+EMC”代表了超融合存储的时代，在未来数据爆发的大时代下， 成为推动存储产业发展的重要确定性趋势。

• 存储基础架构的演进可以分为三个主要阶段，分别为:DAS 直连存储、NAS/SAN 网络集中存储、

以及近期火热的 Server SAN(期间出现诸多存储技术，此处仅描述主要发展进程)。
DAS 直连存储(Direct-Attached Storage):早期并没有专业的存储，存储系统被直连到应用的 服务器中，服务器用自带的 DAS 就可以满足存储需求。DAS 存储优点是距离应用服务器最近，传 输性能非常出色，但是该架构在文件共享，存储管理以及扩展性方面具备明显的缺点。目前 DAS 主要应用场景集中在小企业应用中;不满足大中型企业数据中心中应用模式。
NAS/SAN 网络集中存储:随着数据的增多，人们对存储设备有了更高的要求，存储开始独立出来， 与应用服务器分离，以集中式的存储提供更高效、分享便捷的存储架构;形成目前主流的 NAS/SAN 存储。NAS 存储(Network- Attached Storage)又称为网络附加存储，存储对象是文件，主要解 决文档、图片及视频资料的共享等问题，满足工作组和部门级机构解决迅速增加存储容量的需求。 SAN 存储(Storage Area Network)则是网络上的磁盘;主要存储单位为数据块，其不是直接向 客户端传输文件，而是通过光纤连接到服务器传输需要读取的数据块;适合高密度的 I/O 处理需求。

Server SAN 架构在软件定义数据中心的推动下，再次以分布在各个服务器中的存储设备，替代传 统存储架构。目前运行于标准 x86 服务器或虚拟机之上的软件定义存储概念已经深入人心，Server SAN 主要由多个独立服务器存储组成的一个存储资源池，在软件对硬件的重新定义下，具备良好 的性价比和扩展性;其打破了集中存储的 I/O 访问性能瓶颈，实现了数据中心性能的线性扩张 (Scale-Out)。该架构最核心的改变是存储，最初推动者也是来自于互联网背景的存储初创厂商， 比如国外的 Nutanix、国内的 SmartX 等。

在存储和计算分离后，IOE 基本垄断了 IT 企业应用市场;然而当前 IOE 已经不再适应云计算时代 要求的弹性横向扩展，存在构建和维护成本过高、无法满足应用需求的情况;存储和计算再次融合 进 X86 服务器中(Server SAN)，期“DELL+EMC”、“HPE+Simplivity”验证了未来服务器 端存储(Server SAN)的产业趋势。

存储由传统存储阵列向 Server SAN 的迁移势不可挡。根据 2016 年 Wikibon Server SAN 预测， 当前企业数据中心存储依然是以传统存储阵列为主(SAN/NAS/DAS)，然而后续 Server SAN 将 占据数据中心存储的主流。当前超大型数据中心的存储(HyperScale Server SAN，通常为互联网 公司)已经放量，Wikibon 预测其在 2012-2027 年符合增长达到 22.7%;继 Server SAN 在超大型 数据中心中渗透率逐步提升之后，企业级数据中心(Enterprise Server SAN)市场将快速发展; 预测其 2012-2027 年符合增长达到了 44.2%;并将逐步替代传统企业数据中心存储市场。

云时代下计算/存储资源的虚拟化以及业务的动态部署，使得当前网络效率低下。目前在支持新应 用以及不断变化的业务条件方面，虚拟化计算和存储资源可以近乎即时地进行应用，而配置网络资 源(包括交换机、防火墙和负载平衡器)往往需要等待数周或数月。在云时代下，当网络缺乏敏捷性时，创新的业务流程和新应用的开发就会延缓;同时人工网络管理降低了安全性，当部署的应用 和服务要求更改防火墙规定或访问控制权时，重新配置各网络设备将成为一项费力而复杂的任务。

SDN(软件定义网络)使网络可完全编程，并且在运行时具备与软件定义的服务器和存储相同的 流动性。通过 SDN，交换机、路由器、甚至整个基础架构能够不断适应实时变化的工作负载对网 络实时变化的需求;打破通常会降低反应速度的网络竖井。SDN 的商业化加速将真正落实软件定 义数据中心的架构理念;未来超融合架构的趋势将是基于核心软件融合“计算、存储、网络”配套 硬件，形成三层基础设施的统一封装、灵活扩展与配置，适应云计算时代下对数据中心架构的新需求。

• VMware：

公司是虚拟化平台龙头厂商，其 vSphere 虚拟化管理软件重构了服务器架构基础，用软件定义了 X86 计算资源，显著提高计算资源的利用率，同时简化了数据中心的资源配置。当前公司认识到超融合架构是下一代数据中心架构的趋势， 推出 VSAN 软件定义存储平台，基于部署在 X86 硬件上的直连存储，将存储功能将合并到虚拟机 管理程序中，以“vSphere+VSAN”为核心构建超融合架构。

三种市场策略推进超融合架构，打造部署最广泛的超融合厂商。公司的超融合架构通过三种方式推 向市场，分别为:VxRail、vSAN Ready Node(vSAN 就绪节点)以及 EVO SDDC，其中:1)、 VxRail 方式是由 VmWare 和 Dell EMC 联盟提供的超融合系统，实现 VMware 的 HCI 解决方案最 简单，最快速的部署方式。2)、vSAN Ready Node 是由 VmWare 和 DELL、富士通、浪潮、曙 光等领先的硬件厂商合作，授权硬件厂商预装软件，绑定所有必要的许可。3)、EVO SDDC(软 件定义的数据中心)是将 vSAN，云管理 vRealize，软件定义的网络 NSX 等组件打包构建全面的 软件定义数据中心系统。公司自 14 年发布 vSAN 产品之后，于 15 年便实现超过 1 亿美元的授权 费(纯软件授权费用)，同时在公司最新的 16 年 Q4 数据中，公司 vSAN 总体客户数超过 7000， 16 年 Q4 的 vSAN 订货同比增长了 150%;VMware 成为拥有最广泛客户的超融合厂商。

Nutanix：
Nutanix 于 2009 年在硅谷成立，创始人团队及先期员工主要来自诸多知名 IT 公司，如 Google、 Facebook、VMware、甲骨文、微软、希捷等;公司在 2011 年年底推出第一款产品投放市场。公 司作为超融合行业的标杆，愿景是让普通企业客户都能够具备快速部署类似于 google 等互联网公 司数据中心架构的能力。公司颠覆了企业客户购买数据中心硬件的方式，采用廉价的行业标准服务 器，着重利用自己开发的软件，推出“软硬件融合、计算与存储融合”的超融合设备。