探究云化时代背景下的IT基础架构——超融合架构

林勇

（浙江省机电技师学院，浙江 义乌 322000）

0 引言

从互联网到数据中心再到移动设备，IT基础架构已成为推动现代经济快速发展的重要引擎[1]。虚拟化颠覆了企业思考IT基础架构的方式：从硬件定义到软件定义。随着软件的崛起，未来数据中心真正的统治者将是软件[2]。

未来所需的资源需要实现动态化和自动化：要以一种便于使用的服务来提供，而不是以传统 IT 项目来提供。近年来，“数字化转型”的话题铺天盖地席卷而来，IDC更将2017年定义为所有行业数字化转型的元年。置身于风暴中心，越来越多的企业将数字化转型视为其近期的战略和未来发展方向。而传统IT架构之性能不足，运维管理复杂，资源利用率低下等问题的凸显，却使企业难以应付数字化浪潮的冲击。

据Gartner今年八月发布的最新报告指出，在应用场景方面，除了类服务器虚拟化或者类云化，超融合正逐渐成为构建企业级云计算的主要基础架构[3]。

1 传统IT架构存在的问题：传统IT架构之殇

1.1 基于业务的传统物理拓扑架构

目前绝大多数企业仍旧沿用着多年前设计的传统IT基础设施架构，价格昂贵，配置部署复杂，难以管理。该架构由服务器存储孤立地形成一个个烟囱式的架构，每个服务器（集群）对应独立的存储或网络。针对就业务搭建的架构而言，每个业务具有独立的区域，通常每个业务区的物理边界是该业务的专用汇聚交换机，计算、存储、安全等设备也专属于该业务，而各个业务之间是完全割裂的。

业务之间数据割裂无法应对当前数据分析的要求，计算存储资源浪费严重。另外，纵向扩展的基础架构会使得在需要时的扩展变得困难，要依据各个设备区块资源的应用状态逐一对设备进行升级，即通过单点的形式购买服务器、存储、网络等设备，形成资源孤岛在所难免[4]。

1.2 传统私有云数据中心架构

在数据中心架构演进的过程中，部分企业选择了基于云计算的部署方式,即以私有云平台为核心的另一种传统数据中心架构方式。这个方式虽然解决了管理问题和资源高效问题，但是却造成了更多的管理复杂度，存储的扩容能力受限、数据库等关键应用无法统一到云平台上。另外，这种采用SDN技术构建的私有云组网成本很高。

1.3 当传统IT基础架构遭遇I/O瓶颈

随着互联网的蓬勃发展，现代企业的数据量越来越大，应用越来越多，数据访问需求越来越大。

虚拟化的出现倒逼高可用架构出现，使CPU和计算的复杂性变得不再重要。然而，处于核心地位的存储依旧面临水平扩展难的窘境，大部分传统IT基础架构仍旧采用SAN进行数据存取访问。虽然CPU的性能要越来越好，但由于传统存储硬盘读取太慢，导致大部分CPU计算能力处于空闲或等待存储数据传输过来的状态。显而易见，在可扩展方面，传统存储的容量和性能与计算能力不相匹配，难以满足业务系统进行高速数据访问的需求[5]。

2 解决思路

针对以上IT传统架构的不足，首先要简化物理架构，采用标准化硬件并使得硬件与业务功能和逻辑解耦和；二是在以虚拟化技术和软件定义技术对业务抽象，让业务逻辑更加灵活可塑；三是逐步地以自动化智能化的方式简化管理运维并实现更完善的安全管控；四是让资源的使用和发布更加符合业务要求，提升业务的敏捷能力、弹性能力和高性能要求。

对于传统存储遇到的I/O瓶颈，企业则需要改变传统的存储架构，分布式存储就是最好的选择。软件定义的分布式存储是当代数据中心技术演进的主要趋势之一，通过硬件+软件的组合方式，将服务器和存储组成一个统一的存储资源池，既能满足存储的性能需求，又能满足存储的扩展性需求[6]。

超融合架构最终被定义为以虚拟化为核心，将计算、存储、网络等虚拟资源融合到一台标准x86服务器中形成基本架构单元，构成超融合一体机，也称为云计算最小的核心物理单元。每一个单元都是独立的业务资源，实现模块化横向无缝扩展，实现统一资源池。用网络将多个单元聚合起来构建成一个完整的云数据中心，并通过统一的Web管理平台，实现基于图形界面的可视化运维如图1[7]。

图1 基于超融合架构的数据中心Fig.1 Data center based on super fusion architecture

完整的超融合一体机应该包含5大组件，计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、安全虚拟化和云计算管理软件。这样才能形成架构完整、安全、方便管理和交付的形态，在数据中心组网上，只需要采用相同配置的超融合一体机即可实现完整的功能、高性能和水平的扩展能力。

3 超融合架构的优势

最佳匹配用户需求的云化IT主要特点是简单、稳定、安全、易用。超融合技术实现原理实际就是以软件定义存储（SDS）替代了传统融合系统中的SAN，主要成分是构筑于标准服务器硬件上的软件定义存储加（服务器）虚拟化。其优势主要表现为：

3.1 极简的架构

超融合架构直接将存储分散部署到每台PC服务器上，在服务器上部署了快速的闪存盘和大容量传统机械磁盘，来应对系统高IO需求和大容量存储的需要。因此，超融合架构能实现高速访问本地数据，无需跨网络访问。超融合架构还包括备份软件、快照技术、重复数据删除、在线数据压缩等元素，多套单元设备可以通过网络聚合起来，实现模块化的无缝横向扩展（scale-out），形成统一的资源池，它的扩展方式变为横向增加节点即可[8]。通过这种标准化的模块，用来搭建数据中心无疑是非常方便的，这不仅大大方便客户的搭建管理，同时也增强了系统的灵活性，同时让部署和运维都更简单。

3.1.1 让系统更灵活

随着云计算和大数据时代的来临，企业需要IT系统能够快速的跟上业务需求。超融合让系统的扩展更灵活。客户只需要根据需求购买相同的配置，就可以快速的实现IT系统的扩展。

3.1.2 部署更简单

超融合在于对服务器、存储、网络的融合，由于采用开箱即用的部署方式，大大简化规划、连接、配置等复杂的管理操作。像乐高积木一样，只需要相同的模块，根据客户的需求，就可以搭建出各种各样的模型。乐高积木就相当于超融合，而搭建出来的模型就是数据中心。交付时间可以从过去的十几天缩短到现在的一两天，大大缩短交付的时间。

3.1.3 运维更简单

与传统架构相比，超融合架构管理更为简单，传统架构下，虚拟化、服务器、存储、网络四层需要分别进行管理配置，非常的复杂和繁琐，超融合将这些功能集成到一个用户界面上，用户可以在一个运维界面上，实现计算和存储的资源池化、CPU/内存/存储等资源的动态分配、虚拟机的创建和启动，给用户带来极大的便利。总的来说就是，超融合架构具备了统一的系统管理、监控、维护等特点。

3.2 高可靠性

通过全部功能组件的全部软件定义，企业级云实现了硬件无关的分布式架构，可以做到硬件故障不影响业务。平台内嵌的CDP功能，当管理员误删除数据库或业务系统遭遇勒索病毒时，可将数据一键恢复到过去3天内的任意1秒。DRX/DRS智能调度技术，保障业务不因资源不足而导致不可用。多机制保障带来平台99.999%的可靠性，让您的数据中心稳定运行。

3.3 高性能

企业级云通过分布式存储分层技术、逻辑条带化技术，以及通过优化NUMA和大页内存技术等，充分满足互联网业务、实时交易系统、BI分析等业务，以及Oracle RAC、MySQL等数据库集群和 ERP、MES、HIS等关键应用对性能的高需求。

3.4 高安全性

企业级云能够为用户提供平台安全、数据安全、应用安全、边界安全+云端安全的4+1立体式安全防护体系，由内而外构建数据中心坚固的安全防护堡垒。当用户有安全合规需求时，通过安全中心提供完整的安全规划建议、安全建设模板，真正做到安全可视，帮助用户快速构建自己的云安全体系。

3.5 高性价比

采用超融合架构，用户的整体拥有成本（TCO）将明显降低；利用超融合设备，不但可以快速搭建出一个数据中心，更重要的是，利用超融合这种方式，能够让客户在搭建过程更方便，客户不需要再对基础设施进行调研，只需要了解自己的需求，同时了解到超融合设备，这样就能够快速的实现搭建。在应用方面无疑大大节省了企业的成本。

4 结论

综上所述，相比传统存储，超融合架构在购买成本上可以节省近30%。另外，采用超融合架构还可以帮助用户节省用于应用计算的服务器数量，加之Scale-Out（横向扩展）能力带来的管理、运维成本节省，更容易打动用户。

上超融合技术的优势是针对关键应用对稳定性、性能和网络安全的高要求作了专门的优化提升，用户可将Oracle RAC等数据库集群和ERP等关键应用部署到深信服企业级云上，让企业所有应用变得敏捷、弹性，让IT更好地驱动企业业务变革。

采用基于超融合构建的云化技术，将传统服务器+存储+交换机+其他网络设备的南北向烟囱式叠加部署模式，简化为只有X86服务器+交换机的东西向部署模式，云管平台独有的“所画即所得”部署模式，不仅能实现对计算、存储、网络、安全的统一管理，还极大地降低了IT运维人员对硬件的管理和运维压力。云平台同时结合深信服应用交付AD，实现业务系统的同城双活部署。