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超融合架构与云、传统架构对比

日期:2023-05-20    阅读数:769

内容参考自“2022分布式存储市场调研报告”和“分布式存储发展白皮书(2022)”以及“2021年中国分布式数据库市场报告(摘要版)”。

下载链接:下一代超融合架构白皮书《39+份超融合技术及报告合集》

继 软 件 定 义 存 储 (分布式存储的定义与分类)之 后, 一 种 被 称 为 超 融 合 的 系 统 快 速 发 展, 超 融 合 的 全 称 是“ 超 融 合 基 础 架 构(HCI)”,它集计算、存储和网络于一身,在简化部署、管理的同时,还可以透过增加或者减少节点,追求计算和存储资源横向扩展,具有弹性伸缩的能力。

对于超融合基础架构而言,计算资源弹性伸缩完全可以借助服务器虚拟化技术实现,当时虚拟化技术已经非常成熟,比较难以实现的是存储资源的弹性调度和伸缩,也可以理解为存储虚拟化,但是从技术的演进发展来看,当时存储虚拟化的主要用途在于实现不同品牌存储阵列的集中管理和调度,以 IBM 为首,提供多种存储虚拟化的设备,连接不同时期、不同品牌的存储阵列产品。所以当初存储虚拟化强调的并不是存储资源池的概念,但是随着软件定义存储技术的发展,存储节点透过网络连接、横向扩展、全局单一命名存储空间技术成为了现实,也为超融合基础架构创造了条件,出现了超融合一体机的产品形式。

也因为超融合一体机主要突破的是存储资源池的技术,所以很多分析机构将超融合一体机归类到存储的范畴,成为软件定义存储的一个分支。对外提供存储资源服务的是软件定义存储,与此同时,利用存储节点自身的计算能力,对于上层应用提供支撑的就是超融合,这成为了当时一种普遍的共识。

超融合一体机易部署、易管理、弹性伸缩,与同样流行的云计算的特点完全吻合,因此当时也有观点认为超融合更像是云,并以此与软件定义存储进行区分。最初超融合一体机并不支持作为存储系统来使用,强调兼容计算,但是随着市场的发展,也开始支持纯存储的单一应用形式,这就是后话了。

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最初,超融合系统的分析、比较的对象并不是软件定义存储,而是一种被称为融合基础架构(Converged Infrastructure)的系统,后者是一个工厂定制,整机柜交付的产品设备形式,通过这种方式,简化系统的部署和管理,实现系统的快速上线。融合基础架构(Converged Infrastructure)的价值在于系统集成服务,与超融合系统强调的资源池建设,特别是存储资源池的实现,还是有本质区别的。简单说,融合基础架构(Converged Infrastructure)中所集成的存储,完全有可能是传统存储阵列,不是超融合所强调的软件定义存储。这是二者的主要差别。

超融合一体机还是存算分离?

超融合基础架构最初是以一体机的形式交付的,具有易部署、易管理和弹性伸缩的云计算服务的特征,这也是超融合一体机也被称为云的原因,从单一应用的角度,通过超融合一体机来构建的应用,就相当于云的应用。超融合一体机也可以用来支持多个应用,前提是,其计算资源能够满足多业务应用的需求。

超融合一体机云化的特征完美切合中小企业技术能力有限,管理和运维能力不足的问题,超融合一体机的出现,毫无疑问降低了用户业务应用云化的门槛,在市场得到了普遍使用和欢迎。

超融合一体机可以帮助业务实现云化,但是无法从根本上替代云计算,换句话说,超融合一体机不能够作为企业私有云建设的基石。原因很简单,云计算基础设施需要集中承载企业的所有业务,动辄成百上千,超融合一体机可以承载少量的应用,如果作为企业云计算基础设施来使用,难免出现小马拉大车的局面,勉为其难。

云计算基础设施承载的业务应用更加复杂,类型也更加多样,有计算密集型和存储密集型应用的区分,以节点为单元横向扩展的超融合一体机的方式,相比就不够灵活。云计算所追求的计算、存储资源分离的形式,可以根据不同应用的需要,灵活进行扩充,计算不足扩计算,存储不足扩存储。

云计算应用最初的重点是计算资源的虚拟化,这也是为什么服务器虚拟化被称为云操作系统的原因。云计算发展到存算分离阶段,为了和已有产品方案进行区分,有厂商提出了“云计算发展下半场”的概念,并借用了超融合 2.0 的概念,赋予了超融合崭新的含义。相比于超融合 1.0 的超融合一体机,超融合 2.0 在市场上远没有得到普及和流行,很多人的认知还停留在于超融合 1.0的阶段。

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从超融合到混合云?

企业私有云建设的首要问题是计算资源池化,服务器虚拟化技术满足资源动态调度的需求,这也是为什么服务器虚拟化被称为云操作系统的原因。在众多私有云开源解决方案中,OpenStack 最终脱颖而出,OpenStack 最初提供的主要功能主要集中在计算资源的调度、监控、协同和管理。

云计算下半场强调存算分离,并借用了超融合 2.0 的概念。

云计算的发展经历了从 IaaS、PaaS、SaaS 到公有云、私有云和混合云的变化,在国内,用 OpenStack 构建私有云得到用户的普遍认同,国外更加青睐使用公有云。与公有云相比,私有云更能满足数据合规的要求,但在规模和成本上存在差距,混合云就成为国内用户的目标,相比之下,国外更侧重多云的管理。

如何构建混合云?帮助用户实现业务目标?

对于混合云应用而言,以 OpenStack、vSphere、Hyper-V 为主构建的私有云,与公有云在本质上是异构系统,要实现混合应用是一件非常困难的事情。分步骤、分阶段实施混合云就成为了现实的目标。

作为混合云应用的第一步,数据上云被提了出来,最初是备份数据上云,鉴于备份数据的特殊格式,不易造成数据泄露,且可以很好利用云存储成本低的特点,类似冷数据上云就成为了最初的应用。在这个基础之上,合理利用公有云的计算资源,就可以实现业务应用的容灾。

数据上云的核心是数据管理,这是容灾备份厂商的专长,也是数据存储厂商的强项。数据存储的核心,条带化、RAID 也好,本质就是数据管理的问题。在数据管理的基础上,数据存储厂商推出了类似近云存储的解决方案。

与此同时,通过与 AWS、Google 等公有云厂商合作,采用 IBM、VMware 所提供的混合云解决方案,用户可以使用所熟悉的技术,在私有云、公有云之间灵活使用资源。另外一方面,公有云厂商也面向大型行业企业用户提供了专属云解决方案,其本质也是一种同构、非异构环境的解决方案。

数据与混合云应用需求,为数据存储厂商提供新的用武之地,他们也从存储厂商上升为混合多云解决方案的供应商。为了区分,这里也借用了超融合,提出了超融合 3.0,HCI 也从 Hyper-Converged Infrastructure(超融合基础设施)升级为 Hybrid Cloud Infrastructure ( 混合云基础设施 ),实现了概念到内容的升华。

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但是对于很多对技术缺乏了解的用户而言,从一体机到混合多云的跨度有点大,让他们很难跟上技术发展的步伐。

什么是 SDS 一体机?与分布式存储、软件定义存储、云存储有什么区别和联系?

还是坚持百易存储研究院的一个原则:不拘泥于定义和概念,而是从实际上应用需求出发,SDS 一体机所能够解决的具体问题。

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从应用角度,可以划分为需求如下:为 OpenStack 云提供后端存储、为虚拟化提供所需的块数据存储服务、面向传统架构的统一存储、以及面向海量数据的对象存储。

目前 SDS 一体机强调的是开箱即用,能够提供 iSCSI、FC、NFS、CIFS、FTP 等全协议支持的支持,显然这比较适合中小企业使用。未来会不会有其他形式的 SDS 一体机出现,应该说一切皆有可能。

X86 还是专用设备?

这个问题产生还是来自于分布式存储没有普遍接受的定义,在实践中就出现了认知偏差,类似盲人摸象,每个人都从各自角度阐述对问题的理解。

实际上,x86 还是专用设备在市场上是并存的,此外还有其他的形式。如果从利用的角度,传统存储阵列是不是也可以作为节点存在呢?所以,问题的分析并不是 x86 vs 专用设备,不同的方案特点不一样,需要用户根据自己的需要灵活加以选择。

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性能上的高低上下,可以透过 PoC 测试来解决。可靠性和运维的问题,需要专业人员结合实践给出专业的判断。对于用户而言,重要的不是站队,重要的是视野。

分布式存储是否适用于“关键业务”应用?

分布式存储是否可以应用在关键业务应用的场景?市场上之所以有这样的疑问,主要的原因在于缺乏分布式存储的实践。与集中式存储阵列相比,分布式存储还属于新生事物,没有更多的经验作为参考。

对于新生事物的应用,有一个逐步探索和实践的过程,用户不会贸然从关键业务入手,往往会选择边缘业务,不断积累实践应用的经验,这是一个审慎稳妥的做法。

关键业务应用对于可靠性、稳定性有着极致的需求,强调业务应用的稳定和连续,所以能够用于关键业务应用的产品,在可靠性、稳定性方面采取了非常多的措施,以存储阵列为例,从前端网络连接、控制器、到后端的磁盘连接,全部采用冗余设计,确保系统没有任何单一故障点,这也是存储阵列价格昂贵的主要原因,但是这种极致的可靠性、稳定性能够确保关键业务应用的需求。

与之相比,分布式存储阵列也采取了非常多措施来确保系统的可靠性、稳定性,确保存储数据不丢失,利用 x86 通用服务器的成本优势,分布式存储采用多副本、纠删码的技术确保数据的稳定、可靠性和安全,多副本数据被分散到不同的节点、机柜、机架,确保不会因为单一硬件故障,造成数据的丢失和不可逆。但出现单一节点故障之后,分布式存储系统会调用所有的节点,参与数据的恢复,可以确保系统始终处于多副本或者纠删码的保护之下。

如今,x86 通用服务器等节点的性能和质量不断提升,已经具备运行关键业务应用的能力,在很多计算应用的场景已经得到了证实,这也为分布式存储奠定了稳定、坚实的基础。此外,分布式存储横向扩展的能力更加有助于用户应对海量数据存储带来的挑战。

云原生成为了应用软件发展的主要趋势,透过容器 + 微服务化设计,云原生应用在适应容器的调度、故障隔离的能力极大增强,也更加能够适应迭代更新的需要,云原生应用的发展也降低了对于单一硬件可靠性的依赖,这种发展趋势,也有助于分布式存储的推广和应用。(来源:全栈云技术架构)


原文链接:超融合架构与云、传统架构对比


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