超融合要“超越融合” 實現1+1大於2

　　超融合並非新的概念，它的背後是長期以來，資料中心資源高效利用和低成本運營的驅動。資料中心的傳統建設方式是計算、儲存、網路、基礎軟體分層建設，這種方式的優勢是各層互相解耦，獨立擴充套件，獨立採購方便，存在的問題是規劃複雜，在建設之初，就要規劃後未來3~5年的業務需求，設計好存算網的配比；運維複雜，需要多支專業的運維隊伍（計算、儲存、網路、軟體）；問題定界複雜，一旦出現問題，就涉及跨層的問題定界，異廠商互相推諉。

　　大約十年前， CI即融合基礎設施架構被提出，CI架構主要解決的是融合管理的問題，通過預製的一櫃式方案，整合計算、儲存和網路資源，進行統一管理，提升基礎設施部署和管理的效率，降低OPEX。但是CI架構並沒有對硬體資源層做融合，系統效能和TCO都沒有大的優化，而且，CI架構為了降低成本，大量使用基於通用伺服器的SAN儲存，可靠性始終是個問題，因此，CI架構一直沒有能成為資料中心的主流架構。更多的被用一些特定負載，如資料庫、桌面雲等。目前市面上眾多的資料庫一體機，如天璣、雲和恩墨等就是這類CI架構，這類架構計算和儲存仍然是解耦部署，如果是強算力場景，就配置高效能的伺服器，如果是高可靠場景，就是伺服器+高可靠的企業儲存底座。有一個很好的比喻，CI架構就像一盤沙拉，看起來像是一道新菜，但是本質上蘋果還是蘋果、香蕉還是香蕉，沒有帶來質的飛躍。

　　隨後不久，HCI即超融合架構被提出來，早期的HCI，相對於CI，增加了資料面的軟體能力，計算虛擬化負責CPU資源的虛擬化，分散式儲存負責對硬碟資源的虛擬化，網路虛擬化負責提供靈活的網路策略，形成一個完整的虛擬化資源池。整體基礎設施由於虛擬化軟體的使能，實現了資源的池化，提高了資源利用率；同時，不再需要物理的SAN和NAS服務，不再需要配置昂貴的FC交換機，讓CAPEX有了大幅下降。此外，HCI在管控面上作文章，讓各元件之間更加緊密的整合，提供更高層次的抽象和自動化，更加簡化部署和管理，進一步降低OPEX。不管是虛擬化降低CAPEX，還是管理簡化，降低OPEX，本質上都是通過軟體能力的提升，帶來客戶價值，這與CI架構簡單地進行硬體組合已經不可同日而語。而且，就硬體本身而言，包括Cisco的UIS和HPE的Nimble都開始提供系列化的超融合專用硬體。業界一直有一種聲音，認為超融合就是組裝伺服器，就是換了一個馬甲賣伺服器，明顯是對於超融合架構的一種誤讀。

　　傳統架構、CI和HCI架構優劣勢對比：

　　需要看到的是，早期超融合較多的應用於中小型資料中心，其原因在於中小企業對於成本更加敏感，對於CAPEX和OPEX的節省更為在意，另外，中小企業的主流業務負載如VDI、辦公OA等的效能和可靠性要求不高，超融合基礎設施基本能滿足要求。但是，也應注意到，業界主流的超融合廠商也開始進軍中大型資料中心，如Nutanix和VxRail，均推出了面向中大型企業的資料中心解決方案。從技術架構上看，超融合包含四個部分，即分散式儲存、計算虛擬化、網路虛擬化和運維管理平臺。這其中分散式儲存和計算虛擬化支援的規模取決與廠商的軟體能力，目前主流廠商提供上千節點的支援能力並不鮮見。網路虛擬化即SDN則更是為大型資料中心所生，一般中小型資料中心反而很難應用SDN的能力。唯一的瓶頸在於運維管理平臺，對於大型資料中心除了普通的裝置管理和日常運維，更重要的是服務提供，這部分能力隨著運維管理平臺發展成為私有云管理平臺也能得到解決。可以說超融合架構服務於中大型資料中心，不是一個技術問題。Gartner在2021年的報告中做出戰略預測：到2027年，60%的超融合基礎設施將平均分佈在中大型資料中心和邊緣資料中心，而2021年此比例則不到30%。

　　預測是美好的，也有誘人的前景。但是我們也應看到，超融合在構建中大型資料中心時仍然存在一些挑戰：首先是超融合節點一般選擇通用伺服器，面向通用負載是夠用，但是面向特定負載，尤其是一些關鍵業務，如OLTP的資料庫應用，就顯得不足；另外，伺服器的存算比是固定的，這樣就會出現在資料中心出現能力瓶頸，只需要擴充套件算力時，儲存也隨著擴充套件，只需要擴充套件儲存時，算力也聯動擴充套件，帶來了不必要的投資浪費。第二也是最重要的是超融合的儲存問題，當前超融合一般是基於分散式塊儲存，業界很多廠商基於開源Ceph軟體來構建分散式儲存的能力，安全性、可靠性和擴充套件性上存在影響，客戶不敢在中大型資料中心，關鍵業務上使用超融合；而且，當前的超融合只支援塊儲存，但是資料中心的儲存越來越多的需求來自於非結構化的檔案、物件和大資料儲存，這也導致超融合對於一些新的技術應用，如AI、大資料、容器、區塊鏈等支援度不理想。

　　如何應對這些挑戰，成為超融合架構進一步發展必須要面對和回答的課題。

　　首先，超融合需要多樣化的專用硬體匹配多樣化場景的差異化訴求。比如最近的熱點技術DPU，讓超融合通過可組合的方式發揮專用硬體的優勢。DPU是資料處理單元，其目標是將CPU從單調且重複的資料處理中解放出來，他是超融合架構中的粘合劑：DPU與盤框的組合，分散式儲存的能力解除安裝到DPU，可實現完全無CPU的儲存節點；DPU與CPU結合，解除安裝虛擬機器和大資料處理能力，可以實現完全無盤的計算節點；DPU和DPU之間可以進行資料互訪和流動，讓每顆CPU都能像訪問本地盤一樣，訪問所需要的資料，消除了原有的跨節點資料瓶頸。VMware的蒙特雷（Monterey）專案和AWS的nitro，都是基於DPU的超融合方案。可以看到，超融合正隨著場景的豐富逐步走向多樣化的硬體組合以及軟硬協同。此外，部分超融合廠商也推出了差異化的專用節點來滿足不同場景、不同負載的需求。譬如Cisco推出的HyperFLex系列，定義了四種超融合節點，包括面向單純計算的UCS系列硬體，和麵向存算均衡的混合節點，以及面向高效能場景的全快閃記憶體+NVMe的節點，以及面向邊緣的節點。又比如HPE推出的Nimble系列，通過支援存算分離的超融合架構允許單獨擴充套件計算節點或者儲存節點，使用者可根據計算和儲存負載強度的不同自定義存算比，兼顧效能、靈活性和經濟性。這些都是超融合在多樣化專用硬體形態上的實踐。

　　其次，超融合需要安全可靠的專業分散式儲存底座，打消使用者對於可靠性的顧慮。業界領先的超融合廠商，包括EMC的VxRail和Nutanix，都在專業儲存領域具備深厚的積累，只有專業的分散式儲存能力才能滿足資料中心安全和可靠性的要求，如雙活、容災等能力，解決客戶選擇超融合的基本擔憂；分散式儲存可信賴的ScaleOut能力，才能容納資料中心持續增長的儲存需求；專業的分散式儲存，在大頻寬、低時延和海量檔案讀寫方面的均衡性，才能滿足資料中心多樣化的的業務應用需求。此外，資料中心的發展，不可避免走向穩態和敏態業務的整合，傳統穩態業務，如OLTP資料庫和虛擬化，更多的是對分散式塊的需求，敏態業務如AI、資料湖等，更多的是對於分散式檔案、HDFS和物件的需求，專業分散式儲存所提供的協議互通能力，能夠很好的應對不同業務的儲存需求，實現結構化和非結構資料的共池管理。對於採用開源分散式儲存來構建超融合的廠商來說，更需要在儲存的可靠性與安全性上持續發力，並且還需要考慮供應商的穩定性和自主可控性。比如近期包括Oracle在內的眾多供應商暫停了在部分國家和地區的供應和服務，這對於嚴重依賴Oracle資料庫服務的當地IT機構來說是無法承受的災難。

　　最後，回到人類發展的永恆主題——環保。超融合無疑也需要綠色低碳，順應可持續發展的潮流。這一點，工信部2021年釋出的《國家新型資料中心三年行動計劃2021-2025》給出了很好的指引：新型資料中心是以支撐經濟社會數字轉型、智慧升級、融合創新為導向，以5G、工業網際網路、雲端計算、人工智慧等應用需求為牽引，匯聚多後設資料資源、運用綠色低碳技術、具備安全可靠能力、提供高效算力服務、賦能千行百業應用的新型基礎設施，具有高技術、高算力、高能效、高安全特徵。檔案首次從全域性的視角來看待資料中心建設，鼓勵廠商通過技術創新，在綠色低碳的前提下，提供有競爭力的全棧方案，針對一些特色資料中心場景，如超算中心、智算中心和邊緣資料中心，鼓勵廠商以整體方案的形式參與。這對於超融合的建設模式是一種利好，也是廣大超融合廠商的一個重要機會。

　　超融合關鍵在“超越融合”，要實現1+1大於2。從最初實現簡單整合的CI架構，到基於管控面和資料面的軟體日益強大，形成以軟體為中心的HCI架構，再到未來進一步的深度融合：管控面的超融合，要實現計算、儲存和網路管理的融合，單資料中心、多資料中心和中心與分支管理的融合，降低客戶的OPEX；資料面的超融合，要通過基於專用硬體的軟硬協同，實現網存算跨層排程和直通，去除冗餘的硬體配置，應對各種負載的效能和可靠性挑戰，降低客戶的CAPEX投資；儲存層的超融合，要通過專業的儲存能力，實現結構化和非結構化資料的協議互通，資料流動，消除儲存牆，提供安全、可靠和可持續發展的資料底座。超融合在提供客戶價值的同時，也在不斷地自我超越。