超融合架构与虚拟化系统的关系

Posted 2020-08-26

如果说高性能的物理服务器成就了虚拟化，那么虚拟化、高性能物理服务器和高速网络则成就了今天的超融合。

虚拟化技术的普及，让企业数据中心的电力、空间、运维等成本显著节省。高速网络成本的降低则让企业在建设数据中心时万兆已经成为首选。当前，很多企业也利用网络升级改造的机会，将数据中心内部升级成全万兆。数据在数据中心内部移动的过程中，网络不再是瓶颈。

        但是，企业的数据产生的速度（特别是大数据、物联网的应用）也是前所未有的迅猛，数据对于存储的性能、容量的要求也越来越高，与数据中心内的其他组件不同的是，存储的成本让企业建设IT项目时变得束手手脚，企业在存储系统上的投入已经占去了数据中心投资的半壁江山。考虑到高昂的存储成本，大多数企业的IT部门只能无奈地选择非数据冗余的存储设备（数据没有冗余，但是控制器、电源等有冗余）进行数据存储，而不是像服务器架构通过多台服务器构建集群来保证高可用性。数据保护依赖数据备份等方式来实现。谁让存储贵呢，如果存储也能像服务器一样亲民，谁不想存储也可以实现高可用呢。

        当然，对于成本不敏感的用户已经实现了存储系统高可用性，比如利用存储管理产品IBM SVC,EMC VPLEX控制器来实现多套存储之间的复制同步，通过这些产品的好处是可以实现在不改变应用和用户习惯的情况下实现数据的副本。如下图就是IBM SVC的一个示例图。

 

 

        在使用这类的存储复制方案时，除了需要购买两套存储之外，还需要购买相应的存储管理软件，FC交换机等等。价格上也基本可以用一个字来形容 ：“非常非常贵” （此处是笑点）。

        相对虚拟化技术来说，存储技术发展经历了更加漫长的发展。当虚拟化成为主流后，存储厂商也很多快在现有的存储产品上提供虚拟化平台的支持（如果不能支持虚拟化系统，存储的销量将大打折扣）。另外一方面，考虑到虚拟化对于硬件的兼容性，虚拟化软件本身完成了一些本应由存储来完成的工作（或者说由存储来完成这些更合适的工作），比如快照、备份、虚拟机克隆等等。

        在系统管理方面，虚拟化管理员除了要维护虚拟化系统之外，还需要和存储打交道，考虑到虚拟机的性能和可用性，管理员不得不掌握存储技术，如针对虚拟化系统进行专有的存储分层、RAID组、卷管理设置等等。如果企业规模较大，IT部门的分工更细致时，建设虚拟化系统时部门协调也将花去较多的时间。举例来说，存储厂商建议在单个存储LUN上不建议运行超过16个虚拟机，否则性能会有衰减（可参考各存储厂商针对虚拟化系统的最佳实践文档），如果因为业务突发增长需求，需要临时上线较多虚拟机时，则必须需要存储管理员共同参与完成这项工作。而如果存储设备的空间和性能不能满足当前业务需求时，则只能通过增加新的存储设备（加盘柜只能扩展容量，性能并不能得到线性提高）才可能完成这个任务，而这中间还需要考虑中间的采购流程,到货周期等。这样的方法对于当前快速变化的市场环境明显是不合时宜的（个人觉得这也是公有云变得流行的主要原因之一）。

        超融合集成了计算、存储和虚拟化技术，并将这三个元素进行了高度整合。以前建设虚拟化项目需要先在存储上划分资源，然后配置SAN交换机（设置Mask），在虚拟化主机上进行挂载。而使用超融合系统后，这些复杂繁琐的工作不再需要，在超融合系统上不再需要考虑RAID,卷等设置，优化，所有的存储需求会由超融合系统底层的软件自动完成。而本文之前提到的快照、备份、克隆等功能也不再需要由虚拟化系统来完成，而是虚拟化层将相关任务交给分布式存储软件来完成，真正实现了将以前虚拟化系统的工作直接交给存储层来完成，实现对虚拟化系统的Offload。以Nutanix为例，在其超融合平台上实现了VMware\Microsoft\KVM虚拟化平台的Offload。

超融合系统是专为虚拟化负载而设计的集成系统，所有可以虚拟化系统上运行的应用都可以在超融合上运行。同时，考虑到一些应用（如ORACLE RAC,SQL Server Cluster）可能还没有虚拟化，或者有仲裁盘、共享数据盘的需求，这些应用可以利用Nutanix的Acropolis Block Service功能来实现ISCSI存储的挂载。此外，运行在非超融合架构上的虚拟化系统也可以通过NFS/SMB等协议来实现存储挂载，满足虚拟化平台上的共享存储需求。

        采用超融合架构之后，当企业需要更多的资源时，企业只需要通过增加节点的方式进行集群扩容，每增加一个节点，相应的计算、存储空间和性能可以得到线性的增长，且增加节点的工作几乎是全自动的。另外，得益于Nutanix分布式系统的架构设计，单一集群的节点数量是无限制的。这也让企业拥有了像公有云系统一样的扩展能力和灵活性。无论是面对平稳的IT业务还是突发的IT需求增长，使用超融合架构无疑对于企业来说都是一个理想的选择。

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