超融合架構的本質是什麼（上）

注：本文轉載自【SmartX超融合】微信官方公衆號。

整個市場近年來對超融合的關注度愈來愈高，但各家廠商的超融合架構實現方法各有不一樣。筆者不評判對錯，也不去探究這些是否是真正的超融合，而是從新追本溯源，思考爲何超融合如今被關注，什麼樣的 IT 架構更「合適」於當今的商業。

首先，SmartX 選擇超融合架構的緣由，是傳統存儲解決不了如今企業數據中心的問題。據麥肯錫研究顯示，全球的IT數據每一年在以 40% 的速度增長中。數據正在逐步影響商業，企業經過數據的分析來作決策與管理。完成快速的分析決策和管理，就須要藉助強大的數據中心。下圖爲傳統 SAN 存儲：

傳統 SAN 存儲

可是，光靠愈來愈快、核數愈來愈多的 CPU 是不夠的，瓶頸在於傳統存儲的硬盤太慢了，CPU 大部分計算能力都空閒或者說在等待存儲數據傳輸過來。傳統存儲容量和性能不具有和計算能力匹配的可擴展性，不能知足企業進行數據訪問的需求。

傳統 SAN 存儲遭遇 I/O 瓶頸

這個問題並非如今纔有。Google 很早遇到這個問題。那麼 Google 是如何作的呢？

做爲一個給全世界互聯網網民提供數據檢索的企業，Google 考慮過 EMC、IBM，還有當年的 SUN 存儲產品，可是都解決不了它的問題。不管是容量仍是性能，這些公司的產品都沒法知足 Google 的規模需求。因而 Google 只能本身創建一個適合本身的數據搜索的存儲結構了。

Google 優秀的計算機科學家們，打破了傳統的存儲思惟，利用服務器的本地硬盤和軟件構建了一個容量和性能不斷可擴展的分佈式文件系統，並在其上構建了其搜索和分析的計算引擎：

不用把數據從存儲端取出來，而後經過網絡傳輸到計算端，而是將計算直接分發到存儲上運行，將「計算」做爲傳輸單元進行傳輸，這樣大量的存儲數據都是本地訪問，不須要再跨網絡上傳輸了，天然訪問很快。因而乎，天然而然地，「計算」和「存儲」運行（「融合」）在了一個服務器上，這裏也看到超融合架構的一個優點就是，本地訪問數據，沒必要跨網絡。

超融合架構示意圖

現代企業的數據量愈來愈大，應用愈來愈多，他們開始面臨當年 Google 遇到的問題，CIO 要考慮怎麼更高效的構建本身的計算和存儲的基礎架構，來知足應用的數據訪問需求。

虛擬化爲更容易的管理應用而生，它解決了 CPU、內存資源閒置的問題。但隨着虛擬化的大規模應用，虛擬機愈來愈多，虛擬機在傳統存儲上運行卻愈來愈慢了。「慢」形成「體驗差」，「體驗差」成爲了限制虛擬化應用的最大的瓶頸。這裏面的最重要緣由天然是，存儲的 I/O 性能不夠，大量的虛擬機和容器同時運行，I/O 的混合，使得隨機讀寫急劇增長，傳統存儲的結構沒法承受大量的隨機 I/O。

超融合偏偏是爲了解決這個問題，才被帶到了虛擬化和容器領域。同時，業內也存在不一樣的解決 I/O 問題的方法，這裏先嚐試分析下其餘的解決方法：

• 解決方法一：在存儲設備採用 SSD 作  Cache，加速I/O。這在必定的規模下可能有效，可是存儲設備的 SSD Cache 一般比例較小，不足 5% 的容量比的狀況下，天然知足不了用戶的熱數據的緩存需求。另外，仍然沒法隨需擴展，全部的數據仍然要從集中的存儲控制器流出，這個集中的「收費站」勢必堵塞「高速公路」。

• 解決方法二: 使用服務器側 SSD 作 Cache，加速 I/O。這種相似的解決方案，一般缺少高可靠性軟件的支撐，服務器端的 Cache 若是用作寫 Cache，存在單點失效的問題，須要在多個服務器的 Cache 設備上，作副原本提供可靠性，能夠說這是一個閹割版的超融合架構，將 Cache 放到服務器端，仍然使用傳統存儲，當 Cache 滿，須要被寫回傳統存儲的時候，仍然被傳統存儲的「控制器」限制總體性能。
  

能夠看到，上面的兩種方案都是受限於傳統存儲的結構，超融合存儲則不同，經過徹底去掉傳統存儲，利用分佈式文件系統來提供「不可限量」的性能和容量，在這個基礎上，再經過 Cache 進行加速，甚至所有使用閃存（全閃存產品）來構建都是天然而然，不被限制了。

所以，超融合架構不是爲了讓單臺服務器的存儲飛快，而是爲了讓每增長一臺服務器，存儲的性能就有線性的提高，這樣的存儲結構纔不限制企業業務的運行，並保證業務的可靠性。

超融合將存儲池化，性能線性提高

正由於這種擴展性很好的共享存儲，使得整個 Google 的業務得以順暢地運轉。SmartX 在作的就是這樣的更好的、更穩定的基礎服務。

另外，超融合近幾年得以快速發展的緣由，這要歸功於硬件設備。CPU 核數愈來愈多，服務器的內存容量愈來愈大，SSD 設備和網絡互聯網設備愈來愈快，這意味着：

1. 服務器的資源除了運行業務之外，仍然能夠預留出來足夠的 CPU，內存資源來運行存儲軟件。將存儲軟件和業務運行到一塊，既減小了設備量，減小了電力使用，本地讀取也提升了 I/O 的存取效率。這在幾年前是作不到的，由於 CPU 和內存太有限了。

2. 網絡互聯愈來愈快，不管是萬兆，40Gb 以太網，仍是 Infiniband（無限寬帶技術），使得超融合可以將獨立的存儲設備進行互連，經過分佈式文件系統造成共享的存儲池，供上層應用使用。
   

3. 若是說 SSD 等硬件廠商讓單個存儲設備跑的更快，超融合的意義就在於，讓超大量的這些存儲設備一塊兒工做，提供無止境的總體性能和容量。
   

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