【51CTO.com原創(chuàng)稿件】超融合，是當(dāng)前非常熱門(mén)的話題。

　　超融合技術(shù)解決了以往傳統(tǒng)硬件、軟件復(fù)雜的選型過(guò)程，簡(jiǎn)化了廠商服務(wù)用戶的中間環(huán)節(jié)，加快了新一代數(shù)據(jù)中心的實(shí)現(xiàn)，具有明確的市場(chǎng)應(yīng)用前景。目前，超融合技術(shù)與應(yīng)用蓬勃發(fā)展，已經(jīng)在政府、教育、企業(yè)、醫(yī)療、電力、金融等領(lǐng)域獲得大量部署和應(yīng)用。在2016中國(guó)超融合技術(shù)論壇上，筆者非常有幸的采訪到了華云網(wǎng)際創(chuàng)始人游峰先生和王勁凱先生，就超融合的相關(guān)話題以及華云網(wǎng)際的裸金屬技術(shù)進(jìn)行了交流。

　　一、像用手機(jī)一樣使用超融合技術(shù)

　　談到超融合，游峰先生認(rèn)為超融合是把服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備三合一了。

[[172857]]

華云網(wǎng)際創(chuàng)始人游峰先生

　　在2000年以后，無(wú)論網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還是存儲(chǔ)設(shè)備，硬件的本質(zhì)上其實(shí)并沒(méi)有太大的變化，如果把思科的交換機(jī)和EMC的存儲(chǔ)設(shè)備拆開(kāi)來(lái)你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們實(shí)際上并沒(méi)有太多的差別，也就是說(shuō)在服務(wù)器上加入一些網(wǎng)卡就是交換機(jī)硬件，加入大量硬盤(pán)就是存儲(chǔ)硬件，配合不同的操作系統(tǒng)就構(gòu)成了不同的應(yīng)用設(shè)備。

　　這種分別部署的方式，存在著很多的問(wèn)題，其中最為突出的就是CPU的利用率比較低。游峰先生表示，即然硬件本質(zhì)上并沒(méi)有太多的差別，那何不在一臺(tái)服務(wù)器中放入三顆CPU，分別運(yùn)行計(jì)算系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這就是超融合的三合一。這樣的好處是不但提高了設(shè)備的利用率，而且讓三臺(tái)機(jī)器變成一臺(tái)，中間的連線少了，占地少了，成本降低了，可靠性提高了。

　　超融合技術(shù)不但解決了分布式存在以上各種問(wèn)題，最重要的是要解決了易用性的難題。游峰先生認(rèn)為，個(gè)人電腦是大型計(jì)算機(jī)的超融合，手機(jī)是個(gè)人電腦的超融合，把個(gè)人計(jì)算機(jī)框化到一個(gè)手機(jī)上，加入了觸摸技術(shù)，這樣老人小孩都可以用了，就把使用門(mén)檻***降低了。所以，超融合的重點(diǎn)是解決易用性的問(wèn)題。工廠就應(yīng)該只有工人，學(xué)校就應(yīng)該只有老師，沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的IT人員。超融合讓易用難度大幅降低，因此工人和老師也可以管、可以用他們的IT設(shè)備，游峰先生這么認(rèn)為。

　　此外，超融合不單單是解決了易用性的問(wèn)題，同時(shí)也讓使用成本進(jìn)一步降低。比如現(xiàn)在筆記本電腦基本上是人手一個(gè)，但是只有上過(guò)大學(xué)，會(huì)打字的才會(huì)用，一般老人小孩都不會(huì)用。超融合同樣存在這樣的問(wèn)題。此前，醫(yī)院、工廠和學(xué)院的傳統(tǒng)IT必須需要專(zhuān)家，但醫(yī)院、工廠和學(xué)校里沒(méi)有專(zhuān)家，所以超融合不僅僅是解決一個(gè)易用性，還解決了買(mǎi)的起用不起的問(wèn)題，因?yàn)橘I(mǎi)的時(shí)候并沒(méi)有花多少錢(qián)，但大部分都不會(huì)用，必須請(qǐng)專(zhuān)家;另外，壞了也沒(méi)人修。所以，超融合就很好的解決了這些問(wèn)題，讓使用成本降到***。

　　二、軟件定義存儲(chǔ)，不應(yīng)該成為制約系統(tǒng)性能的瓶頸

　　軟件定義存儲(chǔ)是超融合里面必不可少的一點(diǎn)。

　　在Flash之前，存儲(chǔ)介質(zhì)性能要嚴(yán)重滯后于其它硬件性能的發(fā)展。在Flash時(shí)代，介質(zhì)性能已經(jīng)不再是問(wèn)題了，但操作系統(tǒng)卻成為了影響系統(tǒng)整體性能的瓶頸，這是因?yàn)長(zhǎng)inux標(biāo)準(zhǔn)的API并沒(méi)有提供高性能的場(chǎng)景設(shè)計(jì)。

　　談到軟件定義存儲(chǔ)，華云網(wǎng)際聯(lián)合創(chuàng)始人王勁凱先生在采訪開(kāi)始就給筆者介紹了在Flash時(shí)代軟件定義存儲(chǔ)所面臨的性能無(wú)法提升的難題。他表示，大多數(shù)軟件定義存儲(chǔ)都是實(shí)現(xiàn)在linux用戶空間。無(wú)論你在一個(gè)設(shè)備上插入多少硬件，插入多少資源，都會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)一二十萬(wàn)iops就到了這些軟件定義存儲(chǔ)的上限了，這是因?yàn)長(zhǎng)inux系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度，內(nèi)存管理，以及系統(tǒng)調(diào)用，都是非常緩慢，完全不適合Flash時(shí)代的需求。如何解決繞開(kāi)Linux系統(tǒng)，充分表現(xiàn)出Flash的性能呢?

　　這里主要通過(guò)兩個(gè)層面來(lái)考慮，1、硬件的訪問(wèn)繞過(guò)操作系統(tǒng)(stack-bypass)，2、軟件的運(yùn)行繞過(guò)操作系統(tǒng)(os-bypass)

　　stack-bypass這部分業(yè)內(nèi)已經(jīng)有相對(duì)成熟的技術(shù)，相對(duì)來(lái)說(shuō)容易實(shí)現(xiàn)。比如英特爾提供的DPDK/SPDK，Mellanox的RDMA，都不需要經(jīng)過(guò)操作系統(tǒng)就可以直接訪問(wèn)硬件，我們推出的裸金屬架構(gòu)采用了這樣的解決方案。

　　os-bypass難度相對(duì)較大。比如內(nèi)存訪問(wèn)，裸金屬技術(shù)首先要繞過(guò)操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理，直接訪問(wèn)物理內(nèi)存，自己來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存管理，這中間要考慮NUMA，染色等問(wèn)題。這部分工程量非常大。其次，任務(wù)調(diào)度也要考慮的非常清楚。過(guò)去解決高并發(fā)問(wèn)題的時(shí)候，大家就會(huì)采用多線程的機(jī)制。但是，你會(huì)發(fā)現(xiàn)多線程一般在數(shù)百并發(fā)的時(shí)候會(huì)變得比較困難。在這種情況下，我們引入了協(xié)程技術(shù)，就是通過(guò)任務(wù)之間協(xié)作來(lái)分配時(shí)間片，每個(gè)任務(wù)處理完之后自動(dòng)放棄時(shí)間片，而不是操作系統(tǒng)讓他強(qiáng)制放棄時(shí)間片

　　另外，在事件處理上，過(guò)去通過(guò)操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，每個(gè)都跟時(shí)間有關(guān)，包括硬件系統(tǒng)的時(shí)鐘中斷。但是，這個(gè)技術(shù)并不是非常的高效，在這方面我們采用polling技術(shù)，沒(méi)有時(shí)間延期的。在多核同步上，目前 CPU的核數(shù)越來(lái)越多，過(guò)去編程的時(shí)候大家會(huì)采用生產(chǎn)者、消費(fèi)者模型，用線程用來(lái)處理任務(wù)，但是到現(xiàn)在不再合理了，多核同步并不是一個(gè)非常高效的方案，這主要是因?yàn)镹UMA和cachemiss問(wèn)題，雖然大家說(shuō)NUMA問(wèn)題CPU解決的還可以，但是不夠好。

　　雖然無(wú)鎖隊(duì)列能夠一定程度上解決這個(gè)問(wèn)題，但是我們幾乎沒(méi)有使用，大部分情況下采用run-complete模型，每個(gè)CPU的核從他接受到任務(wù)，到完成任務(wù)中間不再任何跳轉(zhuǎn)。避免隱性的CPU開(kāi)銷(xiāo)。

　　通過(guò)以上的方案，我們已經(jīng)拿掉盡可能多的環(huán)節(jié)，包括進(jìn)出Linux的網(wǎng)絡(luò)堆棧，包括Linux的存儲(chǔ)堆棧，拿掉之后除了我們自有的軟件堆棧之外，剩下的流程全是在硬件上運(yùn)行的。我們自有的軟件堆棧，每個(gè)IO目前壓縮到6微秒，并且還有一些優(yōu)化空間。

　　通過(guò)裸金屬軟件定義存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用，讓存儲(chǔ)的性能與硬件性能幾乎完全一致，它不帶來(lái)硬件性能的任何衰減。

　　三、存儲(chǔ)系統(tǒng)必須做到***的萬(wàn)無(wú)一失

　　在采訪的過(guò)程中，談到創(chuàng)業(yè)歷程和產(chǎn)品演變。游峰先生表示，之所以選擇存儲(chǔ)行業(yè)，一是因?yàn)榇鎯?chǔ)的成本非常高。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上，軟件是數(shù)據(jù)庫(kù)最貴，硬件是存儲(chǔ)最貴。例如銀行的數(shù)據(jù)是存放在數(shù)據(jù)庫(kù)上面的，能夠讓我們很容易的訪問(wèn)數(shù)據(jù)，但是數(shù)據(jù)庫(kù)是存在存儲(chǔ)上，存儲(chǔ)是把硬件介質(zhì)組成一個(gè)高可用的大存儲(chǔ)設(shè)備，這里面放的都是用戶的數(shù)據(jù)，是不能丟的。所以這個(gè)就是為什么軟件數(shù)據(jù)庫(kù)最貴，硬件是存儲(chǔ)最貴，因?yàn)樗际怯袪顟B(tài)的。一臺(tái)服務(wù)器，一臺(tái)交換機(jī)，出了故障可以隨時(shí)換掉，但是數(shù)據(jù)庫(kù)和存儲(chǔ)必須保證***的萬(wàn)無(wú)一失。

　　二是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有核心的存儲(chǔ)技術(shù)，都是被非中國(guó)企業(yè)壟斷的。在當(dāng)時(shí)，服務(wù)器已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化了，有聯(lián)想、曙光、浪潮、長(zhǎng)城;網(wǎng)絡(luò)也國(guó)產(chǎn)化了，有中興、華為、華三等。但是，存儲(chǔ)在國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中非常緩慢，所以***選擇了存儲(chǔ)行業(yè)。

　　從2007年開(kāi)始技術(shù)研發(fā)，時(shí)至今日已經(jīng)有九年的時(shí)間了，為何會(huì)選擇此時(shí)走出來(lái)，游峰先生有自己的觀點(diǎn)。他認(rèn)為，一個(gè)技術(shù)產(chǎn)品，不管是Orace還是微軟，一般都要到第三個(gè)版本才會(huì)真正穩(wěn)定下來(lái)，我們已經(jīng)演進(jìn)到了第四個(gè)版本，不但穩(wěn)定好、功能強(qiáng)大，包括性能出色，可以把硬件性能全部發(fā)揮出來(lái)。這是為什么我們低調(diào)了這么多年現(xiàn)在終于可以亮相了的最主要原因，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為我們已經(jīng)把產(chǎn)品跟技術(shù)做好了，可以放心給用戶使用了，已經(jīng)對(duì)我們的產(chǎn)品有著足夠的信心，可以走到前臺(tái)，也能夠拿出來(lái)與大家進(jìn)行分享了。

【51CTO原創(chuàng)稿件，合作站點(diǎn)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明原文作者和出處為51CTO.com】