【51CTO.com原創(chuàng)稿件】 在虛擬化及云計(jì)算技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于企業(yè)數(shù)據(jù)中心的科技浪潮中，存儲(chǔ)性能無疑是決定企業(yè)核心應(yīng)用是否能被虛擬化、云化的關(guān)鍵考量指標(biāo)之一。傳統(tǒng)的做法是升級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備，從低端、中端到高端存儲(chǔ)，但這沒解決根本問題，性能和容量仍不能兼顧，并且不能很好的解決異構(gòu)設(shè)備利舊和架構(gòu)擴(kuò)展的問題。因此，企業(yè)需要一種大規(guī)模分布式存儲(chǔ)管理軟件，能夠充分利用已有的硬件資源，在可控成本范圍內(nèi)提供***的存儲(chǔ)性能，并能根據(jù)業(yè)務(wù)需求變化，從容量和性能兩方面同時(shí)快速橫向擴(kuò)展。這也是當(dāng)今軟件定義存儲(chǔ)興起的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。

超融合架構(gòu)(Hyperconvergence Infrastructure, 簡(jiǎn)稱HCI)將虛擬化計(jì)算和存儲(chǔ)整合到同一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)，通過軟件來統(tǒng)一管理。簡(jiǎn)單的說就是物理服務(wù)器上運(yùn)行虛擬化軟件(Hpyervisor)，通過在虛擬化軟件上運(yùn)行分布式存儲(chǔ)服務(wù)供虛擬機(jī)使用。分布式存儲(chǔ)可以運(yùn)行在虛擬化軟件上的虛擬機(jī)里，也可以是與虛擬化軟件整合的模塊。廣義上講，除了虛擬化計(jì)算和存儲(chǔ)，超融合架構(gòu)還可以整合網(wǎng)絡(luò)以及其他更多的平臺(tái)和服務(wù)，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)。

歷史經(jīng)驗(yàn)一再表明，由技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)的變革往往以超乎人們想象的速度和烈度發(fā)生著。面對(duì)新的變革和潮流，在追逐新技術(shù)潮流變化的同時(shí)，我們還需冷靜思考可能帶來的問題。在企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心，如何正確認(rèn)識(shí)超融合和傳統(tǒng)存儲(chǔ)?如何能提高性能和降低成本，并可控風(fēng)險(xiǎn)?這些都需要我們從實(shí)際出發(fā)，辯證和客觀的去看待。

問題一、企業(yè)傳統(tǒng)存儲(chǔ)與超融合差別在哪里?

企業(yè)傳統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)***的問題有如下幾個(gè)方面：1.存儲(chǔ)資源集中化，很難隨著計(jì)算資源擴(kuò)展而擴(kuò)展，無法適應(yīng)數(shù)據(jù)中心的這種可靈活擴(kuò)展的需求。2.采用存儲(chǔ)與計(jì)算分離的這種架構(gòu)，需要獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)、獨(dú)立的存儲(chǔ)與獨(dú)立的計(jì)算。為了提高系統(tǒng)可用性，需要通過資源冗余的方式達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。因此，網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)控制器(雙控或多控)都會(huì)進(jìn)行多份冗余，增加了數(shù)據(jù)中心的投資。3.多種不同的存儲(chǔ)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心中進(jìn)行部署無疑增加了數(shù)據(jù)中心的管理復(fù)雜度。尤其是后端多種類型的存儲(chǔ)設(shè)備，增加了數(shù)據(jù)中心的管理成本。

采用超融合架構(gòu)，它明顯的優(yōu)點(diǎn)是易于擴(kuò)展，最小部署，按需擴(kuò)容。具體表現(xiàn)在：1.完全軟件定義。獨(dú)立于硬件，采用商業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)硬件平臺(tái)(如X86)，完全采用軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等功能。2.實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。以虛擬化計(jì)算為中心，計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)均由虛擬化引擎統(tǒng)一管理和調(diào)度，軟件定義屏蔽了以往異構(gòu)設(shè)備的復(fù)雜性。3.完全分布式，去中心化。橫向擴(kuò)展的分布式系統(tǒng)，計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)按需進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，系統(tǒng)不存在任意單點(diǎn)故障，采用分布式存儲(chǔ)可實(shí)現(xiàn)去中心化。

問題二、傳統(tǒng)存儲(chǔ)與超融合分布式在數(shù)據(jù)一致性方面的區(qū)別

數(shù)據(jù)一致性是指關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系是否正確和完整，可以理解為應(yīng)用程序運(yùn)行的數(shù)據(jù)狀態(tài)與最終寫入到磁盤中的數(shù)據(jù)狀態(tài)是否一致。在企業(yè)核心應(yīng)用高并發(fā)業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，數(shù)據(jù)一致性的保障可大大提高系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)性。引起數(shù)據(jù)一致性問題的一個(gè)主要原因是位于數(shù)據(jù)I/O路徑上的各種Cache或Buffer(包括數(shù)據(jù)庫(kù)Cache、文件系統(tǒng)Cache、存儲(chǔ)控制器 Cache、磁盤Cache等)。由于不同系統(tǒng)模塊處理數(shù)據(jù)IO的速度是存在差異的，所以就需要添加Cache來緩存IO操作，適配不同模塊的處理速度。這些Cache在提高系統(tǒng)處理性能的同時(shí)，也可能會(huì)“滯留”IO操作，帶來一些負(fù)面影響。如果在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，仍有部分IO“滯留”在IO操作中，真正寫到磁盤中的數(shù)據(jù)就會(huì)少于應(yīng)用程序?qū)嶋H寫出的數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)的不一致。當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)，直接從硬盤中讀出的數(shù)據(jù)可能存在邏輯錯(cuò)誤，導(dǎo)致應(yīng)用無法啟動(dòng)。

首先從緩存管理上看，傳統(tǒng)存儲(chǔ)和超融合的分布式緩存管理是不一樣的。首先，傳統(tǒng)存儲(chǔ)是集中式緩存一致性管理。在這種緩存管理模式下，集群中所有節(jié)點(diǎn)均不維護(hù)本地緩存，而是所有節(jié)點(diǎn)共享訪問一個(gè)集中存放的緩存，數(shù)據(jù)在緩存中只有一份副本，不會(huì)也不可以出現(xiàn)多份副本。該緩存管理架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是天然的緩存一致性，因?yàn)椴淮嬖诙鄠€(gè)副本，不需要特殊過程來維護(hù)緩存一致性。對(duì)于高端存儲(chǔ)系統(tǒng)而言，該設(shè)計(jì)的劣勢(shì)是緩存需要集中放置，需要使用某種外部網(wǎng)絡(luò)來連接集中的緩存，而且提供異步化的類似IO的訪問方式，編程復(fù)雜，難以掌控和優(yōu)化，需要投入大量成本。

而超融合分布式的緩存管理則是集群中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有自己獨(dú)享的緩存，這種情況會(huì)給緩存一致性管理上帶來極大的復(fù)雜性，當(dāng)然，所獲得的收益便是一旦***則性能會(huì)非常好。所謂對(duì)稱式指的是集群中所有節(jié)點(diǎn)在緩存管理的地位上是均等的，都可以自行控制管理各自的緩存。所謂任意關(guān)聯(lián)，則是指任意節(jié)點(diǎn)均可以緩存任意數(shù)據(jù)塊，數(shù)據(jù)塊大小視不同產(chǎn)品設(shè)計(jì)靈活而定。因?yàn)榭梢匀我饩彺?，所以?huì)導(dǎo)致多個(gè)集群節(jié)點(diǎn)同時(shí)緩存有同一個(gè)數(shù)據(jù)塊的多個(gè)不同版本的副本，從而導(dǎo)致一致性問題。解決的辦法則是效仿多CPU緩存一致性管理方面的思路，采用MESI一致性基本協(xié)議及其變種，可以在盡量減少?gòu)V播通信的前提下實(shí)現(xiàn)任意關(guān)聯(lián)分布式緩存一致性。該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是可以充分利用緩存空間，劣勢(shì)是成本高，因?yàn)樾枰粋€(gè)低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)MESI協(xié)議流量，否則性能將很差;另外，需要一個(gè)高速搜索算法來搜索對(duì)應(yīng)目標(biāo)數(shù)據(jù)塊在緩存中的位置，必要時(shí)引入硬加速比如TCAM等，導(dǎo)致成本再次增加。

還有就是分布式的系統(tǒng)常常受制于CAP定律。CAP定律說的是在一個(gè)分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,一致性、可用性和分區(qū)容錯(cuò)性這三種保證無法同時(shí)得到滿足，最多滿足兩個(gè)。眾所周知，分布式事務(wù)一般采用兩階段提交策略來實(shí)現(xiàn)，這是一個(gè)非常耗時(shí)的復(fù)雜過程，會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)效率，在實(shí)踐中我們盡量避免使用它。在實(shí)踐過程中，如果我們?yōu)榱藬U(kuò)展數(shù)據(jù)容量將數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)，而事務(wù)的要求又完全不能降低。那么，系統(tǒng)的可用性一定會(huì)大大降低，在現(xiàn)實(shí)中，我們一般都采用對(duì)這些數(shù)據(jù)不分散存儲(chǔ)的策略。

從以上分析來看，傳統(tǒng)存儲(chǔ)與超融合分布式的數(shù)據(jù)一致性還是有明顯區(qū)別的，在具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景中，需要綜合成本、性能、穩(wěn)定性方面來綜合考量和選擇。

問題三、企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)服務(wù)的高級(jí)功能

目前，在大多數(shù)超融合系統(tǒng)和SDS系統(tǒng)都具備了核心的企業(yè)級(jí)功能，包括數(shù)據(jù)冗余、自動(dòng)精簡(jiǎn)配置、快照、克隆、SSD Cache/Tier、數(shù)據(jù)自動(dòng)重建、高可用/多路徑等數(shù)據(jù)功能，但有些高級(jí)功能例如重復(fù)數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮等還是缺失的。相對(duì)于高端存儲(chǔ)系統(tǒng)，如果超融合架構(gòu)要承載核心關(guān)鍵應(yīng)用，還有一些差距，包括但不限于QoS控制、數(shù)據(jù)保護(hù)、數(shù)據(jù)遷移、備份容災(zāi)、一致性的高性能。核心存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)該遵循RAS-P原則，先做好穩(wěn)定可靠性，其次是企業(yè)數(shù)據(jù)功能完備性，***才是高性能，這個(gè)順序不能亂，光有高性能是不行的。

目前超融合架構(gòu)中，許多兩副本和三副本的解決方案也是在同一個(gè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)或同一POD里，跨數(shù)據(jù)中心的容災(zāi)幾乎沒有。還有就是存儲(chǔ)雙活和仲裁，目前VSAN支持存儲(chǔ)雙活，還引入了WITNESS組件。但其他超融合解決方案還沒有支持應(yīng)用雙活的案例。

對(duì)于超融合來說，如果缺少完整可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)能力則意味著采用這個(gè)解決方案的客戶仍然需要購(gòu)買額外的存儲(chǔ)系統(tǒng)來填補(bǔ)原有解決方案所缺少的功能。

目前，核心關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)還不太敢往超融合架構(gòu)上遷移，主要還是從非核心業(yè)務(wù)開始檢驗(yàn)，畢竟超融合出現(xiàn)時(shí)間還比較短，需要更多的時(shí)間做實(shí)踐驗(yàn)證。但是，我們有理由相信未來超融合必定是可以支持核心關(guān)鍵業(yè)務(wù)的主流架構(gòu)。

問題四、如何進(jìn)行數(shù)據(jù)生命周期管理

隨著企業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展以及各種平臺(tái)、系統(tǒng)的建立，這意味著需要管理的數(shù)據(jù)量越來越龐大，資源維護(hù)成本越來越高，效率越來越低。那么，面對(duì)企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)的不同時(shí)效、不同訪問頻率、不同重要性等要求，如何降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和使用維護(hù)成本，對(duì)不同數(shù)據(jù)進(jìn)行生命周期管理是非常有必要的。

結(jié)合業(yè)界的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，企業(yè)需要對(duì)IT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的歸類。目前，根據(jù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，比較流行的數(shù)據(jù)歸類包括：生產(chǎn)交易型數(shù)據(jù)、服務(wù)支撐型數(shù)據(jù)與系統(tǒng)日常數(shù)據(jù)三部分。

根據(jù)數(shù)據(jù)歸類，不同類別的數(shù)據(jù)應(yīng)匹配不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略就是將不同的數(shù)據(jù)存放在指定的存儲(chǔ)設(shè)備上。目前，主要的存儲(chǔ)設(shè)備主要分成在線存儲(chǔ)、近線存儲(chǔ)、離線歸檔存儲(chǔ)這三種常用存儲(chǔ)。

在傳統(tǒng)企業(yè)存儲(chǔ)中，通過分級(jí)存儲(chǔ)策略，根據(jù)數(shù)據(jù)不同的重要性、訪問頻次等指標(biāo)把數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在不同性能的存儲(chǔ)設(shè)備上，并采取不同的存儲(chǔ)方式。這樣一方面可以大大減少非重要性數(shù)據(jù)在一級(jí)本地磁盤所占用的空間，還可加快整個(gè)系統(tǒng)的存儲(chǔ)性能。

對(duì)于超融合分布式存儲(chǔ)來說，目前還未充分考慮到數(shù)據(jù)生命周期的管理，對(duì)于冷熱數(shù)據(jù)雖然也有存儲(chǔ)區(qū)域上的區(qū)分，但基本都是拿閃盤來做緩存加速，還不能有效做到分級(jí)存儲(chǔ)，來滿足企業(yè)對(duì)于大量不同數(shù)據(jù)的精細(xì)化管理和生命周期管理。

問題五、企業(yè)傳統(tǒng)存儲(chǔ)與超融合是對(duì)立還是共存互補(bǔ)?

傳統(tǒng)企業(yè)的IT一般都經(jīng)過了若干年的發(fā)展，形成了自己特有的基礎(chǔ)架構(gòu)和硬件設(shè)施。企業(yè)采購(gòu)的服務(wù)器、存儲(chǔ)等IT資源都是固定資產(chǎn)，往往希望將淘汰或過保的這些資源進(jìn)行利舊，從而達(dá)到保護(hù)投資的目的。而且在企業(yè)中，還有相當(dāng)一部分的傳統(tǒng)IT應(yīng)用仍然運(yùn)行在物理服務(wù)器和傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)之上。我們可以樂觀地認(rèn)為沒有哪一種應(yīng)用程序不能被部署在超融合基礎(chǔ)架構(gòu)上，但是考慮到運(yùn)行效率、硬件依賴性以及和虛擬化環(huán)境兼容性等因素，很多IT應(yīng)用***還是繼續(xù)保持運(yùn)行在物理硬件架構(gòu)，比如關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用、實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)以及大量遺留IT系統(tǒng)。當(dāng)然許多業(yè)務(wù)場(chǎng)景，需要靈活的擴(kuò)展性和彈性配置，也非常適合超融合的架構(gòu)，我們也會(huì)根據(jù)需求來決定是否采用超融合解決方案。

大多數(shù)的超融合解決方案都希望數(shù)據(jù)中心可以“完全投入”，即用超融合解決方案自帶的基礎(chǔ)架構(gòu)和流程替換數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有的存儲(chǔ)硬件、基礎(chǔ)架構(gòu)和流程。他們通常希望數(shù)據(jù)中心摒棄共享式集中存儲(chǔ)硬件，而支持商業(yè)化的超融合架構(gòu)。這種想法有點(diǎn)激進(jìn)，容易讓超融合站在傳統(tǒng)存儲(chǔ)的對(duì)立面，而又不能解決實(shí)際的問題。企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心的演變一定是一個(gè)漸變的過程，所以企業(yè)傳統(tǒng)存儲(chǔ)與超融合不是對(duì)立的關(guān)系，而是共存和互補(bǔ)的關(guān)系，只有面對(duì)企業(yè)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景和具體問題，各自發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)和特長(zhǎng)，解決問題才是達(dá)到真正的和諧與共贏。

問題六、與同類廠商比，缺少合理的計(jì)價(jià)模式

超融合解決方案大部分按照容量包獲得許可。許多軟件還針對(duì)高級(jí)功能收取額外費(fèi)用。這就造成了一個(gè)問題，因?yàn)榇蟛糠謹(jǐn)?shù)據(jù)中心從來都不能確定自己合適的容量限點(diǎn)來充分利用容量打包價(jià)格的優(yōu)勢(shì)。例如，一個(gè)初級(jí)容量包可提供5-10TB的存儲(chǔ)服務(wù)，更高一級(jí)的容量包則支持10-25TB。如果企業(yè)需要12TB存儲(chǔ)容量怎么辦?這就意味著企業(yè)為了支持多出的2TB的容量，必須升級(jí)到25TB的容量許可。其實(shí)根據(jù)容量來算多少錢，這個(gè)方法并不公平。如果按能提供多少個(gè)IOPS來算錢?這個(gè)才比較公平。這兩種方法實(shí)際上有差別，***個(gè)，全閃存這個(gè)性價(jià)比非常的高。但是，這個(gè)價(jià)格也比較高，是混合型的3倍，很多用戶接受不了這樣高的價(jià)值。很多用戶還是希望容量和性能的匹配。

另外大部分超融合解決方案都會(huì)忽視的另一項(xiàng)成本是：不支持現(xiàn)有基礎(chǔ)架構(gòu)和存儲(chǔ)系統(tǒng)所產(chǎn)生的相關(guān)成本。這樣在實(shí)現(xiàn)異構(gòu)統(tǒng)一管理的過程中，還需開發(fā)相應(yīng)的接口和API，這些隱形成本也是一筆不小的開支。

基于超融合未來良好的發(fā)展前景，各廠商也紛紛推出了超融合一體機(jī)產(chǎn)品。這種一體機(jī)很明顯的優(yōu)勢(shì)就是降低了成本，簡(jiǎn)化了部署，提高了可用性，加快了業(yè)務(wù)上線時(shí)間，但也有擴(kuò)展性和兼容性方面的一些問題。因此，還需結(jié)合企業(yè)特點(diǎn)做深度定制并針對(duì)不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行性能優(yōu)化，充分利用它的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)融合的硬件架構(gòu)優(yōu)勢(shì)和分布式存儲(chǔ)高吞吐、高IOPS的特點(diǎn)，進(jìn)一步整合高速網(wǎng)卡、SSD閃存等硬件的優(yōu)異性能，從而使得產(chǎn)品整體性能相比業(yè)界同類平臺(tái)得以大幅提升，滿足不同行業(yè)的需求才更有市場(chǎng)。

超融合的未來

隨著云服務(wù)的崛起，比較精準(zhǔn)的VM管理、系統(tǒng)級(jí)QoS，數(shù)據(jù)分析和挖掘都是未來的增值重點(diǎn)。未來5-10年，新一代數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)會(huì)朝著軟件定義和超融合方向發(fā)展，SAN/NAS存儲(chǔ)逐漸被軟件定義的存儲(chǔ)所替代，超融合架構(gòu)將成為數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)的核心。雖然現(xiàn)階段超融合還有許多問題，但是不妨礙它的優(yōu)秀。同時(shí)，我們看到超融合是一個(gè)不斷演進(jìn)的架構(gòu)，是一個(gè)充滿生機(jī)和活力的商業(yè)模式，未來潛在的市場(chǎng)空間巨大，在未來也會(huì)發(fā)展的更好!

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