超融合基礎(chǔ)架構(gòu)

(Hyper-Converged Infrastructure，簡(jiǎn)稱HCI)

與融合基礎(chǔ)架構(gòu)

(Converged infrastructure，簡(jiǎn)稱CI)

這兩大概念間的關(guān)系微妙而有趣。

原本，在IDC和Gartner這兩大市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)的劃分中，HCI都屬于CI中的一個(gè)分支，HCI“超越” CI的基礎(chǔ)在于，用Server SAN取代了傳統(tǒng)CI中的SAN(Storage Area Network，存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng))。

作為軟件定義存儲(chǔ)(Software Defined Storage，SDS)的一個(gè)流派，顧名思義，Server SAN與傳統(tǒng)SAN一樣主要面向塊(block)訪問(wèn)場(chǎng)景，區(qū)別在于使用高度標(biāo)準(zhǔn)化的x86服務(wù)器運(yùn)行分布式存儲(chǔ)軟件，并且不依賴相對(duì)小眾的FC(Fibre Channel)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。由于具備上述兩大特點(diǎn)，Server SAN(存儲(chǔ)角色)天然具備與應(yīng)用負(fù)載(計(jì)算角色)整合于同一硬件平臺(tái)的便利性，形成我們所說(shuō)的超融合架構(gòu)。

戴爾FX2融合基礎(chǔ)設(shè)施解析視頻

小知識(shí)

融合設(shè)備：

計(jì)算與存儲(chǔ)硬件分離的一體化解決方案。

超融合設(shè)備：

用同樣的(服務(wù)器)硬件資源提供所有計(jì)算和存儲(chǔ)功能的一體化方案。

Server SAN：

軟件定義存儲(chǔ)(SDS)的一類(lèi)實(shí)現(xiàn)，主要面向塊(block)應(yīng)用場(chǎng)景，使用標(biāo)準(zhǔn)x86服務(wù)器硬件的分布式存儲(chǔ)解決方案。

超融合架構(gòu)統(tǒng)一了(或者說(shuō)，在很大程度上簡(jiǎn)化了)硬件平臺(tái)，具有便于快速部署，易于管理維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但在硬件架構(gòu)和應(yīng)用場(chǎng)景上也存在著明顯的局限性：

● 計(jì)算與存儲(chǔ)資源的配比相對(duì)固定，不夠靈活，擴(kuò)展到較大規(guī)模時(shí)尤其明顯;

● 通常利用(基于hypervisor的)虛擬化平臺(tái)來(lái)隔離存儲(chǔ)和計(jì)算負(fù)載，不太適合數(shù)據(jù)庫(kù)等關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用。

所以，盡管超融合架構(gòu)的市場(chǎng)份額增長(zhǎng)迅猛——按照IDC的統(tǒng)計(jì)，每季度同比增長(zhǎng)率仍有三位數(shù)，但是整體市場(chǎng)規(guī)模還不夠大。在銷(xiāo)售數(shù)字還不是很大的情況下，超融合對(duì)行業(yè)最大的貢獻(xiàn)就是把Server SAN引進(jìn)了企業(yè)級(jí)市場(chǎng)。其中的部分原因在于，直接以分布式的Server SAN取代傳統(tǒng)集中式的SAN設(shè)備，說(shuō)服用戶需要一個(gè)較為漫長(zhǎng)的教育過(guò)程。而如果借助超融合系統(tǒng)這種易于部署的一體化方案，相對(duì)更易于打動(dòng)用戶，用戶在接受超融合的同時(shí)，也就用上了Server SAN，因?yàn)镾erver SAN是超融合架構(gòu)的基礎(chǔ)。

如果將Server SAN與應(yīng)用負(fù)載分開(kāi)，即系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)有明確的存儲(chǔ)角色與計(jì)算角色之分，這樣的架構(gòu)，又回歸到原來(lái)計(jì)算與存儲(chǔ)相分離的融合架構(gòu)了，區(qū)別在于以Server SAN代替了傳統(tǒng)SAN。

其實(shí)，類(lèi)似的做法，在超融合架構(gòu)出現(xiàn)之前就已存在，如Oracle的Exadata數(shù)據(jù)庫(kù)一體機(jī)。在存儲(chǔ)部分，Exadata Storage Server與ASM(Automatic Storage Management，自動(dòng)存儲(chǔ)管理)的配合可以理解為一種專為Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的分布式存儲(chǔ)架構(gòu)，替代傳統(tǒng)SAN，供Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器訪問(wèn)。

經(jīng)過(guò)至少六代產(chǎn)品的發(fā)展，Exadata已經(jīng)證明分布式的存儲(chǔ)架構(gòu)可以滿足Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)這樣關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求，Server SAN當(dāng)然也是可以的。在2016年，戴爾的兩大合作伙伴，Nutanix(Dell XC系列)和VMware(vSAN Ready Node)，先后為自家的Server SAN產(chǎn)品(Acropolis DSF和vSAN)增加了iSCSI訪問(wèn)功能，可以構(gòu)成新一代(基于分布式存儲(chǔ))的融合架構(gòu)，為Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)等關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用提供服務(wù)。

增加了iSCSI接口支持的Nutanix塊存儲(chǔ)服務(wù)

(Acropolis Block Service，ABS)

那么，新一代的融合架構(gòu)，需要什么樣的硬件平臺(tái)?又該如何構(gòu)建呢?

DTF2016上的PowerEdge FX2：2U的FX2和1U的以太網(wǎng)交換機(jī)，融合架構(gòu)與超融合架構(gòu)兩相宜——就看上面裝的什么軟件了

在《超融合DIY：“三位一體”大格局》一文中，我們提到過(guò)在DTF上搭建的兩個(gè)Demo展區(qū)，分別基于戴爾PowerEdge FX2融合架構(gòu)(2U多節(jié)點(diǎn)服務(wù)器)和SC4020全閃存陣列(FC SAN)。這兩種產(chǎn)品都可以用于構(gòu)建融合系統(tǒng)，本文的重點(diǎn)是，為何能夠基于PowerEdge FX2構(gòu)建融合系統(tǒng)或超融合系統(tǒng)。

靈活性成SSR?

2U節(jié)點(diǎn)超融合架構(gòu)

常見(jiàn)的超融合設(shè)施在外形上大都是2U機(jī)架式造型，從計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)量上看，可分為單節(jié)點(diǎn)(傳統(tǒng)2U機(jī)架式服務(wù)器)、雙節(jié)點(diǎn)、四節(jié)點(diǎn)等。

最受矚目的是2U四節(jié)點(diǎn)，采用共享電源和散熱的

設(shè)計(jì)方案，計(jì)算和存儲(chǔ)密度數(shù)倍于傳統(tǒng)機(jī)架式服務(wù)器。

2U高度內(nèi)可用的空間就那么大，因此前面板往往被24個(gè)(2.5英寸硬盤(pán))或者12個(gè)(3.5英寸硬盤(pán))托架所占據(jù)。以2U四節(jié)點(diǎn)為例，每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)可以固定分配6個(gè)2.5英寸或者3個(gè)3.5英寸硬盤(pán)/SSD。加上雙路Intel Xeon處理器及其內(nèi)存，是計(jì)算存儲(chǔ)相對(duì)均衡的配置。

傳統(tǒng) 2U四節(jié)點(diǎn)超融合典型布局

(垂直分布四套計(jì)算節(jié)點(diǎn)，每節(jié)點(diǎn)3塊3.5寸硬盤(pán))，

而熱交換電源，散熱風(fēng)扇，各類(lèi)擴(kuò)展接口

就只能在背板有限的空間里布置了。

四個(gè)計(jì)算存儲(chǔ)均衡型節(jié)點(diǎn)共享同一機(jī)箱及其電源、風(fēng)扇，確實(shí)很適合嚴(yán)格意義上的(節(jié)點(diǎn)級(jí))超融合架構(gòu)：

1. 每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都有足夠的計(jì)算資源(CPU、內(nèi)存)和存儲(chǔ)資源(SSD、硬盤(pán))，在提供存儲(chǔ)服務(wù)的同時(shí)，有富余的計(jì)算能力運(yùn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用;

2. 在滿足超融合架構(gòu)(通常)三個(gè)節(jié)點(diǎn)的起步要求之余，還可以多出一個(gè)節(jié)點(diǎn)提高冗余度。

不過(guò)，這種計(jì)算與存儲(chǔ)資源配比相對(duì)固定的方式，靈活性受限。如果有些節(jié)點(diǎn)主要承擔(dān)計(jì)算任務(wù)，并不需要本地(直連)存儲(chǔ)資源，已經(jīng)配給的硬盤(pán)或SSD槽位，無(wú)法釋放出來(lái)供其他用途，一有浪費(fèi)之嫌，二則降低了實(shí)際的密度。

秒變刀片服務(wù)器

FX2為融合系統(tǒng)提升靈活性

戴爾的PowerEdge FX2，通過(guò)引入JBOD(Just a Bunch Of Disks)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，在很大程度上解決了計(jì)算與存儲(chǔ)資源搭配的靈活性挑戰(zhàn)。FX2還有一個(gè)衍生的小型號(hào)FX2s，較FX2在機(jī)箱后部提供8個(gè)PCIe插槽，體現(xiàn)出該系列在提升I/O靈活性上的獨(dú)到之處。

從造型上看，F(xiàn)X2更像是一組小型的刀片式服務(wù)器，F(xiàn)X2機(jī)箱兼容原刀片式服務(wù)器中的FC430，F(xiàn)C630、FC830等計(jì)算節(jié)點(diǎn)， 當(dāng)然，針對(duì)計(jì)算和存儲(chǔ)的差異化需求，戴爾還推出了新的FM120(超高密計(jì)算節(jié)點(diǎn))和FDD332( JBOD存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn))，后者在超融合及Server SAN場(chǎng)景下頗具價(jià)值。

上圖是FX2，下圖是FX2s。左側(cè)是網(wǎng)絡(luò)模塊FN IO，

中部有8個(gè)豎插的半高PCIe擴(kuò)展倉(cāng)

(這是FX2s獨(dú)有的設(shè)計(jì))，右側(cè)兩組熱交換電源。

戴爾FX2機(jī)箱背板延續(xù)了刀片式服務(wù)器及高密度機(jī)架式服務(wù)器的設(shè)計(jì)——共享供電和散熱，這就為PCIe擴(kuò)展倉(cāng)和網(wǎng)絡(luò)組件增加了寶貴的空間。

背部的8個(gè)PCIe擴(kuò)展倉(cāng)可以安裝高性能SSD或萬(wàn)兆網(wǎng)卡，左側(cè)的自帶交換機(jī)系統(tǒng)可提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)支持。

網(wǎng)絡(luò)模塊管理界面，可以按需劃VLAN，已經(jīng)是一套基于二層的交換機(jī)系統(tǒng)，在基礎(chǔ)管理層面讓超融合系統(tǒng)融合的更徹底。

“變形籠”FX架構(gòu)

融合/超融合一秒鐘Hold住

高密度的設(shè)計(jì)讓FX2可根據(jù)計(jì)算、存儲(chǔ)的需求，搭配不同節(jié)點(diǎn)來(lái)滿足用戶各種不同的需求。

可以這樣：

4個(gè)半寬的FC 630計(jì)算節(jié)點(diǎn)

圖中為搭配4個(gè)半寬的FC630雙路Xeon E5 v3/v4計(jì)算節(jié)點(diǎn)的FX2。形成一套具備四個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的高密度計(jì)算系統(tǒng)。

3個(gè)半寬的FC630計(jì)算節(jié)點(diǎn)配上一個(gè)FD332存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。滿足一個(gè)2U四節(jié)點(diǎn)架構(gòu)中計(jì)算和存儲(chǔ)都具備的超融合基礎(chǔ)設(shè)施的需求。

圖中搭配了3個(gè)雙路Xeon E5 v3/v4的FC 630

計(jì)算節(jié)點(diǎn)，1個(gè)FD332(存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn))的FX2。

除了用戶常用的2U四節(jié)點(diǎn)配置，F(xiàn)X2s還能支持如下混搭配置：

1.兩個(gè)全寬的FC830四路Xeon E5 v3/v4服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，適用于Oracle RAC等關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用;

2. 或者一臺(tái)全寬的FC830節(jié)點(diǎn)搭配兩臺(tái)半寬的FC630節(jié)點(diǎn)，關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)+周邊應(yīng)用節(jié)點(diǎn);

3. 亦或是一個(gè)FC830節(jié)點(diǎn)(關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用節(jié)點(diǎn))、一個(gè)FC630節(jié)點(diǎn)和一個(gè)FD332存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)(可組合為一個(gè)帶有16個(gè)2.5英寸硬盤(pán)/SSD的超融合節(jié)點(diǎn))的混插。

PCIe插槽只有8個(gè)，如何分配給這些靈活組合的計(jì)算節(jié)點(diǎn)呢?戴爾FX2提供了一套靈活的應(yīng)用方案。

PCIe擴(kuò)展槽有兩種分配方式：自動(dòng)分配和重新分配

默認(rèn)狀態(tài)下，F(xiàn)X2機(jī)箱會(huì)自動(dòng)把8個(gè)PCIe槽平分給4個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)(每節(jié)點(diǎn)2個(gè))，如果是3個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，那么每節(jié)點(diǎn)分配2個(gè)，剩下的給第一節(jié)點(diǎn)。手工分配的話，則將8個(gè)PCIe插槽平均分配到第一、二兩個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器上。

總結(jié)戴爾FX2的特點(diǎn)就是——計(jì)算節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、PCIe擴(kuò)展槽和網(wǎng)絡(luò)模組三者都采用了分離式設(shè)計(jì)，每個(gè)組件都能夠單獨(dú)升級(jí)或與其他類(lèi)型搭配，帶來(lái)很高的靈活性，比常見(jiàn)2U超融合方案靈活許多。

變形引擎：JBOD節(jié)點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)靈活性

FC630作為刀片系統(tǒng)中的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，問(wèn)世之初是配合外接存儲(chǔ)設(shè)備工作使用的，因此在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上只提供了兩個(gè)2.5英寸硬盤(pán)位，裝系統(tǒng)顯然夠用了，但就沒(méi)有可供超融合或Server SAN使用的存儲(chǔ)資源了。設(shè)計(jì)者當(dāng)然意識(shí)到了這一點(diǎn)，F(xiàn)X2超融合架構(gòu)采用了兩種路徑：

一是引入體積更小的1.8英寸SSD， FC630計(jì)算節(jié)點(diǎn)最多可以支持8個(gè)1.8英寸SSD，而FC830節(jié)點(diǎn)更可以支持16個(gè)。

新的計(jì)算節(jié)點(diǎn)為支持8塊1.8英寸SSD的FC630節(jié)點(diǎn)，和支持16塊1.8英寸SSD的FC830節(jié)點(diǎn)，相比原2.5英寸SSD的節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)密度高出了3倍。

二是計(jì)算與存儲(chǔ)解耦合，積木式按需組合。如前所述，常見(jiàn)超融合產(chǎn)品采用計(jì)算與存儲(chǔ)資源耦合的設(shè)計(jì)，而FC630、FC430等節(jié)點(diǎn)本地為本地存儲(chǔ)資源留下的空間少，恰是因?yàn)榭梢源钆浯鳡朠owerEdge FX2融合架構(gòu)專門(mén)設(shè)計(jì)的JBOD存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)FD332，每個(gè)FD332支持16塊2.5英寸硬盤(pán)，可均分給兩個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)使用，也可全部供給一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)。

FD332前面板

FD332實(shí)物圖

FD332單邊可以放8塊2.5英寸硬盤(pán)，

雙邊支持多達(dá)16塊2.5英寸硬盤(pán)。

FD332的核心——Dual PERC設(shè)計(jì)，

是其能夠同時(shí)連接兩個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵。

FD332節(jié)點(diǎn)采用雙控制器和雙電池冗余設(shè)計(jì)，保證企業(yè)級(jí)可用性。

FD332的16塊硬盤(pán)既能指定給單個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)獨(dú)享，也可分成兩組(每組8塊)，指定給兩臺(tái)服務(wù)器。

FD332后臺(tái)控制界面：將兩個(gè)控制器分別連接兩個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)成為拆分式，做單一節(jié)點(diǎn)使用時(shí)為聯(lián)合式，拆分之后連到同一臺(tái)主機(jī)叫做拆分式單主機(jī)，將兩個(gè)控制器分別連接到兩臺(tái)不同主機(jī)上叫做拆分式雙主機(jī)。如下圖所示：

拆分式雙主機(jī)

拆分式單主機(jī)

聯(lián)合式單主機(jī)

FDD332存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的多種組合顯露了戴爾PowerEdge FX2配置使用的靈活性，常規(guī)超融合系統(tǒng)中存儲(chǔ)資源分配靈活性不夠的問(wèn)題迎刃而解。計(jì)算和存儲(chǔ)一體的超融合，與計(jì)算和存儲(chǔ)分離的融合架構(gòu)，戴爾PowerEdge FX2都可以一秒鐘就hold住。

作為傳統(tǒng)企業(yè)級(jí)設(shè)備的老牌供應(yīng)商，戴爾FX2融合架構(gòu)具有完善的Roadmap，用戶不但可通過(guò)升級(jí)固件等方法增加更多的產(chǎn)品特性，而且隨著研發(fā)的進(jìn)展，未來(lái)FX2還會(huì)增添更多類(lèi)型的節(jié)點(diǎn)，來(lái)滿足融合/超融合環(huán)境下用戶越來(lái)越多的應(yīng)用方案，滿足用戶從虛擬服務(wù)器到VDI，從虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)到物理機(jī)環(huán)境下各種企業(yè)級(jí)業(yè)務(wù)的需求。