一、什么是超融合架構(gòu)（HCI）？
“2012年8月，VCE CTO辦公室的Steve Chambers，在其博客中首次提出Hyper Converged (超融合)的概念。當(dāng)時(shí)，超融合指的是，基于標(biāo)準(zhǔn)的X86服務(wù)器，在每個(gè)物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)Virtual Storage Appliance (虛擬存儲(chǔ)設(shè)備，簡(jiǎn)稱VSA)，管理節(jié)點(diǎn)內(nèi)的HDD和SSD，并與其他節(jié)點(diǎn)中的VSA一起來(lái)構(gòu)建一個(gè)集群的分布式存儲(chǔ)，后來(lái)，加入VMware公司的Chuck Hollis在其博客里做出了更為準(zhǔn)確的闡述，Hyper Converged，其實(shí)就是Hypervisor Converged。Hypervisor (虛擬服務(wù)器) 做為位于應(yīng)用層與基礎(chǔ)架構(gòu)層之間的戰(zhàn)略層，能夠抽象并池化計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源，并擁有強(qiáng)大的控制平面的功能，而且Hypervisor(虛擬服務(wù)器)能整合軟件定義的數(shù)據(jù)中心內(nèi)運(yùn)維管理的經(jīng)驗(yàn)，管理更簡(jiǎn)單。
HCI（Hyper Converged Infrastructure），就是超融合基礎(chǔ)架構(gòu)（簡(jiǎn)稱超融合架構(gòu)），或者超融合基礎(chǔ)設(shè)施，是指在同一套單元設(shè)備（如x86服務(wù)器）中具備計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和服務(wù)器虛擬化等資源和技術(shù)的架構(gòu)。
HCIA（Hyper Converged Infrastructure Appliance），意指超融合基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)備，或者超融合基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備。
HCIA (超融合基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)備) 由多個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)提供計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源，支持在線的橫向擴(kuò)展。擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)時(shí)，性能和存儲(chǔ)容量都能線性的增長(zhǎng)。它為用戶了一個(gè)很重要的特性：性能可預(yù)測(cè)性，性能可確保始終如一地按節(jié)點(diǎn)數(shù)，簡(jiǎn)單地、線性地在線擴(kuò)展。運(yùn)行在HCIA硬件之上的就是分布式的存儲(chǔ)虛擬化軟件（包括分布式文件系統(tǒng)），來(lái)完成存儲(chǔ)資源的池化、部署和管理。典型的HCIA，包括EMC VxRail、DELL推出的VSAN ReadyNodes(就緒節(jié)點(diǎn))一體機(jī)，Nutanix一體機(jī)，Cisco HyperFlex，華為FusionCube，深信服aSAN，聯(lián)想AIO，達(dá)沃小金剛等。正因?yàn)榇蠹叶伎春贸诤系氖袌?chǎng)趨勢(shì)，VSAN推出后，存儲(chǔ)巨頭、服務(wù)器巨頭都紛紛支持，例如早先的基于EVO：Rail的一體機(jī)，就有EMC(VSPEX BLUE)、NetApp、HDS、DELL、SuperMicro(超微)、Inspur(浪潮)、Fujitsu(富士通)等IT大廠商；近來(lái)基于VSAN Ready Nodes，也有許多IT大廠(包含存儲(chǔ)廠商和服務(wù)器廠商)已經(jīng)或者將要推出類似EMC VxRail的，多種型號(hào)配置的VSAN一體機(jī)。
可以看出，HCI (超融合架構(gòu)) 符合Server SAN的特征：采用商用硬件，分布式，能在線橫向擴(kuò)展。實(shí)際上，HCI是Server SAN的一種，是Server SAN的子集。Server SAN中除了HCI以外，至少還有另外一類，就是仍然采用商用硬件，也能在線橫向擴(kuò)展，但每個(gè)節(jié)點(diǎn)不提供計(jì)算資源，只提供存儲(chǔ)資源的存儲(chǔ)產(chǎn)品”
這里提到HCI屬于Server SAN的子集，是基于筆者對(duì)于紛繁復(fù)雜的SDS這個(gè)概念的分類，如下圖所示：
坦率說(shuō)，HCI屬于ServerSAN的子集這個(gè)說(shuō)法并不是非常嚴(yán)謹(jǐn)，因?yàn)镠CI除了存儲(chǔ)資源池之外，還提供了計(jì)算資源池。不過(guò)，當(dāng)我們以存儲(chǔ)的視角，也就是重點(diǎn)關(guān)注HCI的存儲(chǔ)屬性的時(shí)候，這個(gè)說(shuō)法還是成立的。
完整的來(lái)看，HCI就是分布式存儲(chǔ)形態(tài)的SDS結(jié)合Hypervisor。需要注意的是，SDS資源如何提供給Hypervisor上的虛機(jī)？主要有兩大流派，一個(gè)就是內(nèi)嵌在Hypervisor內(nèi)核的VSAN，虛機(jī)直接訪問Hypervisor的物理存儲(chǔ)設(shè)備；另一個(gè)就是類似Nutanix，虛機(jī)必須通過(guò)CVM(一種運(yùn)行在Hypervisor上的虛擬存儲(chǔ)控制器，也叫做VSA - Virtual Storage Appliance，虛擬存儲(chǔ)設(shè)備)，才能訪問Hypervisor的物理存儲(chǔ)設(shè)備，EMC ScaleIO、華為FusionStorage等眾多HCI都是類似NutanixCVM這種方式。VSAN這類的優(yōu)勢(shì)在于IO路徑短，在相同硬件配置下，相同的實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景下，性能表現(xiàn)更好，而且消耗Hypervisor節(jié)點(diǎn)服務(wù)器上的CPU和內(nèi)存更少。如下圖所示：
當(dāng)然，內(nèi)嵌在Hypervisor的VSAN的劣勢(shì)也凸顯出來(lái)，就是：VSAN主要為本集群的vSphere虛機(jī)提供存儲(chǔ)資源。不過(guò)，VSAN通過(guò)NAS插件，以及未來(lái)不久將要發(fā)布的支持iSCSI接口，可以對(duì)外（包括其他Hypervisor虛機(jī)，甚至物理機(jī)）提供存儲(chǔ)資源。
二、什么是軟件定義存儲(chǔ)（SDS）
首先，開宗明義：軟件定義，為云而生。這里包括了軟件定義的數(shù)據(jù)中心整個(gè)概念。
其次，我們具體來(lái)看下軟件定義存儲(chǔ)。在筆者主編的《軟件定義存儲(chǔ)：原理、實(shí)踐與生態(tài)》書籍當(dāng)中，提到：
軟件定義的存儲(chǔ)（SDS）是一個(gè)不斷進(jìn)化的概念，在現(xiàn)階段看來(lái)，是指存儲(chǔ)資源由軟件自動(dòng)控制，通過(guò)抽象、池化和自動(dòng)化，將標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器內(nèi)置存儲(chǔ)、直連存儲(chǔ)，外置存儲(chǔ)，或云存儲(chǔ)等存儲(chǔ)資源整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用感知，或者基于策略驅(qū)動(dòng)的部署、變更和管理，最終達(dá)到存儲(chǔ)即服務(wù)的目標(biāo)。
軟件定義存儲(chǔ)包含兩個(gè)部分，一部分是控制平面，基于策略或者基于應(yīng)用的存儲(chǔ)資源分配、變更和管理；另一部分是數(shù)據(jù)平面，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存放、處理和優(yōu)化。
三、HCI與SDS的關(guān)系和發(fā)展
我認(rèn)為兩者是相輔相成，相互促進(jìn)的。單純從存儲(chǔ)屬性來(lái)看，HCI是SDS的一部分，正如前面SDS的分類所描述的那樣，HCI屬于數(shù)據(jù)平面。HCI具有的在線橫向擴(kuò)展的特性，非常適合云化的時(shí)代，但云化所需的存儲(chǔ)資源即刻交付、動(dòng)態(tài)擴(kuò)展、在線調(diào)整，其實(shí)還需要借助控制平面的存儲(chǔ)策略才能完成。
在筆者的SDS分類里，軟件定義存儲(chǔ)還包含了能被控制平面層（如VMware SPBM、OpenStack Cinder等）驅(qū)動(dòng)的外置共享存儲(chǔ)，不過(guò)這部分的發(fā)展在國(guó)內(nèi)還相對(duì)緩慢。軟件定義存儲(chǔ)的發(fā)展，在比較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，還需借助超融合架構(gòu)的落地和蓬勃發(fā)展。
下面所闡述的內(nèi)容，需要注意HCI軟件和HCI一體機(jī)的區(qū)別。由于目前的市場(chǎng)上，當(dāng)我們談到超融合設(shè)備時(shí)，絕大多數(shù)指的是出廠時(shí)就預(yù)裝好軟硬件。所以，通常我們聽到的超融合架構(gòu)或者HCI，其實(shí)是HCI一體機(jī)。而VSAN比較特別的是，大多數(shù)是以HCI軟件的形態(tài)出售，為用戶提供了靈活性和多種選擇。當(dāng)然，如果各方面條件具備，用戶選擇類似EMC VxRail這種VSAN一體機(jī)，可以簡(jiǎn)化部署和運(yùn)維的工作量。
下面轉(zhuǎn)載在微信公眾號(hào)”樂生活與愛IT” 2015年12月12日的一段內(nèi)容，表明我對(duì)超融合架構(gòu)的一些看法。
寫到這里，我想起了有不少朋友經(jīng)常遇到的困惑：超融合架構(gòu)是存儲(chǔ)的未來(lái)嗎？軟件定義存儲(chǔ)不是要做軟硬件的解耦嗎？不想被傳統(tǒng)外置陣列廠商鎖定，也不想被新的HCI硬件方式鎖定，怎么辦？
我個(gè)人認(rèn)為，Server SAN軟件廠商選擇少數(shù)幾家服務(wù)器硬件廠商，綁定為一體機(jī)形式，銷售給用戶，主要原因是廠商的能力和規(guī)模都還太小。
首先，需要肯定的是，存儲(chǔ)控制器OS與專有存儲(chǔ)控制器硬件的解耦，這本身是一個(gè)進(jìn)步。但是，業(yè)界除了VMware能依托其vSphere強(qiáng)大、完整的生態(tài)鏈之外，其他Server SAN軟件廠商很難有能力、資源去做如此廣泛的服務(wù)器、IO控制器、SSD、HDD等部件組合的兼容驗(yàn)證。
記得之前在Compellent公司時(shí)(被DELL收購(gòu)前)，公司維持著一張Excel表格，每做過(guò)一次驗(yàn)證測(cè)試，比如HBA卡的某種新型號(hào)，甚至某種原來(lái)型號(hào)的新微碼，就增加一條記錄。因?yàn)槌鮿?chuàng)公司是很難有時(shí)間、人力和成本去做，如同天文數(shù)字般組合的兼容性驗(yàn)證。
VSAN Ready Nodes之所以可以按照HCI的軟件版被用戶廣泛接受，就是因?yàn)橐劳杏趘Sphere已有驗(yàn)證庫(kù)的基礎(chǔ)之上，已經(jīng)通過(guò)了十多個(gè)服務(wù)器廠商，成百上千種不同的部件組合(特別是IO控制器和SSD)的嚴(yán)格測(cè)試和驗(yàn)證，有時(shí)針對(duì)SSD的性能測(cè)試，甚至長(zhǎng)達(dá)很多天的時(shí)間持續(xù)的運(yùn)行。
所以，初創(chuàng)的Server SAN軟件公司在其起步的時(shí)候，選擇兩、三家的服務(wù)器硬件進(jìn)行捆綁銷售，是明智的選擇。這種標(biāo)準(zhǔn)件的產(chǎn)品推出，是經(jīng)過(guò)了多次磨合最終確定的，兼容性穩(wěn)定性得以驗(yàn)證，有時(shí)甚至針對(duì)某些特性在軟件或者硬件進(jìn)行優(yōu)化，用戶使用時(shí)能夠獲得可預(yù)期的體驗(yàn)。換句話說(shuō)，其實(shí)也是無(wú)可奈何的選擇，因?yàn)槌鮿?chuàng)公司沒有資源去窮盡各種組合的兼容性驗(yàn)證或優(yōu)化。
對(duì)于用戶而言，需要警惕的是，如果Server SAN軟件公司開始和新的服務(wù)器硬件公司合作時(shí)，最好先觀望一段時(shí)間，等待軟硬件經(jīng)過(guò)了足夠長(zhǎng)的磨合期，才去考慮購(gòu)買新的HCI一體機(jī)，以確保存儲(chǔ)的穩(wěn)定性。
所以超融合架構(gòu)以軟硬件捆綁形式呈現(xiàn)，我認(rèn)為是一個(gè)過(guò)渡期，當(dāng)然這個(gè)過(guò)渡期有可能比較長(zhǎng)。如果用戶不喜歡被少數(shù)幾家鎖定，趕緊考慮VSAN Ready Nodes吧： ) 相信VMware經(jīng)過(guò)多年的磨合，已經(jīng)與各大服務(wù)器廠商的硬件磨合得非常完美了”
我在2016年7月3日 SDS新書發(fā)布會(huì)及SDS技術(shù)沙龍的演講里，也重申了這一觀點(diǎn)：HCI軟硬一體機(jī)是SDS漫長(zhǎng)征程的一種形態(tài)。
實(shí)際上，當(dāng)軟件的兼容性在五花八門的各種硬件上不成問題時(shí)，緊耦合就會(huì)成為歷史。例如，SDS之于外置磁盤陣列(也即專有的硬件存儲(chǔ))。再舉個(gè)例子，以VMware vSphere或Microsoft Hyper-V為例，你現(xiàn)在聽說(shuō)過(guò)Hypervisor一體機(jī)嗎？我相信假以時(shí)日，各種不同品牌的HCI軟件的兼容性，在多種服務(wù)器的不同部件組合得到解決后，用戶將不用擔(dān)心新的硬件鎖定。不過(guò)，也許需要多年以后才能得到徹底解決，而在這期間，HCI一體機(jī)就有其存在的價(jià)值。
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本文標(biāo)題：超融合架構(gòu)和軟件定義存儲(chǔ)的關(guān)系和發(fā)展
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