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                  超融合及微服務架構

                  來源:http://www.pitzips.com/gsxw/119.html │ 發表時間:2020-04-09 


                  一.超融合的核心特征是什么?
                  首先大家需要有一個概念,我們看到的這些名詞,事實上都是最早推行這些架構的廠商建立起來的,比如Nutanix最早推廣的超融合這個概念(HCI :Hyper Converge Infrastructure),目的無非是建立一個產品的品類,這是營銷慣常的手法,但老外玩兒的真的很溜很成功。

                  Nutanix起步的核心技術是分布式存儲,只是在部署架構上有了進一步創新,采用了這種融合的方式。其實這種創新在技術本身上并沒有大的難度,但很大程度上推進了分布式存儲的市場落地。

                  所以這就是超融合1.0的核心,但市場上很多人,被“融合”二字迷惑,甚至一些廠商,也就順水推舟,弱化存儲部分(弱化的原因是存儲真的很難做好),單純去強調融合,把一堆無關痛癢的東西集成起來。個人覺得這不是正途。

                  我認為真正撬動傳統IT市場的超融合1.0的特征主要是兩點:

                  一是,基于X86服務器架構的分布式存儲(這里先不提SDS了,會增加新的混淆);

                  二是,分布式存儲和計算虛擬化部署在同一服務器硬件內。

                  下面對比中能看到,給用戶帶來價值的重要特性中,大概70%是來自于分布式存儲,30%是超融合架構帶來的好處(比如管理簡化,使用成本的降低),但恰恰是這30%,讓用戶更愿意從傳統架構切換到分布式架構上來。

                   

                  二.超融合是革命性架構么?革誰的命?

                   

                  任何稱之為革命性的架構都應具備至少以下三個特征:

                  一是,對用戶的使用習慣會有巨大的改變;

                  二是,為用戶帶來巨大的價值;

                  三是,新的廠商可以撬動傳統老牌廠商的市場。

                  以上三點,超融合產品都具備,前兩點在后面分別介紹,第三個可以通過國外的Nutanix、VMware(vSAN),中國的SmartX等廠商的案例描述中看到,他們所替代的產品大量的是老牌存儲廠商EMC、HDS等公司的存儲產品。有人會說Nutanix不也自己出服務器虛擬化產品嗎?這是不是在替換VMware?但這已經是后來的故事,最初的Nutanix產品核心就是超融合架構的分布式存儲。用戶采購Nutanix并不需要替換原有的服務器品牌(比如Dell)或者虛擬化品牌(比如VMware),只有存儲(比如EMC)是一定被替換掉的。這是重要的起點和切入點。如果最初Nutanix就是想以超融合的理念替換存儲、虛擬化甚至服務器硬件,我想那會樹敵太多,幾乎沒有勝算。

                   

                  三.為什么超融合的架構會在近幾年才出現?

                   

                  一個革命性的技術架構出現、成熟需要至少兩個核心因素:

                  一是,客戶的強烈需求;

                  二是,相關技術的成熟。

                  超融合架構的客戶需求來自于商業數字化和互聯網化對IT資源的使用速度和使用要求有了大幅提升。而以下相關技術對架構的市場落地有很大關系。

                  1. 分布式存儲架構

                  這個其實在互聯網公司用了很多年,分布式存儲可以很好地基于X86服務器構建一個易擴展、高可靠的存儲資源池,是超融合的基礎。

                  2.SSD

                  毫無疑問,SSD對存儲架構的影響是巨大的,傳統機械硬盤的4K隨機性能只有300左右,而類似intel 3710這樣的SSD則可以達到超過7萬IOPS,直接高出兩個數量級。但同時雙控制器架構就會成為瓶頸,比如EMC的Unity 650 可以支持一千塊硬盤或SSD,但31塊SSD的時候就到達瓶頸,此時8:2讀寫混合最大只能達到27萬IOPS。

                  同樣,SSD大大減少了事務型存儲系統的機架空間,使存儲和計算節點的數量比較匹配,這是超融合架構成立的一個重要條件。

                  3.虛擬化

                  超融合架構成立的另一個重要條件就是虛擬化已經被廣泛接受,否則分布式存儲不可能和應用共存在一個物理節點上,除非是一個廠商的一體機產品。

                  4. CPU

                  最后就是大家常說的CPU更強大更廉價,可以同時解決計算和存儲的要求。

                   

                  四.超融合就是分布式存儲和計算虛擬化簡單地安裝在一起嗎?

                   

                  答案當然是NO。

                  因為要以超融合的形態去做虛擬化的存儲,還應該具備以下特征:

                  一是,對系統資源消耗應該少,并且可控,合理的方案不應該超過10%;

                  二是,支持VM數據訪問本地化,這個是超融合架構另一大優勢;

                  三是,既然是重點支持虛擬化平臺存儲,就應該對不同的虛擬化平臺有比較好的支持,類似VMware、KVM等。

                  所以,現在中國市場真正算得上超融合架構的也就是Nutanix、VMware、SmartX。國內很多廠商拿一個Ceph就包裝超融合產品,以上三點沒有一點能做好。主要的問題包括:

                  1.哈希算法不能實現數據存放的精準控制,所以I/O本地化無法實現。

                  2.軟件I/O路徑比較長, CPU資源消耗比較多,進一步增加了延遲。


                  五.超融合架構和傳統架構有哪些區別?

                  這里我挑了SmartX的架構圖用來做對比說明,更清晰一些(以下若干圖都取自SmartX產品膠片)。對于真正的超融合產品,以下特性都是一致的的。如果有少量的特性差異,會專門描述。


                  六.為什么超融合架構的可靠性能比傳統雙控架構更好?


                  用服務器構建存儲,客戶顧慮最多的首先是可靠性,如果需要衡量可靠性:

                  系統的冗余度?通俗的說就是允許硬件壞多少?

                  出現故障后是否完全自動恢復?

                  恢復速度和時間?因為系統處于降級狀態下是比較危險的狀態,故障窗口越小,出現整體故障的可能性就越小。

                  以下給出詳細的系統冗余與恢復機制對比。


                  上表需要進一步說明的是:

                  三副本可以帶來比雙控更好的冗余度,代價當然就是損耗更多的容量。

                  管理的粒度部分,各家實現不同,有的是基于資源池設置兩副本或三副本,有的廠商,比如SmartX,是以卷為單位,這樣的好處就是可以在一個資源池上分配不同副本策略的卷,用于不同安全級別的VM。

                  熱備盤的處理方面,其實大部分分布式存儲都沒有了,而是利用已有空間進行恢復。但需要強調的是現在GlusterFS還是使用熱備盤機制,包括深信服等還是基于這樣的產品構建超融合,個人很不看好。

                  可以看出可靠性方面,超融合架構的優勢非常大,但其實這里的優勢都是分布式存儲本身應該具備的。

                  七.為什么超融合架構的隨機性能比傳統架構更高?

                  可以看出,超融合在性能方面的架構優勢也非常明顯,當然代價就是消耗計算資源,所以計算資源的消耗是檢驗超融合專業性的一個重要因素。

                  以下給出詳細的性能機制對比。

                  性能相關的特性中,多節點并發和性能擴展依舊是分布式存儲帶來的。而數據本地化是超融合架構獨有的,分離式的架構無法實現,當然代價就是計算資源的占用。SSD是即使傳統架構存儲都會使用的,但雙控無法發揮SSD的性能。

                  比如EMC Unity 650F,8:2 8K混合隨機讀寫性能最大27萬IOPS,而對于類似Nutanix、SmartX等性能比較好的超融合產品,一個節點8:2 8K混合隨機讀寫很容易達到3萬以上IOPS,通過線性擴展,10個左右節點就可以達到EMC Unity 650F的最大性能。而10個節點只是非常小的用戶規模。

                  八.為什么超融合架構的可擴展性比傳統架構更好?

                  可擴展性是分布式架構的最大優勢之一,當然擴容后的數據自動負載均衡效果并不是必然的,要看廠家的產品化程度。

                  以下給出詳細的系統可擴展性對比。擴展性方面的優勢,依舊是分布式存儲架構帶來的。
                  九.為什么超融合架構的部署運維更簡單?
                  超融合架構運維的簡化效果是非常顯著的,以下從幾個角度進行部署與運維對比。其中部分優勢是分布式架構帶來的,比如只維護標準商用服務硬件,而使用超融合后,可以進一步減少硬件的需求量。

                  十.超融合到底如何為用戶省錢?

                  說法在網上很多了,但以下這個實例可能更精準和量化一些,大家可以對比使用成本。這里沒有包括人員維護成本,續保等費用的成本等。人力成本方面,去掉專業存儲運維就可以節省很大一部分人員開銷。根據實際經驗值,采用超融合在人員投入至少減少50%。采購成本,超融合產品一般可以做到傳統架構70%。
                  以下給出使用成本與收益對比實例。

                  十一.超融合不適合什么場景?

                  傳統意義上的超融合是適合于各種虛擬化的場景,對于裸金屬服務器就不適合了。所以有一些重負載的應用,在虛擬化都不用的情況下,自然不會考慮超融合。另外,超融合的架構模式決定了計算和存儲資源應該均衡增長,否則就不是非常適合,比如海量的非結構化數據。

                  不過,近期的一個趨勢是,超融合廠商開始對外提供存儲接口,可以以類似Server SAN或者NAS的方式訪問,所以裸金屬的場景也可以適用了。
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                  版權聲明:本文為CSDN博主「Abbott0o7」的原創文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版權協議,轉載請附上原文出處鏈接及本聲明。
                  原文鏈接:https://blog.csdn.net/abbott0o7/java/article/details/78812967


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