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什么是超融合?

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传统的IT架构就像组装电脑,您需要分别购买CPU、内存、硬盘、显卡等,然后把它们组装起来。而超融合架构就像一台品牌一体机,所有硬件和软件都预先集成、优化好,开箱即用。


一、核心定义

超融合,全称为超融合基础设施,是一种集成了计算、存储、网络和虚拟化资源的软件定义型IT基础设施框架。

它的核心思想是:通过软件将所有的硬件资源“融合”在一起,并通过统一的管理平台进行管理。


二、与传统架构的区别(为什么需要超融合?)

要理解超融合的好处,我们需要先看看传统架构是什么样的。

  1. 传统三层架构

    • 复杂:需要分别管理服务器、存储和网络,团队技能要求高。

    • 扩展不灵活:扩展时(比如需要更多存储),需要单独购买昂贵的存储设备,容易造成资源浪费(“烟囱式”架构)。

    • 性能瓶颈:所有数据读写都要经过网络传输到集中的存储设备,网络和存储控制器容易成为瓶颈。

    • 计算层:由物理服务器和虚拟机管理程序组成。

    • 存储层:由独立的存储区域网络或网络附加存储设备组成。

    • 网络层:连接计算层和存储层的交换机和网络。

    • 结构:这是过去几十年最常见的数据中心架构。它分为独立的三层:

    • 痛点

  2. 融合架构

    • 这是向超融合演进的一步。它将计算、存储和网络硬件预先集成在一个机箱内,由供应商预先验证和配置。但管理上仍然是分离的,您仍然需要分别管理计算虚拟化和存储。

  3. 超融合架构

    • 关键突破:它不仅仅是硬件的集成,更是通过软件实现了深度的融合。它去掉了专用的存储硬件(如SAN/NAS),将存储功能以软件的形式运行在每一台标准的x86服务器上。


三、超融合的核心组件与工作原理

超融合基础设施通常包含两个核心组件:

  1. 分布式存储软件

    • 这是超融合的“灵魂”。它在集群中的每个服务器节点上都运行一个存储软件,将本地的硬盘(SSD和HDD)汇聚成一个统一的、共享的存储池。

    • 数据会被分散存储在所有节点的硬盘上,并通过副本或纠删码技术实现高可用性。即使一个节点宕机,数据也不会丢失,服务也不会中断。

  2. 虚拟化平台

    • 这是超融合的“心脏”。它负责在物理服务器上创建和运行虚拟机。

    • 在超融合中,计算虚拟化(如VMware vSphere, Hyper-V)和分布式存储软件紧密集成,共同工作。

工作原理简图:

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[ 超融合节点1:虚拟机 + 虚拟化层 + 分布式存储软件 + 本地硬盘 ]
[ 超融合节点2:虚拟机 + 虚拟化层 + 分布式存储软件 + 本地硬盘 ]
[ 超融合节点3:虚拟机 + 虚拟化层 + 分布式存储软件 + 本地硬盘 ]
                    |
                    ↓
        [ 统一的存储池 & 统一的管理平台 ]

您可以通过一个统一的管理界面,同时管理所有的虚拟机和底层的存储资源。


四、超融合的主要优势

  1. 简化管理与运维

    • 所有资源(计算、存储、网络)通过一个统一的界面进行管理,极大地降低了管理复杂度,提高了运维效率。

  2. 极高的灵活性与可扩展性

    • 采用横向扩展的架构。当需要更多资源时,只需向集群中增加一个标准的x86服务器节点即可。这种扩展方式简单、线性,且成本可控。

  3. 降低成本

    • 使用廉价的、标准的x86服务器硬件,无需购买昂贵的专有存储硬件。

    • 降低了运维成本和能源消耗。

  4. 高性能

    • 由于存储是分布式的,数据访问可以在本地节点进行,大大降低了网络延迟,提升了性能(尤其是对VDI、数据库等I/O密集型应用)。

  5. 内置高可用性与容灾

    • 数据多副本机制确保了单个或多个节点故障时,业务仍能持续运行。许多超融合产品还内置了备份、容灾等数据保护功能。


五、典型应用场景

  • 虚拟桌面基础设施:这是超融合最经典的应用场景,能完美应对大量虚拟机同时启动带来的“启动风暴”。

  • 私有云和混合云:为企业快速构建云就绪的数据中心基础。

  • 分支机构/边缘计算:因为其部署简单、易于远程管理,非常适合在分支机构或边缘环境部署。

  • 数据库和应用服务器:为Oracle、SQL Server等关键应用提供高性能、高可用的运行平台。

  • 开发和测试环境:可以快速部署和克隆,加速开发测试流程。


总结

超融合的本质是“以软件定义为核心,用标准硬件构建的、高度集成和自动化的IT基础设施”。

它将企业从传统IT架构的复杂、僵化和高成本中解放出来,提供了一种更云化、更敏捷、更高效的现代化数据中心建设方案。主流的超融合厂商包括Nutanix、VMware vSAN、Dell VxRail、华为FusionCube、SmartX等。


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