理论研究漫谈云计算IT基础设施05-超融合技术

得益于双路英特尔至强银牌 4210R处理器，联想ThinkSystem ST558服务器主机拥有了出众的计算性能。它的扩展能力更是有目共睹，能够很好地满足中小型企业对于搭建数据中心，并开展电子邮件/文件/打印和Web服务的需求，同时也非常适合IT基础架构、虚拟化、VDI、私有云等应用场景。

联想集团这些年在网络上的风评是越来越差，之前司马南更是列举了联想集团的“七宗罪！”按照司马南的说法，联想真是一家该倒闭的公司。

然柳传志是干企业的，而司马南则是蹭热点的。联想固然有错，但也不至于像司马南所说的那么严重。

在春公子看来，联想这些年“江河日下”，是因为联想没能紧随时代的步伐发展，或者说联想成立几十年了，前期一直顶着“民族企业”的光环，却始终未能为中国 科技 产业贡献出核心技术。

联想在网络上遭受批评之后，联想现在似乎更希望改变联想公司在网友们心目中的形象。

媒体爆料，联想集团发布了公司2022/23财年第一财季财报。数据显示，联想集团第一财季营收1696亿美元（折合人民币约1145亿元），超出此前预估的1692亿美元，营业利润为777亿美元（折合人民币约525亿元）。

联想董事长兼CEO杨元庆表示：“我们连续第九个季度实现了业务增长，并提高了盈利能力。

值得一说的是，个人电脑以外业务营收占总营收的比例达到37%以上的 历史 最好水平。SSG方案服务业务、ISG基础设施方案业务、智能手机业务均实现营收双位数增长， 共同打造了联想集团的第二增长曲线 。

与此同时，研发投入翻番的计划稳步推进，上财季研发投入同比增长10%，研发人员数量增加了29%。公司将继续围绕“端-边-云-网-智”的“新IT”架构，做好战略投入和稳定增长的预测和平衡，加码研发创新，提高可持续盈利能力。

有不少网友认为，联想是一家老牌公司，业绩一直都是在增长，联想集团的业务能力与竞争的优势已经得到了客户和市场的认可，保持自身快速发展我相信很快又能达到另一个高度。

但在春公子看来，联想这份财报其实并没有什么亮点。春公子还是那个观点，联想以前主要玩To C，联想已经把PC出货量做到了全球第一，可这又如何呢？当下的PC行业本就是一个夕阳行业。

国家大力推进 科技 创新，推进数字经济的发展。在这一背景下，市场对新IT需求呈高速增长态势。所以联想现在又把重心放到了To B乃至To G领域。

我们单纯地看联想这份财报的话，联想这次实现了高营收和高利润。既然联想如此优秀，那为何联想集团市值至今站不稳1000亿港元？

联想集团目前市值为841亿港元，资本市场给予联想集团的估值并不高。资本市场能长期给予联想集团这样的估值，必然是有他的道理，什么道理呢？春公子认为联想是所处的赛道已经过气，如果联想不能抓住半导体、新能源 汽车 以及人工智能等相关领域，联想未来必将被时代所抛弃！不知道诸位怎么看？

其实超融合这一块，放在云计算IT基础设施里面，不算是完全合适。你说它是分布式存储，但是它同时又是硬件服务器与存储；你说它算硬件，但是它又离不开分布式存储软件。

传统的IT基础设施架构，主要分为网络、计算、存储三层架构。但随着云计算与分布式存储技术的发展以及x86服务器的标准化，逐渐出现了一种将计算、存储节点融合在一起的架构--超融合架构。超融合将三层的IT基础设施架构缩小变成了两层。

2019年11月的Gartner超融合产品魔力象限中，领导者象限有5家：Nutanix、DELL、VMware、CISCO、HPE。（其中DELL vxRail一体机里面用的分布式存储软件也是VMware的VSAN，而VMware提供的则是VSAN纯软件的解决方案）

Nutanix能够成为超融合领导者中的领导者，自然是经过市场的充分验证，得到市场的认可。而且由于其公开资料（Nutanix 圣经）比较齐备，因此我们可以通过Nutanix一窥超融合的究竟。

这边就不搬运了，可以直接搜索引擎搜索“Nutanix圣经”或“Nutanix-Bible”，可以找到相应的官方文档。

引用自NUTANIX圣经 -“Nutanix解决方案是一个融合了存储和计算资源于一体的解决方案。该方案是一个软硬件一体化平台，在2U空间中提供2或4个节点。

每个节点运行着hypervisor（支持ESXi, KVM, Hyper-V）和Nutanix控制器虚机（CVM）。Nutanix CVM中运行着Nutanix核心软件，服务于所有虚机和虚机对应的I/O *** 作。

得益于Intel VT-d（VM直接通路）技术，对于运行着VMware vSphere的Nutanix单元，SCSI控制（管理SSD和HDD设备）被直接传递到CVM。”

个人总结： 从以上官方文档可知，2U的空间可以安装2~4个Nutanix节点（每个节点相当于1台物理服务器），所以设备装机密度非常高。每个节点都安装着虚拟化软件，并且在虚拟化层之上再运行着一台Nutanix的控制虚机（CVM），该虚机主要负责不同的Nutanix节点之间控制平面的通信。单个节点中配置有SSD硬盘与HDD硬盘，替代磁盘阵列作为存储使用，单个节点有独立的CPU与内存，作为计算节点使用。

1、基础架构

以3个Nutanix节点为例，每个节点安装有Hypervisor，在Hypervisor之上运行着客户虚拟机，并且每个节点有一台Nutanix控制器虚机Controller VM，配置有2块SSD与4块HDD，通过SCSI Controller作读写。

2、数据保护

Nuntanix与传统磁盘阵列通过Raid、LVM等方式作数据保护不同，而是与一般的分布式存储一样，通过为数据建立副本，拷贝到其他Nutanix节点存放，来对数据进行保护，Nutanix将副本的数量称作RF（一般RF为2~3）。

当客户虚机写入数据“见图上1a）流程”，数据先写入到本地Nutanix节点的SSD硬盘中划分出来的OpLog逻辑区域（相当于Cache的作用），然后执行“1b）”流程，本地节点的CVM将数据从本地的SSD的OpLog拷贝到其他节点的SSD的OpLog，拷贝份数视RF而定。当其他节点CVM确定数据写入完成，会执行“1c”流程，给出应答写入完成。通过数据副本实现对数据的保护。

数据从SSD中的OpLog写入到SSD以及HDD的Extent Store区域，是按照一定的规则异步进行的，具体详见下面的部分。

3、存储分层

Nutanix数据写入以本地落盘为主要写入原则（核心原则）。

当客户虚机写入数据是，优先考虑写入本地SSD（如果SSD已用容量未达到阀值），如果本地SSD满了，会将本地SSD的最冷的数据，迁移到集群中其他节点的SSD，腾出本地SSD的空间，写入数据。本地落盘的原则，是为了尽量提高虚机访问存储数据的速度，使本地虚机不需要跨节点访问存储数据。（这点应该是与VSAN与其他分布式文件系统最大原理性区别）

当整个集群的SSD已用容量达到阀值（一般是75%），才会将每个节点的SSD数据迁移到该节点的HDD硬盘中。

SSD迁移数据到HDD，并非将所有数据全部迁移到HDD，而是对数据进行访问度冷热的排序，并且将访问较少的冷数据优先迁移到HDD硬盘中。

如SSD容量达到95%的利用率，则迁移20%的冷数据到HDD；如SSD容量达到80%，则默认迁移15%的冷数据到HDD。

4、数据读取与迁移

Nutanix圣经引用-“ <u style="text-decoration: none; border-bottom: 1px dashed grey;">I/O和数据的本地化（data locality），是Nutanix超融合平台强劲性能的关键所在。所有的读、写I／O请求都藉由VM的所在节点的本地CVM所响应处理。所以基本上不会出现虚机在一个节点，而需要访问的存储数据在另外一个物理节点的情况，VM的数据都将由本地的CVM及其所管理的本地磁盘提供服务。</u>

<u style="text-decoration: none; border-bottom: 1px dashed grey;">当VM由一个节点迁移至另一个节点时（或者发生HA切换），此VM的数据又将由现在所在节点中的本地CVM提供服务。当读取旧的数据（存储在之前节点的CVM中）时，I／O请求将通过本地CVM转发至远端CVM。所有的写I／O都将在本地CVM中完成。DFS检测到I/O请求落在其他节点时，将在后台自动将数据移动到本地节点中，从而让所有的读I/O由本地提供服务。数据仅在被读取到才进行搬迁，进而避免过大的网络压力。</u> ”

个人总结： 即一般虚机读写数据都是读本地节点的硬盘，如果本地节点硬盘没有该数据，会从其他节点先拷贝过来本地节点硬盘，再为本地虚机提供访问，而不是虚机直接访问其他节点。即要贯彻本地落盘的核心思想。

5、Nutanix解决方案的优缺点

Nutanix方案优点：

1） 本地落盘策略，确保虚机访问存储速度：虚机写入的数据都在本物理节点的磁盘上，避免跨节点存储访问，确保访问速度，减轻网络压力。

2） 采用SSD磁盘作为数据缓存，大幅提升IO性能：

见上表数据，从随机的读写来看，SSD的IO及带宽性能比SATA的性能提升了约1000倍。而结合Nutanix的本地落盘策略，虚机数据写入，仅有本地的2块SSD硬盘作为数据缓存负责写入数据。

但由于单块SSD硬盘的IO比传统阵列的SATA高出1000倍，IO性能大幅提升。（相当于要超过2000块SATA硬盘做Raid，才能提供近似的IO性能）。

3）永远优先写入SSD，确保高IO性能

数据写入HDD不参与，即使本地SSD容量满了会将冷数据迁移到集群其他节点SSD，然后还是SSD进行读写，确保高IO。后续异步将SSD冷数据迁移到HDD。

4）数据冷热分层存储

冷数据存放在HDD，热数据保留在SSD，确保热点数据高IO读取。

5）设备密度高，节省机房机架空间

2U可以配置4个节点，包含了存储与计算，比以往机架式/刀片服务器与磁盘阵列的解决方案节省了大量的空间。

Nutanix方案缺点：

1）本地落盘及SSD缓存方案确保了高IO，但是硬盘的带宽得不到保证。

传统磁盘阵列，多块SATA/SAS硬盘加入Raid组，数据写入的时候，将文件拆分为多个block，分布到各个硬盘中，同个Raid组的硬盘同时参与该文件的block的读写。通过多块硬盘的并行读写，从而提升IO与带宽性能。

而Nutanix的解决方案中，单个文件的读写遵循本地落盘的策略，因此不再对文件拆分到多块硬盘进行并行读写，而只有本地节点的SSD硬盘会对该文件进行写入。

虽然SSD硬盘的IO与带宽都是SATA/SAS的数百上千倍，但是SSD对比SATA/SAS硬盘在带宽上面只有2~3倍的速率提升，而传统Raid的方式，多块硬盘并行读写，虽然IO比不上SSD，但是带宽则比单块/两块SSD带宽高出很多。

因此Nutanix的解决方案适合用于高IO需求的业务类型，但是因为它的读写原理，则决定了它不合适低IO、高带宽的业务类型。

三）行业竞争对手对比：

VMWARE EVO RAIL软件包：VMware没有涉足硬件产品，但EVO: RAIL 软件捆绑包可供合格的 EVO: RAIL 合作伙伴使用。合作伙伴转而将硬件与集成的 EVO: RAIL 软件一起出售，并向客户提供所有硬件和软件支持。

而EVO:RAIL的核心，其实就是VSphere虚拟化软件+VSAN软件的打包。

但VSAN与Nutanix最大的一个区别，就是不必须完全遵循Nutanix的本地落盘的策略。可以通过设置条带系数，将本地虚机的数据读写设置为横跨多个节点的硬盘，默认条带系数为1，最大可设置为12个，即一个虚机的数据写入，可以同时采用12个节点的SSD硬盘并行读写。

通过这种方式，VSAN可以一定程度的弥补了Nutanix方案不适用于带宽要求高，IO要求低的业务类型的缺点。

但是这种横跨物理节点的访问流量，在虚机数量众多的情况下，肯定会给网络带来压力，网络带宽可能会成为另一个瓶颈。

其次VSAN可以集成在Hypervisor层，而不需要像Nutanix在Hypervisor上面运行一个控制虚机CVM。

再次，Nutanix支持KVM、Hyper-V、ESXI等多种Hypervisor，而VSAN仅支持自家的ESXI。

其他待补充：由于暂时未对VSAN进行实际部署测试，仅停留在对其原理的研究，因此，关于VSAN的部分待后续平台上线测试完成后继续补充。

联想组织架构改革的原因是让组织更精简、高效适应市场竞争需要，减少销售过程中的层次，使得营销更近贴近用户，便于深耕细作区域市场。

作为国有年轻的IT企业，联想根据高科技企业的特点激励多条跑道，以效益为主导。____ 同时，由于集团员工的年龄结构普遍较轻，年轻职员的自我意识通常都比较强；所以联想在组织结构上淡化领导层的贵族化倾向，强调每个员工的公平发展。例如不做经理可以走技术职称的道路，有突出业绩的业务人员和销售人员的工资和奖金比他们的上司还高许多。联想集团认为激励机制应该是一个永远开放的系统，要随着时代、环境、市场形式的变化而不断变化。正是建立了适合自身的激励机制，使得联想集团在国内IT行业中始终处于不败的地位。

1、联想在公司发展早期，就已经开始构建适应这一时代的发展基因。 以联想集团代表战略转型业务的两大业务集团之一，ISG 基础设施业务集团为例，ISG 业务的起点在于服务器产品，而联想集团在 1995 年，即推出了第一台服务器产品，是国内最早研发 Intel CPU 架构服务器的厂商之一。此后，联想集团又于 2014 年，在云计算产业尚处于萌芽状态时，以大手笔收购 IBM X86 服务器产品线，开始以自己的 ISG 产品线同时覆盖云计算企业、大企业和中小企业市场，并推动产品线的不断丰富。 如今，数据中心产业随着云计算、大数据、区块链等技术的大规模商用，已发展成为数字经济核心产业之一，联想集团的战略远见可见一斑。

2、从三季度 pc 全球占有率继续领袖群伦，到高性能计算机蝉联榜首，再到 ESG 评级站上全球顶尖位置 近期接连受到关注的新闻事件，无疑向我们传达出这样一个事实：联想集团在 IT 江湖始终占据着不可动摇的“顶流高手”位置。 更为重要的是，从公司基础设施业务集团去年亏损大幅收窄，今年前两财季接近扭亏为盈；以及方案服务业务集团营收比例、盈利能力都不断提升的表现来看，联想集团近年来持续推进的“新 IT”智能化转型，也已经进入收获期。在这样一个时间节点上，认真探寻联想集团推进智能化转型的心法、活法和打法，为企业发展提供借鉴，显得更加意义深刻。

3、长期主义 ——“风雨不动”的联想心法 凡绝世武功，要练至大成，少则几年，多则几十年。企业发展也是这样，要实现一项发展战略的成果显现，往往需要三五年甚至更长的时间才能成功。其中长期主义的坚持，不仅需要耐得住寂寞的心态，更需要顶住各方压力的气魄。 在这方面，联想集团的转型历程可以说是一个完美的诠释。其中透露出的，是联想集团持之以恒的长期主义“心法”。

4、2019 年，联想集团正式提出以智能物联网（Smart IoT)、智能基础架构 (Smart Infrastructure) 和行业智能（Smart Verticals）为内涵的“3S 战略”，开始以“端-边-云-网-智”的基础架构，实施“新 IT”智能化转型，既推进自身生产经营的智能化，也以此为基础为各行各业的智能化变革提供赋能。 从这一战略的提出时间上看，在数字经济发展已经进入如火如荼阶段的当下，联想集团似乎有些“后知后觉”。

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