超融合 为什么替代

超融合 为什么替代,第1张

超融合中“超”是什么含义?其实这个“Hyper”是没有任何意义的,存粹是美国it工蔽斗程师比较喜欢使用这个词而已,为了区别于传统的融合架构,用户问这个问题也主要是为了知道超融合于传统融合架构的区别是什么。

通过国外的Nutanix、VMware(vSAN),中国的SmartX等超融合厂商的案例描述中看到,他们所替代的产品大量的是郑岁老牌存储厂商EMC、HDS等公司的存储产品。所以,用户采购超融合并不必须替换原有的服务器品牌(比如Dell)或者虚拟宏丛磨化品牌(比如VMware),只有存储(比如EMC)是一定需要替换的。所以最重大的区别是存储架构不同,超融合使用的是分布式存储,它可以很好地基于X86服务器构建一个易扩展、高可靠的存储资源池,这是超融合的基础,也是核心技术点。

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。

服务器租用的价格取决于两部分,一部分是硬件成本,一般说来,我们的服务器在服役两年后就安排逐渐下架,采用全新设备,但是不排除一些企业为了降低成本而把服务器使用多年,这个是存在隐患的。第二个方面就是托管成本,一般正规机房的成本都相对比较高,因为从机房物业成本,电力成本,制冷系统,监控系统等多个方面的成本都比较高,但是很多个人机房就相对简陋,随便找个民居或者厂房就做机房,然后怎么样尽可能低的就怎么降低成本,那么这样的话,就导致成本高低不一样。好比一道菜,我们在正规餐馆可能要花30块才买得到,但是路边摊就5块钱就可以,问题是,如果是对稳定性要求的客户,您对这些私人机房和超期服役的硬件设备,您敢用吗?所以,一般情况下,如果自己要做小网站的话可以用便宜点的服务器或者空间,如果是企业站或者其他大型网站,就要用比较稳定的服务器,那当然价格会比较高。最为关键的是,网站要定期备份下,防止出现问题时可以转移数据。

一般服务器 

只是做一些数据的交互和存储不具备硬防功能。

高防服务器贵的原因

随着这几年网络攻击事件频繁发生,网络安全问题成为了一个人们讨论的热门话题,对于互联网企业来说,只有网络安全有了保障,企业才能生存!企业网络安全主要包括以下两个方面:

1、服务稳定安全

2、数据信息安全。DDoS攻击已形成一条成熟的产业链,攻击成本也越来越低,所以为了企业安全问题必须要高防服务。

DDoS方式一般来说要么是消耗带宽资源,要么是耗尽服务器资源。服务器运营商的防护手段一般就是黑洞策略,遇到大流量时直接把企业服务器放入黑洞,这样是可以阻挡DDOS,但同时也让正常访客无法访问了。而墨者安全的防护有1T的超大带宽,可以对畸形包进行有效拦截,抵御SYN Flood、ACK Flood、ICMP Flood、DNS Flood等,通过JS验证、浏览器指纹、ACL等技术抵御CC攻击。

对于安全性而言
高防服务器肯定是为了防御恶意流量攻击存在,在恶意流量攻击下,网站的稳定性访问、数据的安全都无法保证。会给企业的业务和信誉造成不可弥补的影响。
而高防产品恰恰能有效抵抗恶意流量的攻击,让网站能够实现稳定不受影响的被访问,同时恶意流量被清洗。
在高防方面,(HOSTSPACE)美国数据中心的资源是得天独厚的,除了较便宜的带宽用于流量清洗外,独立IP对于网站来说至关重要。
而且条件允许的情况下 租用独立服务器,减少其他IP被攻击后的连带影响。

我的理解是:计算资源,存储资源不分家,利用软件自动调度计算和存储在同一物理机上,保证性能最大。同时计算和存储资源通过软件在物理上做备份(软件根据测试自动做的事情),保证计算冗余,数据有备份。
简单点讲,就是将很多X86物理机上的计算资源(本机的CPU/MEM)和存储资源(本机的硬盘)通过软件组合成计算池和存储池,软件保证计算资源和存储资源匹配的性能最大化和数据的
冗余备份安全。
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在谈超融合一体机价格前,我们要知道何为超融合一体机呢实际上它就是把计算、存储、网络等硬件和软件资源整合到一起的一整套系统,也就是说把之前分别用于计算、存储和网络的独立服务器集中打包在一起,组成的多功能一体机。举个例子,最初的个人电脑,显卡、网卡、声卡等设备都是独立存在的,在攒机时必须单独购买这些产品。随后,这些产品都被整合到主板上,用户在装机时只需要一块主板就可以了,无须再去购买网卡、声卡等产品。

关于超融合一体机的优势,这里简单做一下总结:

1)简化了部署,加快了业务上线时间。以前企业在部署自己的IT系统时,往往需要采购不同的设备,安装调试过程比较长,甚至会影响业务的上线时间。有了超融合一体机,企业只需要购买一台这样的产品即可,安装和调试过程非常方便,大大简化了部署难度,加快了业务的上线时间。

2)降低了运维难度和成本。以前公司有多少种不同的硬件设备,就需要多少个不同专业的技术人员,采用超融合一体机后,系统管理难度降低,一个技术人员就可以轻松搞定,降低了运维的难度和成本。

3)提高了设备的可靠性和可用性。超融合一体机在设备故障方面要低很多,即使出现问题,解决起来也相对比较简单和快速,这就很好地提高了它的可靠性和可用性。

4)节省了开支。相对于多台设备组成的IT系统的采购价格而言,超融合一体机的售价会低很多。

那哪些方面影响 了超融合一体机的价格呢?

1、硬件构建方案

虽然超融合产品的核心是软件,但其硬件的性能、稳定性,亦是超融合一体机性能的基础,所以不同的硬件配置,超融合一体机的性能不一样,也导致价格的不一致,就比如杉岩超融合一体机,就提供了6中不同的产品规格,用户可以选择自己合适的产品规格,就会导致价格的不一样,可在技术顾问的建议下采购

2、超融合软件特性

根据应用场景的不同,用户需要软件支持的功能模块也不一样,以及超融合软件实现的方式都是价格影响因素

3、品牌知名度与服务

一个公司的品牌知名度也反映了产品的价值高低,同时也反映了公司服务的品质,杉岩作为国内知名的软件定义存储厂商,为客户提供专业的售前、售后服务,用户可随时咨询了解相关的服务细节,以便作为价格对比的参考。

4、超融合收费模式

目前超融合软件除了按照节点或者 CPU 一次采购的传统收费模式,也开始出现了按年订阅的收费模式,这种收费模式一年会远低于一次采购的模式,但累加三年后可能超过一次性的采购模式,需要采购者格外注意。杉岩超融合一体机支持自定义CPU、GPU、内存、系统云盘、数据云盘、公网IP的计费单价。可基于账户进行计费,统计账户各项目消费情况。


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