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超融合基础架构(Hyper-Converged Infrastructure,简称HCI)与融合基础架构(Converged infrastructure,简称CI)这两大概念间的关系微妙而有趣。

来源:ZDNet云计算频道2017-03-06 17:53:22

关键字: 超融合 戴尔

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超融合基础架构(Hyper-Converged Infrastructure,简称HCI)与融合基础架构(Converged infrastructure,简称CI)这两大概念间的关系微妙而有趣。

原本,在IDC和Gartner这两大市场调研机构的划分中,HCI都属于CI中的一个分支,HCI“超越” CI的基础在于,用Server SAN取代了传统CI中的SAN(Storage Area Network,存储区域网)。

作为软件定义存储(Software Defined Storage,SDS)的一个流派,顾名思义,Server SAN与传统SAN一样主要面向块(block)访问场景,区别在于使用高度标准化的x86服务器运行分布式存储软件,并且不依赖相对小众的FC(Fibre Channel)存储网络。由于具备上述两大特点,Server SAN(存储角色)天然具备与应用负载(计算角色)整合于同一硬件平台的便利性,形成我们所说的超融合架构。

戴尔FX2融合基础设施解析视频

小知识

融合设备:

计算与存储硬件分离的一体化解决方案。

超融合设备:

用同样的(服务器)硬件资源提供所有计算和存储功能的一体化方案。

Server SAN:

软件定义存储(SDS)的一类实现,主要面向块(block)应用场景,使用标准x86服务器硬件的分布式存储解决方案。

超融合架构统一了(或者说,在很大程度上简化了)硬件平台,具有便于快速部署,易于管理维护等优点,但在硬件架构和应用场景上也存在着明显的局限性:

● 计算与存储资源的配比相对固定,不够灵活,扩展到较大规模时尤其明显;

● 通常利用(基于hypervisor的)虚拟化平台来隔离存储和计算负载,不太适合数据库等关键业务应用。

所以,尽管超融合架构的市场份额增长迅猛——按照IDC的统计,每季度同比增长率仍有三位数,但是整体市场规模还不够大。在销售数字还不是很大的情况下,超融合对行业最大的贡献就是把Server SAN引进了企业级市场。其中的部分原因在于,直接以分布式的Server SAN取代传统集中式的SAN设备,说服用户需要一个较为漫长的教育过程。而如果借助超融合系统这种易于部署的一体化方案,相对更易于打动用户,用户在接受超融合的同时,也就用上了Server SAN,因为Server SAN是超融合架构的基础。

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如果将Server SAN与应用负载分开,即系统内的节点有明确的存储角色与计算角色之分,这样的架构,又回归到原来计算与存储相分离的融合架构了,区别在于以Server SAN代替了传统SAN。

其实,类似的做法,在超融合架构出现之前就已存在,如Oracle的Exadata数据库一体机。在存储部分,Exadata Storage Server与ASM(Automatic Storage Management,自动存储管理)的配合可以理解为一种专为Oracle数据库设计的分布式存储架构,替代传统SAN,供Oracle数据库服务器访问。

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经过至少六代产品的发展,Exadata已经证明分布式的存储架构可以满足Oracle数据库这样关键业务应用的需求,Server SAN当然也是可以的。在2016年,戴尔的两大合作伙伴,Nutanix(Dell XC系列)和VMware(vSAN Ready Node),先后为自家的Server SAN产品(Acropolis DSF和vSAN)增加了iSCSI访问功能,可以构成新一代(基于分布式存储)的融合架构,为Oracle数据库等关键业务应用提供服务。

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增加了iSCSI接口支持的Nutanix块存储服务

(Acropolis Block Service,ABS)

那么,新一代的融合架构,需要什么样的硬件平台?又该如何构建呢?

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DTF2016上的PowerEdge FX2:2U的FX2和1U的以太网交换机,融合架构与超融合架构两相宜——就看上面装的什么软件了

在《超融合DIY:“三位一体”大格局》一文中,我们提到过在DTF上搭建的两个Demo展区,分别基于戴尔PowerEdge FX2融合架构(2U多节点服务器)和SC4020全闪存阵列(FC SAN)。这两种产品都可以用于构建融合系统,本文的重点是,为何能够基于PowerEdge FX2构建融合系统或超融合系统。

灵活性成SSR?

2U节点超融合架构

常见的超融合设施在外形上大都是2U机架式造型,从计算节点数量上看,可分为单节点(传统2U机架式服务器)、双节点、四节点等。

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最受瞩目的是2U四节点,采用共享电源和散热的

设计方案,计算和存储密度数倍于传统机架式服务器。

2U高度内可用的空间就那么大,因此前面板往往被24个(2.5英寸硬盘)或者12个(3.5英寸硬盘)托架所占据。以2U四节点为例,每个计算节点可以固定分配6个2.5英寸或者3个3.5英寸硬盘/SSD。加上双路Intel Xeon处理器及其内存,是计算存储相对均衡的配置。

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传统 2U四节点超融合典型布局

(垂直分布四套计算节点,每节点3块3.5寸硬盘),

而热交换电源,散热风扇,各类扩展接口

就只能在背板有限的空间里布置了。

四个计算存储均衡型节点共享同一机箱及其电源、风扇,确实很适合严格意义上的(节点级)超融合架构:

1.每个节点上都有足够的计算资源(CPU、内存)和存储资源(SSD、硬盘),在提供存储服务的同时,有富余的计算能力运行业务应用;

2.在满足超融合架构(通常)三个节点的起步要求之余,还可以多出一个节点提高冗余度。

不过,这种计算与存储资源配比相对固定的方式,灵活性受限。如果有些节点主要承担计算任务,并不需要本地(直连)存储资源,已经配给的硬盘或SSD槽位,无法释放出来供其他用途,一有浪费之嫌,二则降低了实际的密度。

秒变刀片服务器 FX2为融合系统提升灵活性

戴尔的PowerEdgeFX2,通过引入JBOD(Just a Bunch Of Disks)节点的设计,在很大程度上解决了计算与存储资源搭配的灵活性挑战。FX2还有一个衍生的小型号FX2s,较FX2在机箱后部提供8个PCIe插槽,体现出该系列在提升I/O灵活性上的独到之处。

从造型上看,FX2更像是一组小型的刀片式服务器,FX2机箱兼容原刀片式服务器中的FC430,FC630、FC830等计算节点, 当然,针对计算和存储的差异化需求,戴尔还推出了新的FM120(超高密计算节点)和FDD332( JBOD存储节点),后者在超融合及ServerSAN场景下颇具价值。

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上图是FX2,下图是FX2s。左侧是网络模块FN IO,

中部有8个竖插的半高PCIe扩展仓

(这是FX2s独有的设计),右侧两组热交换电源。

戴尔FX2机箱背板延续了刀片式服务器及高密度机架式服务器的设计——共享供电和散热,这就为PCIe扩展仓和网络组件增加了宝贵的空间。

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背部的8个PCIe扩展仓可以安装高性能SSD或万兆网卡,左侧的自带交换机系统可提供基础网络支持。

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网络模块管理界面,可以按需划VLAN,已经是一套基于二层的交换机系统,在基础管理层面让超融合系统融合的更彻底。

“变形笼”FX架构 融合/超融合一秒钟Hold住

高密度的设计让FX2可根据计算、存储的需求,搭配不同节点来满足用户各种不同的需求。

可以这样:

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4个半宽的FC 630计算节点

图中为搭配4个半宽的FC630双路Xeon E5 v3/v4计算节点的FX2。形成一套具备四个计算节点的高密度计算系统。

3个半宽的FC630计算节点配上一个FD332存储节点。满足一个2U四节点架构中计算和存储都具备的超融合基础设施的需求。

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图中搭配了3个双路XeonE5 v3/v4的FC 630

计算节点,1个FD332(存储节点)的FX2。

除了用户常用的2U四节点配置,FX2s还能支持如下混搭配置:

1.两个全宽的FC830四路XeonE5 v3/v4服务器节点,适用于OracleRAC等关键业务应用;

2.或者一台全宽的FC830节点搭配两台半宽的FC630节点,关键业务应用节点+周边应用节点;

3.亦或是一个FC830节点(关键业务应用节点)、一个FC630节点和一个FD332存储节点(可组合为一个带有16个2.5英寸硬盘/SSD的超融合节点)的混插。

PCIe插槽只有8个,如何分配给这些灵活组合的计算节点呢?戴尔FX2提供了一套灵活的应用方案。

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PCIe扩展槽有两种分配方式:自动分配和重新分配

默认状态下,FX2机箱会自动把8个PCIe槽平分给4个计算节点(每节点2个),如果是3个计算节点,那么每节点分配2个,剩下的给第一节点。手工分配的话,则将8个PCIe插槽平均分配到第一、二两个节点服务器上。

总结戴尔FX2的特点就是——计算节点、存储节点、PCIe扩展槽和网络模组三者都采用了分离式设计,每个组件都能够单独升级或与其他类型搭配,带来很高的灵活性,比常见2U超融合方案灵活许多。

变形引擎:JBOD节点 实现存储灵活性

FC630作为刀片系统中的计算节点,问世之初是配合外接存储设备工作使用的,因此在每个节点上只提供了两个2.5英寸硬盘位,装系统显然够用了,但就没有可供超融合或ServerSAN使用的存储资源了。设计者当然意识到了这一点,FX2超融合架构采用了两种路径:

一是引入体积更小的1.8英寸SSD, FC630计算节点最多可以支持8个1.8英寸SSD,而FC830节点更可以支持16个。

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新的计算节点为支持8块1.8英寸SSD的FC630节点,和支持16块1.8英寸SSD的FC830节点,相比原2.5英寸SSD的节点来说,存储密度高出了3倍。

二是计算与存储解耦合,积木式按需组合。如前所述,常见超融合产品采用计算与存储资源耦合的设计,而FC630、FC430等节点本地为本地存储资源留下的空间少,恰是因为可以搭配戴尔PowerEdgeFX2融合架构专门设计的JBOD存储节点FD332,每个FD332支持16块2.5英寸硬盘,可均分给两个计算节点使用,也可全部供给一个计算节点。

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FD332前面板

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FD332实物图

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FD332单边可以放8块2.5英寸硬盘,

双边支持多达16块2.5英寸硬盘。

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FD332的核心——DualPERC设计,

是其能够同时连接两个计算节点的关键。

FD332节点采用双控制器和双电池冗余设计,保证企业级可用性。

FD332的16块硬盘既能指定给单个计算节点独享,也可分成两组(每组8块),指定给两台服务器。

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FD332后台控制界面:将两个控制器分别连接两个计算节点成为拆分式,做单一节点使用时为联合式,拆分之后连到同一台主机叫做拆分式单主机,将两个控制器分别连接到两台不同主机上叫做拆分式双主机。如下图所示:

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拆分式双主机

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拆分式单主机

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联合式单主机

FDD332存储节点的多种组合显露了戴尔PowerEdgeFX2配置使用的灵活性,常规超融合系统中存储资源分配灵活性不够的问题迎刃而解。计算和存储一体的超融合,与计算和存储分离的融合架构,戴尔PowerEdge FX2都可以一秒钟就hold住。

作为传统企业级设备的老牌供应商,戴尔FX2融合架构具有完善的Roadmap,用户不但可通过升级固件等方法增加更多的产品特性,而且随着研发的进展,未来FX2还会增添更多类型的节点,来满足融合/超融合环境下用户越来越多的应用方案,满足用户从虚拟服务器到VDI,从虚拟数据库到物理机环境下各种企业级业务的需求。

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