超融合基礎架構

(Hyper-Converged Infrastructure，簡稱HCI)

與融合基礎架構

(Converged infrastructure，簡稱CI)

這兩大概念間的關系微妙而有趣。

原本，在IDC和Gartner這兩大市場調研機構的劃分中，HCI都屬于CI中的一個分支，HCI“超越” CI的基礎在于，用Server SAN取代了傳統CI中的SAN(Storage Area Network，存儲區域網)。

作為軟件定義存儲(Software Defined Storage，SDS)的一個流派，顧名思義，Server SAN與傳統SAN一樣主要面向塊(block)訪問場景，區別在于使用高度標準化的x86服務器運行分布式存儲軟件，并且不依賴相對小眾的FC(Fibre Channel)存儲網絡。由于具備上述兩大特點，Server SAN(存儲角色)天然具備與應用負載(計算角色)整合于同一硬件平臺的便利性，形成我們所說的超融合架構。

戴爾FX2融合基礎設施解析視頻

小知識

融合設備：

計算與存儲硬件分離的一體化解決方案。

超融合設備：

用同樣的(服務器)硬件資源提供所有計算和存儲功能的一體化方案。

Server SAN：

軟件定義存儲(SDS)的一類實現，主要面向塊(block)應用場景，使用標準x86服務器硬件的分布式存儲解決方案。

超融合架構統一了(或者說，在很大程度上簡化了)硬件平臺，具有便于快速部署，易于管理維護等優點，但在硬件架構和應用場景上也存在著明顯的局限性：

● 計算與存儲資源的配比相對固定，不夠靈活，擴展到較大規模時尤其明顯;

● 通常利用(基于hypervisor的)虛擬化平臺來隔離存儲和計算負載，不太適合數據庫等關鍵業務應用。

所以，盡管超融合架構的市場份額增長迅猛——按照IDC的統計，每季度同比增長率仍有三位數，但是整體市場規模還不夠大。在銷售數字還不是很大的情況下，超融合對行業最大的貢獻就是把Server SAN引進了企業級市場。其中的部分原因在于，直接以分布式的Server SAN取代傳統集中式的SAN設備，說服用戶需要一個較為漫長的教育過程。而如果借助超融合系統這種易于部署的一體化方案，相對更易于打動用戶，用戶在接受超融合的同時，也就用上了Server SAN，因為Server SAN是超融合架構的基礎。

如果將Server SAN與應用負載分開，即系統內的節點有明確的存儲角色與計算角色之分，這樣的架構，又回歸到原來計算與存儲相分離的融合架構了，區別在于以Server SAN代替了傳統SAN。

其實，類似的做法，在超融合架構出現之前就已存在，如Oracle的Exadata數據庫一體機。在存儲部分，Exadata Storage Server與ASM(Automatic Storage Management，自動存儲管理)的配合可以理解為一種專為Oracle數據庫設計的分布式存儲架構，替代傳統SAN，供Oracle數據庫服務器訪問。

經過至少六代產品的發展，Exadata已經證明分布式的存儲架構可以滿足Oracle數據庫這樣關鍵業務應用的需求，Server SAN當然也是可以的。在2016年，戴爾的兩大合作伙伴，Nutanix(Dell XC系列)和VMware(vSAN Ready Node)，先后為自家的Server SAN產品(Acropolis DSF和vSAN)增加了iSCSI訪問功能，可以構成新一代(基于分布式存儲)的融合架構，為Oracle數據庫等關鍵業務應用提供服務。

增加了iSCSI接口支持的Nutanix塊存儲服務

(Acropolis Block Service，ABS)

那么，新一代的融合架構，需要什么樣的硬件平臺?又該如何構建呢?

DTF2016上的PowerEdge FX2：2U的FX2和1U的以太網交換機，融合架構與超融合架構兩相宜——就看上面裝的什么軟件了

在《超融合DIY：“三位一體”大格局》一文中，我們提到過在DTF上搭建的兩個Demo展區，分別基于戴爾PowerEdge FX2融合架構(2U多節點服務器)和SC4020全閃存陣列(FC SAN)。這兩種產品都可以用于構建融合系統，本文的重點是，為何能夠基于PowerEdge FX2構建融合系統或超融合系統。

靈活性成SSR?

2U節點超融合架構

常見的超融合設施在外形上大都是2U機架式造型，從計算節點數量上看，可分為單節點(傳統2U機架式服務器)、雙節點、四節點等。

最受矚目的是2U四節點，采用共享電源和散熱的

設計方案，計算和存儲密度數倍于傳統機架式服務器。

2U高度內可用的空間就那么大，因此前面板往往被24個(2.5英寸硬盤)或者12個(3.5英寸硬盤)托架所占據。以2U四節點為例，每個計算節點可以固定分配6個2.5英寸或者3個3.5英寸硬盤/SSD。加上雙路Intel Xeon處理器及其內存，是計算存儲相對均衡的配置。

傳統 2U四節點超融合典型布局

(垂直分布四套計算節點，每節點3塊3.5寸硬盤)，

而熱交換電源，散熱風扇，各類擴展接口

就只能在背板有限的空間里布置了。

四個計算存儲均衡型節點共享同一機箱及其電源、風扇，確實很適合嚴格意義上的(節點級)超融合架構：

1. 每個節點上都有足夠的計算資源(CPU、內存)和存儲資源(SSD、硬盤)，在提供存儲服務的同時，有富余的計算能力運行業務應用;

2. 在滿足超融合架構(通常)三個節點的起步要求之余，還可以多出一個節點提高冗余度。

不過，這種計算與存儲資源配比相對固定的方式，靈活性受限。如果有些節點主要承擔計算任務，并不需要本地(直連)存儲資源，已經配給的硬盤或SSD槽位，無法釋放出來供其他用途，一有浪費之嫌，二則降低了實際的密度。

秒變刀片服務器

FX2為融合系統提升靈活性

戴爾的PowerEdge FX2，通過引入JBOD(Just a Bunch Of Disks)節點的設計，在很大程度上解決了計算與存儲資源搭配的靈活性挑戰。FX2還有一個衍生的小型號FX2s，較FX2在機箱后部提供8個PCIe插槽，體現出該系列在提升I/O靈活性上的獨到之處。

從造型上看，FX2更像是一組小型的刀片式服務器，FX2機箱兼容原刀片式服務器中的FC430，FC630、FC830等計算節點， 當然，針對計算和存儲的差異化需求，戴爾還推出了新的FM120(超高密計算節點)和FDD332( JBOD存儲節點)，后者在超融合及Server SAN場景下頗具價值。

上圖是FX2，下圖是FX2s。左側是網絡模塊FN IO，

中部有8個豎插的半高PCIe擴展倉

(這是FX2s獨有的設計)，右側兩組熱交換電源。

戴爾FX2機箱背板延續了刀片式服務器及高密度機架式服務器的設計——共享供電和散熱，這就為PCIe擴展倉和網絡組件增加了寶貴的空間。

背部的8個PCIe擴展倉可以安裝高性能SSD或萬兆網卡，左側的自帶交換機系統可提供基礎網絡支持。

網絡模塊管理界面，可以按需劃VLAN，已經是一套基于二層的交換機系統，在基礎管理層面讓超融合系統融合的更徹底。

“變形籠”FX架構

融合/超融合一秒鐘Hold住

高密度的設計讓FX2可根據計算、存儲的需求，搭配不同節點來滿足用戶各種不同的需求。

可以這樣：

4個半寬的FC 630計算節點

圖中為搭配4個半寬的FC630雙路Xeon E5 v3/v4計算節點的FX2。形成一套具備四個計算節點的高密度計算系統。

3個半寬的FC630計算節點配上一個FD332存儲節點。滿足一個2U四節點架構中計算和存儲都具備的超融合基礎設施的需求。

圖中搭配了3個雙路Xeon E5 v3/v4的FC 630

計算節點，1個FD332(存儲節點)的FX2。

除了用戶常用的2U四節點配置，FX2s還能支持如下混搭配置：

1.兩個全寬的FC830四路Xeon E5 v3/v4服務器節點，適用于Oracle RAC等關鍵業務應用;

2. 或者一臺全寬的FC830節點搭配兩臺半寬的FC630節點，關鍵業務應用節點+周邊應用節點;

3. 亦或是一個FC830節點(關鍵業務應用節點)、一個FC630節點和一個FD332存儲節點(可組合為一個帶有16個2.5英寸硬盤/SSD的超融合節點)的混插。

PCIe插槽只有8個，如何分配給這些靈活組合的計算節點呢?戴爾FX2提供了一套靈活的應用方案。

PCIe擴展槽有兩種分配方式：自動分配和重新分配

默認狀態下，FX2機箱會自動把8個PCIe槽平分給4個計算節點(每節點2個)，如果是3個計算節點，那么每節點分配2個，剩下的給第一節點。手工分配的話，則將8個PCIe插槽平均分配到第一、二兩個節點服務器上。

總結戴爾FX2的特點就是——計算節點、存儲節點、PCIe擴展槽和網絡模組三者都采用了分離式設計，每個組件都能夠單獨升級或與其他類型搭配，帶來很高的靈活性，比常見2U超融合方案靈活許多。

變形引擎：JBOD節點

實現存儲靈活性

FC630作為刀片系統中的計算節點，問世之初是配合外接存儲設備工作使用的，因此在每個節點上只提供了兩個2.5英寸硬盤位，裝系統顯然夠用了，但就沒有可供超融合或Server SAN使用的存儲資源了。設計者當然意識到了這一點，FX2超融合架構采用了兩種路徑：

一是引入體積更小的1.8英寸SSD， FC630計算節點最多可以支持8個1.8英寸SSD，而FC830節點更可以支持16個。

新的計算節點為支持8塊1.8英寸SSD的FC630節點，和支持16塊1.8英寸SSD的FC830節點，相比原2.5英寸SSD的節點來說，存儲密度高出了3倍。

二是計算與存儲解耦合，積木式按需組合。如前所述，常見超融合產品采用計算與存儲資源耦合的設計，而FC630、FC430等節點本地為本地存儲資源留下的空間少，恰是因為可以搭配戴爾PowerEdge FX2融合架構專門設計的JBOD存儲節點FD332，每個FD332支持16塊2.5英寸硬盤，可均分給兩個計算節點使用，也可全部供給一個計算節點。

FD332前面板

FD332實物圖

FD332單邊可以放8塊2.5英寸硬盤，

雙邊支持多達16塊2.5英寸硬盤。

FD332的核心——Dual PERC設計，

是其能夠同時連接兩個計算節點的關鍵。

FD332節點采用雙控制器和雙電池冗余設計，保證企業級可用性。

FD332的16塊硬盤既能指定給單個計算節點獨享，也可分成兩組(每組8塊)，指定給兩臺服務器。

FD332后臺控制界面：將兩個控制器分別連接兩個計算節點成為拆分式，做單一節點使用時為聯合式，拆分之后連到同一臺主機叫做拆分式單主機，將兩個控制器分別連接到兩臺不同主機上叫做拆分式雙主機。如下圖所示：

拆分式雙主機

拆分式單主機

聯合式單主機

FDD332存儲節點的多種組合顯露了戴爾PowerEdge FX2配置使用的靈活性，常規超融合系統中存儲資源分配靈活性不夠的問題迎刃而解。計算和存儲一體的超融合，與計算和存儲分離的融合架構，戴爾PowerEdge FX2都可以一秒鐘就hold住。

作為傳統企業級設備的老牌供應商，戴爾FX2融合架構具有完善的Roadmap，用戶不但可通過升級固件等方法增加更多的產品特性，而且隨著研發的進展，未來FX2還會增添更多類型的節點，來滿足融合/超融合環境下用戶越來越多的應用方案，滿足用戶從虛擬服務器到VDI，從虛擬數據庫到物理機環境下各種企業級業務的需求。