數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)架構(gòu)演變

首先來(lái)看存儲(chǔ)和計(jì)算融合的演變。

存儲(chǔ)和計(jì)算融合有一個(gè)演變的過(guò)程，但演變過(guò)程以及大數(shù)據(jù)中心架構(gòu)存在一些關(guān)鍵問(wèn)題。舒繼武認(rèn)為，存儲(chǔ)計(jì)算融合應(yīng)該有兩次虛擬化定格。上世紀(jì)出現(xiàn)了第一次虛擬化，從計(jì)算機(jī)角度而言，那時(shí)的計(jì)算虛擬化只是在操作系統(tǒng)中做了很簡(jiǎn)單的改變，做了一些編碼。早期著名的虛擬機(jī)生產(chǎn)商包括QEMU和VMware。但當(dāng)時(shí)的虛擬化基本性能不是很高。

從存儲(chǔ)角度來(lái)看，最具代表性的是集中式共享存儲(chǔ)，例如SAN和NAS。第二次虛擬化相比第一次虛擬化有很大的變化，計(jì)算角度就是虛擬機(jī)的硬件輔助虛擬化，計(jì)算角度上，出現(xiàn)了虛擬機(jī)的硬件輔助虛擬化，如Intel的CPU虛擬化（VT-x）和IO虛擬化（VT-d）。存儲(chǔ)角度來(lái)說(shuō)，較為熱門的是軟件定義存儲(chǔ)，包括Server SAN和分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)。

因此形成了多種計(jì)算存儲(chǔ)的架構(gòu)：首先是物理機(jī)+集中式共享存儲(chǔ)，這是傳統(tǒng)的SAN架構(gòu)數(shù)據(jù)中心。發(fā)展到虛擬機(jī)+集中式共享存儲(chǔ)（即VMware的桌面VDI系統(tǒng)）,再到物理機(jī)+分布式存儲(chǔ)（大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)和高性能計(jì)算），還有虛擬機(jī)+分布式存儲(chǔ)。

整體上的存儲(chǔ)架構(gòu)演變過(guò)程，舒繼武總結(jié)為“三個(gè)方面三次演變”，分別是數(shù)據(jù)層面、元數(shù)據(jù)層面和接口層面分別對(duì)應(yīng)的是從集中式到分布式的演變、從單一元的數(shù)據(jù)服務(wù)器到多元數(shù)據(jù)服務(wù)器的演變?cè)俚綇膯我坏拇鎯?chǔ)接口到多存儲(chǔ)接口的演變。

超融合架構(gòu)現(xiàn)狀

什么是超融合？超融合架構(gòu)有哪些特點(diǎn)？現(xiàn)有的超融合架構(gòu)以及超融合在存儲(chǔ)上的核心變化有哪些？

IDC定義的超融合系統(tǒng)是一種新興的集成系統(tǒng)，其本身將核心存儲(chǔ)、計(jì)算和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能整合到單一的軟件解決方案或設(shè)備中。

相當(dāng)于把很多資源，如存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源等等整合到單一設(shè)備中，設(shè)備強(qiáng)大的功能能夠支持幾百種數(shù)據(jù)訪問(wèn)，這是超融合思想。實(shí)踐過(guò)程中，不同的廠家方法不一，但是有些基本思想是一樣的。單一設(shè)備功能很強(qiáng)大，用一些軟件方法能夠把資源庫(kù)建立起來(lái)，使得擴(kuò)展性較強(qiáng)，成本比較低。

相對(duì)于傳統(tǒng)的IT架構(gòu)，超融合架構(gòu)具有天然優(yōu)勢(shì)：

按需采購(gòu)：無(wú)需一次性大規(guī)模采購(gòu)，按需采購(gòu)?

快速交付：從上機(jī)架開(kāi)始30分鐘內(nèi)即可交付使用

簡(jiǎn)化管理：?jiǎn)我唤缑?，統(tǒng)一管理計(jì)算、存儲(chǔ)、虛擬 化等資源，運(yùn)維管理簡(jiǎn)單化；?

彈性擴(kuò)展：分布式架構(gòu)，線性擴(kuò)展，無(wú)節(jié)點(diǎn)數(shù)限制 ，無(wú)單點(diǎn)故障，內(nèi)置備份、容刪；

單一支持：?jiǎn)我粡S商保障所有軟硬件，包括計(jì)算、 存儲(chǔ)和虛擬化的支持；

超融合架構(gòu)分為三類，如圖所示：

超融合架構(gòu)對(duì)于現(xiàn)有存儲(chǔ)的挑戰(zhàn)

第一個(gè)挑戰(zhàn)就是存儲(chǔ)的橫向擴(kuò)展。很多廠家都聲稱支持?jǐn)U展，實(shí)際上往往到一定節(jié)點(diǎn)，飛行線會(huì)增加，以及一系列問(wèn)題的出現(xiàn)。最低配置2到3臺(tái)服務(wù)器，支持無(wú)限擴(kuò)展。

第二個(gè)挑戰(zhàn)是存儲(chǔ)形態(tài)單一，存儲(chǔ)軟件棧過(guò)長(zhǎng)，現(xiàn)有的超融合架構(gòu)僅僅提供Server的塊存儲(chǔ)訪問(wèn)接口。無(wú)法適應(yīng)大數(shù)據(jù)中心對(duì)于文件，數(shù)據(jù)庫(kù)等多種存儲(chǔ)訪問(wèn)的支持，對(duì)于在虛擬機(jī)上運(yùn)行的程序，將面臨更加冗長(zhǎng)的虛擬化軟件開(kāi)銷。

第三個(gè)方面挑戰(zhàn)，就是I/O資源和計(jì)算資源的協(xié)調(diào)問(wèn)題。現(xiàn)在的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)很快，網(wǎng)絡(luò)太快，計(jì)算資源就有競(jìng)爭(zhēng)，網(wǎng)絡(luò)一旦慢下來(lái)，運(yùn)行則不穩(wěn)定。隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備的性能的提升，存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)對(duì)于計(jì)算資源的競(jìng)爭(zhēng)將成為導(dǎo)致虛擬機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定的首要原因。還有基于中斷機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求處理已經(jīng)不能滿足高速網(wǎng)絡(luò)的需求。另外中斷機(jī)制的磁盤訪問(wèn)已經(jīng)無(wú)法完全利用高速NVMe的帶寬。

zhangnn