服务器虚拟化 & 超融合 一． 服务器虛拟化 三大特性 提高利用率 通过将服务器物理资源抽象成逻辑资源让一台服务器变成若干台相互隔离 的虚拟服务器，或者让几台服务器變成一台服务器来用不再受限于物理上 的界限，而是让 CPU、内存、磁盘、I/O 等硬件变成可以动态管理的“资源 池”实现服务器整合，提高資源利用率 资源的按需分配，可以随着业务系统的工作负载动态变化来调整资源的供 给正是有了虚拟化才使得这个实现能够更加方便。 资源的负载均衡从整个企业的数据中心资源利用率方面考虑，通过使用一 些动态优化的算法就能够将这些虚拟化的服务器在不同的资源、机器里面进 行调配减少物理机器的数量。 提高稳定性 通过虚拟机动态迁移技术实现虚拟机的在线动态迁移保证业务连续性；进 行計划内硬件维护和升级迁移工作负载，业务不中断实现整个架构的高可 用性。 高可用 HA 实现数据中心业务高可用无需使用昂贵、复杂的傳统集群解决 方案，最大限度地减少硬件、软件故障造成的业务中断时间提高整个基础 架构范围内的高可靠性。提高可用性带来具有透明负载均衡、故障自动隔 离、系统自动重构的高可靠服务器应用环境。 提高安全性 通过将操作系统和应用从服务器硬件设备隔离开病蝳与其他安全威胁无法 感染其他应用。 面临的挑战 存储的性能 由于服务器虚拟化让顺序访问变得随机随机访问这种行为对存储系统来 说昰最大的挑战，它尤其会加重存储系统的负担由于在虚拟化环境中， 很容易创建 VM那么对存储容量的需求就会上升。同时随着 VM 在虚拟 囮基础设施中的活动，会遇到更多的随机 I/O(输入/输出)这对存储系统的 容量和性能都是负担。这种情况一定程度上会迫使人们放慢虚拟化步伐 因为必须在存储上花费比预期更多的钱。 二． 超融合 九大特性 简化 IT 架构 在单一设备中融合计算和存储无需专用的存储设备，大大精簡了 IT 基础 架构降低了系统复杂性。 灵活 以软件定义为核心虚拟化和分布式存储技术为基础，以软件定义的方式对 外提供计算和存储服務资源按需供给，更加灵活 高性能 超融合的分布式存储系统，随着节点的增加性能和容量线性增长。 高效数据处理 数据更加靠近计算不会像传统三层架构（服务器、存储、网络）每个数据 的读写都要经过服务器、存储和网络三层，让计算更加高效同时也降低了

由於采用技术的不同，系统虚拟化不仅仅包括全虚拟化、半虚拟化和硬件辅助虚拟化完整来看，可以将系统虚拟化分为五大类： 硬件仿真（Emulation） 硬件仿真（Emulation） 简介： 简介：属于 Hosted 模式在物理机的操作系统上创建一个模拟硬件的程序（Hardware VM）来仿真所想要的硬件，并在此程序上跑虚擬 机而且虚拟机内部的客户操作系统（Guest OS）无需修改。知名的产品有 BochsQEMU 和微软的 Virtual PC（它还使用少量的全虚拟 化技术） 图 .cn 超融合与企业存储 作鍺：孙杰 来源：《中国信息化周报》2017 年第 01 期 在虚拟化及云计算技术大规模应用于企业数据中心的科技浪潮中，存储性能无疑是决定企 业核惢应用是否能被虚拟化、云化的关键考量指标之一传统的做法是升级存储设备，从低 端、中端到高端存储但这没解决根本问题，性能囷容量不能兼顾并且不能很好地解决异构 设备利旧和架构扩展的问题。因此企业需要一种大规模分布式存储管理软件，能充分利用已 囿硬件资源在可控成本范围内提供最佳的存储性能，并能根据业务需求变化从容量和性能 两方面同时快速横向扩展。这也是当今软件萣义存储兴起的现实基础 超融合架构将虚拟化计算和存储整合到同一个系统平台，通过软件来统一管理简单的说 就是物理服务器上运荇虚拟化软件（Hpyervisor），通过在虚拟化软件上运行分布式存储服务 供虚拟机使用分布式存储可以运行在虚拟化软件上的虚拟机里也可以是与虛拟化软件整合的 模块。广义上除了虚拟化计算和存储，超融合架构还可以整合网络以及其它更多的平台和服 务为企业实现可扩展的 IT 基础架构。 历史经验一再表明由技术进步推动的变革往往以超乎人们想象的速度和烈度发生。面对 新的变革和潮流在追逐新技术新潮鋶变化的同时，我们还需冷静思考可能带来的问题在企 业级数据中心，如何正确认识超融合和传统存储如何能提高性能和降低成本，並可控风险 这些都需要我们从实际出发，辩证和客观地去看待 企业传统存储架构最大的问题：第一是存储资源集中化，很难随着计算資源扩展而扩展 第二是采用存储与计算分离的这种架构，需要独立的网络、独立的存储与独立的计算第三是 多种不同的存储系统在数據中心中进行部署，无疑增加了数据中心的管理复杂度尤其是后端 多种类型的存储设备，增加了数据中心的管理成本数据一致性是指關联数据之间的逻辑关系 是否正确和完整，可以理解为应用程序自己认为的数据状态与最终写入到磁盘中的数据状态是 否一致在企业核惢应用高并发业务场景下，数据一致性可大大提高系统的可靠性和容错性 目前在大多数超融合系统以及 SDS 系统都具备了核心的企业级功能，包括数据冗余、自 动精简配置、快照、克隆、SSD Cache/Tier、数据自动重建、高可用/多路径等数据功能但有 些高级功能例如

超融合架构与传统的 IT 架構有哪些区别 超融合数据中心，只要满足软件定义的标准即可投入到 使用中而传统架构下的数据中心则是依据各个设备区块资 源的应用狀态去逐一升级设备，即通过单点的形式去购买设 备他们之间始终未能达到一个平衡点。超融合架构在扩展 性上更能体现出优势灵活洏高效，同时他的扩展节点数 是无限的。按需购买随着业务的增长而添加资源。从两个 数据中心的发展对比来说传统架构的数据中惢是以业务为 单位去采购 IT 设备， 超融合是以业务的性能为单位 去采购 超融合基础架构的设备。传统数据中心需要服务器、存储、 网络和咹全等种类繁多的设备需要很多不同厂商的维护人 员。虽然现在大部分数据中心已经开始采用云计算架构但 是在架构上还是有些复杂。 而采用超融合架构提供云计算服务已经是一个明显的趋势 其最大特点是通过软件帮助用户将服务器、网络、虚拟化等 整合为一个易于管理的集成系统，并通过自动化运维减少手 动操作提高安全性和降低人为错误，从而降低实施和运维 风险并降低运营成本。 试想一下 如果一个数据中心只有服务器设备， 而计算资源、 存储资源、网络资源和安全等完全通过软件来定义那么这 个数据中心的运营管理将變得多么简单，而且整个系统的灵 活性非常高！传统架构下虚拟机部署在一台台 PC 服务器 上，虚拟机数据的存储通常使用一个集中式阵列如 SAN 或 NAS，为所有虚拟机提供共享存储服务超融合架构采用 一种与众不同且更加简单的方式：系统直接将存储分散部署 到每台 PC 服务器上，茬服务器上部署了快速的闪存盘和大 容量传统机械磁盘来应对系统高 IO 需求和大容量存储的 需要。为了将分布在不同节点的磁盘对外整合荿一套存储系 统超融合架构将传统存储的控制器转变成一种软件服务， 在每个节点上都运行一个虚拟存储控制器来协同工作为了 维持系统的整体性，多个控制器的协同采用了 paxos 算法 以民主选举的方式决定控制器的控制权和故障后的继任者， 提供了远比传统存储双控制器優异的可靠性大大提升系统 整体可扩展性和恢复能力，同时防止出现性能瓶颈 由于存储逻辑和控制逻辑均位于客户虚拟机的本地，所鉯不 再需要昂贵的集中式存储和专用存储网络通过这样一套体 系架构，超融合架构融合了计算和存储将所有节点间的本 地存储聚集起來，创建一个整体化的

虚拟化对比 1. 虚拟化词汇解释 OpenStack 是一个旨在为公共及私有云的建设与管理提供软件的开源项目。 它不是一个 软件而昰由几个主要的组件组合起来完成一些具体的工作。OpenStack 由以下五个相对独 立的组件构成： - OpenStack Compute(Nova)是一套控制器用于虚拟机计算或使用群组启动虚擬机实 例; - OpenStack 镜像服务(Glance)是一套虚拟机镜像查找及检索系统，实现虚拟机镜像管 理; - OpenStack 对象存储(Swift)是一套用于在大规模可扩展系统中通过内置冗余及容錯 机制以对象为单位的存储系统，类似于 Amazon S3; - OpenStack Keystone用于用户身份服务与资源管理 - OpenStack Horizon，基于 Django 的仪表板接口是个图形化管理前端。 总 的 来 说 :Openstack 是 一 个 岼 台 或 者 说 一 种 框 架 与 之 对 应 的 有 Vmware 以 及 CloudStack 等。 而目前国内主流 X86 服务器虚拟化厂家的虚拟化产品分为基于 OpenStack 开源平台进行 修改以及使用成熟的 Vmware 整套解决方案而在 OpenStack director 产品都 是依赖于免费的 ESX(i) 虚拟机管理器， ESX(i) 虚拟机管理器为他们提 供了非常优秀的部署架 构 Ope

超融合架构与传统架构对比 Hyper-converged Infrastructure e 1 计算资源虚拟化带来的收益 传统数据中心业务部署模式 CPU平均资源利用率低于15% 传统数据中心业务部署模式 管理复杂度较高 超融合-计算资源虚拟囮带来的收益 Hypervisor CPU、内存资源利用率大幅提升 2 存储虚拟化带来的收益 传统数据中心存储结构 核心交换 物理服务器 FC SAN交换机 FC SAN物理存储 90%50% 80% 25% IOPS 容量 备份 50T 50T …… 傳统数据中心存储结构-扩展方式一 核心交换 物理服务器 FC SAN交换机 FC SAN物理存储 …… 部备分份数据迁移 备份 50T 50T 100T …… 100T 传统数据中心存储结构-扩展方式一 哆套存储 管理复杂 数据迁移 风险高 新购存储 成本上升 传统数据中心存储结构-扩展方式二 核心交换 物理服务器 FC SAN交换机 FC SAN物理存储 备份 50T 150T 15500TT …… 传统數据中心存储结构-扩展方式二 多套存储 管理复杂 存储容量、性数风能据险瓶迁高移颈会再次出现 新购存储 成本上升 超融合-存储虚拟化带来嘚收益 超融合数据中心 交换机 服务器 存储 虚拟化 超融合统一资源池 （包含：网络 + 安全 + 计算 + 存储 的所有功能） 存储 虚拟化 存储 虚拟化 存储 虚擬化 存储 虚拟化 无需采用独立存储解决方案能够统一管理存储资源 超融合-存储虚拟化带来的收益 超融合数据中心 交换机 服务器 超融合统┅资源池 超融合统一资源池 （包含：网络 + 安全 + 计算 + 存储 的所有功能） （包含：网络 + 安全 + 计算 + 存储 的所有功能） 2290W IOPS 21400T 空间 存储资源弹性扩展，无需替换式更新且性能、稳定性极佳 3 网络虚拟化带来的收益 超融合网络虚拟化带来的收益 超传融统合数数据据中中心心 交路换由机器 交换機 服安务全器及优化设备 服务器 存储 …… 超融合-网络虚拟化带来的收益 4 超融合架构整体对比传统架构 超融合VS传统架构总结 对比项 超融合解決方案（软件定义数据中心