华为FusionCube服务器机柜,600/1200/2000华为42U网络机柜技术参数

华为FusionCube服务器机柜,600/1200/2000华为42U网络机柜.

超融合可以说是目前业内最大的热点之一，大型厂商和创业公司纷纷投身其中。不过，与从业者的津津乐道相比，超融合的广大目标用户却对其缺乏足够的认识，甚至一些IT专业人士也还不知超融合究竟为何物。因此，在华为公司的支持下，企事录从即日起开设“FusionCube超融合大讲堂”，以每10天左右一期的节奏连载，帮助您深入了解超融合的方方面面。

本文作为开篇，先来说说超融合是什么……

近几年来，超融合系统的热度越来越高，各种打着超融合旗号的公司和产品如雨后春笋般涌现，令人眼花缭乱，也引发了很多困惑：究竟什么是超融合系统？与融合系统是什么关系？一体机又是怎么回事？

最关键的是：超融合有什么用？回答了之前的问题，也就不难理解了。

基本概念与分类

无论从中英文的字面意义来理解，超融合（Hyperconverged）都应该是在融合（Converged）之后发展起来的——如果要分类，前者应该属于后者的一支。

IDC和Gartner也是这么认为的，虽然在细节上有所区别。

譬如，Gartner似乎很喜欢Integrated（集成）和Infrastructure（基础设施）这两个词。大的分类上，IDC所谓Converged Systems（融合系统），Gartner称为Integrated Systems（集成系统）。

IDC与Gartner对融合系统的大致分类（注：随时间推移略有变化）

IDC将融合系统（Converged Systems）分为三类，前两类——集成系统（Integrated Systems）和认证参考系统（Certified Reference Systems）——主要是供应商构成不同，技术成分上基本没有区别，都是由服务器硬件、磁盘存储系统、网络设备供应商和基本构件/系统管理软件组成的供应商认证的预集成系统。

Gartner也有对应的分类，分别称为集成基础设施（Integrated Infrastructure）系统和参考架构（Reference Architecture）系统，合称融合基础设施（Converged Infrastructure，CI）。

简单的说，就是看这套系统是否由一家厂商提供。VCE的Vblock由VMware虚拟化、思科服务器和网络设备、EMC存储系统组成，但VCE在EMC旗下，所以Vblock属于“集成”（系统或基础设施），而思科与NetApp合作的FlexPod则属于“参考“（认证系统或架构）。 Gartner还比IDC多一个分类，即集成堆栈（Integrated Stack）系统，可以理解为集成基础设施系统加上应用软件，如Oracle的Exadata数据库一体机，在IDC的定义里仍属于集成系统。

超融合系统（Hyperconverged Systems）是后起之秀，与上述（传统的）融合系统最大的区别，就是有能力用同样的服务器硬件资源提供所有的计算和存储功能。换言之，在超融合系统中，不需要专用的存储子系统（如磁盘阵列）——但在必要时，也可以有（如JBOD）。 Gartner习惯将超融合称为HyperConverged Infrastructure（HCI），和其他几种分类一样在后面加上System，即HCIS。HCI和CI是被业界引用较多的两个缩写。

超融合系统与之前的融合系统相比，最大的区别就是以（与应用软件一起）运行在标准（x86）服务器硬件中的软件定义存储替代了传统的SAN存储系统，不仅华为（Huawei）、惠普（HPE）等服务器大厂积极推出相应的产品，还催生了以Nutanix、SimpliVity为代表的一大批初创公司。

市场态势与趋势

无论哪种融合系统，存储都是其中的重要组成部分。今年3月底，IDC公布的2015年第四季度及全年的全球融合系统追踪报告显示：2015年第四季度，通过融合系统出货的存储容量新增1547PB，同比增幅达26.9%。然而，存储不一定非要以相对独立的“存储”（系统）的形式存在，超融合系统的快速崛起正代表了这种需求转移。

IDC认为：一些倾向于低平均售价的市场需求，驱动从传统融合系统转向超融合系统；大部分增长来自中端市场，主要流向了超融合系统。其结果是，该季度在整个融合系统市场收入同比增长8.5%的大背景下，超融合系统的增长率高达170.5%。

目前，超融合系统在整个融合系统市场中所占的比例还不够大，但正如上面所显示的，高速增长的势头有望迅速抹平差距。Gartner预计，超融合系统今年的增长率为79%，市场规模将从（2016年的）近20亿美元增长到2019年的约50亿美元，在融合系统市场占比达四分之一（24%），并在2020年成为数据中心的主流。

难道说，从传统的融合系统到新兴的超融合系统，就是个存储的故事？当然不止于此，整个过程体现出“计算为主导，存储为区分，软件为核心，网络是未来”的发展轨迹。

融合系统的诞生

融合系统是硬盘时代走向尾声时的产物。

众所周知，硬盘（驱动器）的随机I/O性能很差，而企业的关键业务应用如Oracle数据库需要很高的IOPS，以VMware为代表的服务器虚拟化则将原本可能是顺序访问的操作变成了随机访问，服务器内置的少量硬盘根本无法满足性能需求。

外置磁盘存储系统可以将数百乃至上千个硬盘聚合在一起，输出较高的I/O性能，并通过SAN（Storage Area Network，存储区域网）被多台服务器共享。既然服务器内置硬盘的I/O性能几乎可以忽略不计，不如专心提高计算密度和集中管理。所以，2005年前后，伴随着VMware虚拟化的兴起，刀片式服务器和存储行业都获得了快速的发展。

刀片式服务器集成了高速的网络，将不同的计算节点（服务器刀片）连接在一起，这可以说是一种（计算与网络的）融合。但这显然不够，因为在企业应用环境中，刀片式服务器高度依赖SAN存储设备（外置磁盘阵列）。

所以，一个完整的解决方案通常包括了服务器、SAN存储和异构的网络——SAN主流的FC（Fibre Channel）网络与服务器常用的网络技术（以太网和InfiniBand）有着很大的不同。刀片式服务器集成的网络模块或功能强大的交换机可以减少设备的种类，却仍要面对管理的复杂性。于是，不仅采购部署的周期长，后期的服务也经常要面对多家供应商。

在这种情况下，由单一供应商提供包括服务器、存储、网络在内的预集成、预验证的完整解决方案，就形成了融合系统，这方面的典型代表是VCE。

2009年11月初，思科（Cisco）、EMC和VMware联合发起虚拟计算环境（Virtual Computing Environment，首字母分别对应三家公司名称）联盟，英特尔（Intel）也有投资。联盟于2010年推出用于构建私有云的Vblock基础架构包，由思科的服务器和网络设备、EMC的存储、VMware的vSphere虚拟化套件组成。

面向虚拟化应用的融合基础设施

2011年1月，VCE联盟演变为同名的公司。2014年10月，EMC掌握了公司的控制权，并于2016年初将VCE并入其融合平台部门（Converged Platform Division）。思科也不想一棵树上吊死，早就与EMC的竞争对手NetApp合作了FlexPod。

如前面所说，同样用途的融合系统，Vblock属于集成系统或集成基础设施系统的分类，FlexPod则要划入认证参考系统或认证架构系统的分类。 融合系统简化了用户的采购、部署、管理、服务等环节，而厂商也多了一种卖存储产品的方式。除了EMC和NetApp，惠普、IBM、戴尔（Dell）等服务器厂商把自家的存储产品“融合”在一起，HDS这样相对独立的存储厂商也可以与母公司日立（Hitachi）的服务器产品相结合。

融合基础设施简化了系统安装和业务部署的过程，但传统SAN存储的扩展性和性能问题没有解决，管理性也没有得到根本的改进

从技术角度，融合系统只是服务器、SAN存储和网络设备的组合，一体化交付，尽可能的“开箱即用”，只要三者搭配得当，理论上什么类型的应用都可以很好的支持。不过，在实际应用中，融合系统的一大主战场是虚拟化应用，如服务器虚拟化和VDI（Virtual Desktop Infrastructure，虚拟桌面基础架构）。常见的情况是，中小型应用环境采用机架式服务器与中低端存储的组合，大型应用环境则是刀片式服务器加高端存储。 融合系统活跃的另一大应用领域在数据库市场，即我们常说的数据库一体机。

向超融合系统演变

数据库一体机的典型代表是Oracle Exadata，其问世时间还要早于VCE及Vblock。

2008年9月下旬，Oracle在其年度大会（OOW）上宣布推出基于惠普x86服务器硬件的数据库一体机“HP Oracle Database Machine”，一个完整的机柜系统包括8个数据库节点和14个Exadata存储服务器（Cell），全部预装Oracle Enterprise Linux，采用InfiniBand互联。数据库节点运行Oracle 11gR1和Oracle RAC（Real Application Clusters，真正应用集群）。

一年之后，已经完成对Sun收购的Oracle，推出基于Sun x86服务器硬件的Exadata数据库一体机（Oracle Exadata Database Machine），Exadata不再只是存储服务器的名字，而是Oracle所谓Engineered Systems（工程系统）家族中最早的成员。

不论Vblock还是FlexPod，都提供了预集成、“开箱即用”的全套解决方案，简化了部署和后续管理，帮助用户更快的构建私有云。但是，其各大组成部分只是“粘合”在了一起，而没有真正的融合：服务器还是服务器，存储还是存储。

Exadata则不太一样。

Exadata仍然有专门的存储节点，其最初就因基于x86硬件的存储服务器而得名。但是，Exadata的存储服务器并不是SAN存储设备，没有专用的存储网络，计算和存储节点之间统一使用高速的InfiniBand（IB）互联。消灭网络的异构不是主要目的，而是Exadata一开始定位在注重带宽的OLAP（On-Line Analytical Processing，联机分析处理）应用，带宽可以随存储节点的加入获得近乎线性的扩展，即横向扩展（Scale-out）——传统的SAN存储设备为纵向扩展（Scale-up）架构，带宽和处理能力受限于存储系统控制器的上限。

Exadata仍然有相对独立的存储设备，但是这些被称为Cell的存储服务器采用分布式存储，组成横向扩展架构

为了进一步提高效率，减少不必要的数据传输，Exadata采用Oracle独有的Smart Scan技术，即利用存储节点具备的一定计算能力，将简单的查询下发到存储节点上执行，只返回少量结果数据。这很好的体现了“让计算靠近存储，或者让存储靠近计算”的优势。

Exadata可以将简单的查询请求从数据库（计算）节点上卸载到具备一定计算能力的存储服务器上执行，降低不必要的网络传输，具备了部分超融合系统的特征，软件和硬件一体化的优势初显

基于惠普硬件的第一代Exadata，存储节点全部采用硬盘驱动器，14台Exadata存储服务器最多168个，跟SAN存储设备比堆硬盘没有什么胜算，不具备OLTP（On-Line Transaction Processing，联机事务处理）能力。第二代Exadata则通过在存储服务器中加入PCIe闪存卡（SSD，即固态盘）作为缓存，解决了这一问题，发展为兼具OLAP和OLTP能力的系统。

与VMware虚拟化一样，Oracle RAC需要一个所有计算节点共享的统一存储池，既能由单个（纵向扩展）物理存储设备提供，也可以是多个物理节点集群（横向扩展）构成的逻辑存储池。运行Oracle ASM（ Automatic Storage Management，自动存储管理）软件的Exadata存储服务器属于后者，我们可以将其视为专门为Oracle数据库应用优化的软件定义存储。

闪存技术支持下的软件定义存储，是走向超融合系统的关键一步。

超融合系统架构简析

IDC对超融合系统的定义是，节点间没有明确的计算和存储的分工，在同一个服务器硬件资源（目前主要是x86服务器）上实现核心的存储和计算功能，封装为单一的、高度虚拟化的解决方案。

通过分布式的软件在多个标准（x86服务器）硬件节点上实现传统存储设备所能提供的主要功能，是软件定义存储（Software Defined Storage，SDS）的典型特征。为了满足可用性的要求，超融合系统通常从三个节点起步，要扩充容量和性能，只需在现有网络中加入新的节点即可实现自动扩展，直至几百或上千个节点，部署速度快，易于管理，规模上限大。

使用大量标准的x86服务器组成集群，没有（物理的）共享存储设备，把分布在每个节点上的服务器本地存储，用我们今天称为软件定义存储的方式聚合为可共享的逻辑存储池，是大规模互联网（Web-scale，或Hyperscale）基础设施的典型特征。超融合架构符合上述描述，被广泛认为是互联网技术影响传统IT企业领域的体现。

可以粗略地认为，超融合系统是以SDS替代了传统融合系统中的SAN，主要成分是构筑于标准服务器硬件上的软件定义存储加（服务器）虚拟化。

融合基础设施只是实现了计算、存储、网络和管理的“集成”，超融合基础设施才是真正的“融合”

之所以要强调虚拟化，是因为现有的技术背景下，每个节点都要运行存储软件功能的话，就必然不是裸机环境，适合安装hypervisor，在虚拟机（VM）中运行应用，即计算与存储功能（在单一节点上）的融合。所以，有观点认为，超融合的前缀“Hyper-”特指虚拟化（hypervisor）。不过，随着容器技术的普及，未来每个节点可以在容器中运行应用——如微服务（Microservices）架构——尽量避免hypervisor层的开销。

若此，互联网技术将继续引领超融合架构的发展。

以当前观之，符合上述定义的超融合系统主要用于取代面向虚拟化应用的集成系统或认证参考系统（传统融合系统），数据库一体机还是尽量让数据库运行在物理机上，获得尽可能高的性能。

不过，这并不意味着数据库一体机不能被纳入超融合的体系。不仅Oracle已经宣称最新的Exadata能够很好的支持Oracle VM，更为重要的是，华为FusionCube超融合基础设施在2012年华为云计算大会（HCC）上发布时，即能同时支持物理机（数据库）和虚拟化环境，详细情况将于下篇文章展开分析。

超融合系统像之前的融合系统一样大幅简化系统安装和业务部署，并包含预集成、预验证和统一服务

超融合系统也有类似“集成”和“参考”的分类，与融合系统主要是因产品组合导致的情况不同，这涉及到商业模式的问题，在初创企业中比较常见。既然超融合系统本质上是x86服务器上预装存储、hypervisor和管理等软件功能，那么，既可以作为打包的一体化解决方案销售，也可以只销售软件给服务器厂商或集成商，即解决方案提供商（如EMC）与软件供应商（如VMware）的区别。

对处于初创阶段的企业而言，以自己并不足够强大的品牌销售，渠道也是个问题；另一条路呢，要匹配多个厂商的硬件（软件OEM模式），尽管都是相对标准的x86服务器，还是要有大量针对性的优化和认证工作要做。Nutanix、SimpliVity、Nimboxx都属于前面的“一体机”派，Maxta则是后面“Software only”派的代表，不销售自己品牌的硬件。

商业模式显然比技术路线更容易调整。为了更快速的增长，Nutanix在超融合竞争对手越来越多的情况下，先后选择戴尔和联想（Lenovo）作为硬件合作伙伴，两条路并行，扩大覆盖面，也是资本市场愿意看到的。

正如上一节所指出的，分布式存储只是构成超融合系统的必要条件之一，另一个是SSD（Solid State Drive），它使得计算节点只凭内置存储就可以获得足够的性能，不再需要通过外置存储系统堆积大量的硬盘。如果说传统融合系统是硬盘时代的遗存，超融合系统则伴随着闪存存储的崛起。 x86平台 + SSD + 分布式存储（软件） + 高速网络 ≒ 超融合系统？

传统“IOE”架构是30年前主要为支撑核心业务实时交易场景而设计。当前运营商面临互联网经营、数字化运营的转型，需支撑架构配套进行进行重大升级改变：能够应对数据量和数据分析需求的急剧增长；架构灵活、弹性和资源池化，能应对频繁业务高峰、创新业务快速上线和实现高效低成本运营。

为满足核心业务小机架构x86云化转型的需求，华为公司采用云计算、分布式计算等前沿技术，借鉴互联网公司同类解决方案经验，推出了FusionCube数据库融合基础设施（一体机），用于支撑核心业务平台小机平台x86化，助力运营商去IOE战略落地。

高性价比

FusionCube数据库一体机采用开放标准的分布式x86架构、软硬件优化技术等，彻底解决了传统IOE架构的数据库性能瓶颈和扩展瓶颈，使用户获得“应用不变，仅更换平台，十倍性能，一半成本“的显著收益。和传统的小机+SAN存储相比，整体性能（数据库场景）提升10倍以上，单机柜IOPS达720万，吞吐量320G/S，但采购+运维的整体成本仅为前者的一半。

安全可靠

采用分布式存储技术，多副本跨机架冗余，实现本地机柜级和数据中心级双活高可用、远程容灾备份。实现故障磁盘、SSD缓存、整个存储节点故障在线热更换。极大简化运维复杂度，减少计划外停机时间。整体可靠性对齐传统IOE架构。

核心上云

利用FusionCube融合基础设施，构建数据库等核心应用资源池，支撑核心应用上云。现网政企云通过OpenStack标准接口，对外提供核心应用数据库、存储和计算服务。解决当前运营商政企云服务无力支撑政企核心业务的难题---目前政企客户部分应用搬迁到政企云，核心业务系统考虑性能和可靠性等尙未全部上云。

目前华为公司FusionCube融合基础设施（一体机）目前已在国内外有上百个成功案例，被国内30多个省级运营商、众多央企和企事业单位广泛使用，被用于“小机架构x86化、解决数据库性能问题、构建数据库资源池、实现核心业务上云“等核心业务场景。

已上线用户普遍反馈 : 新架构轻松应对PB级规模数据，面对每年大幅增长的业务量，仅仅通过软件定义的方式就能实现扩容，不像以往需要停业务停机割接。同时也能很好应对新业务快速上线、越来越多网上营销导致的业务高峰。运维复杂度和工作量大幅度简化，用户满意度提升明显，有力支撑业务互联网上转型和新业务的快速创新。

来自客户的声音：

“我们看重华为FusionCube：统一管理、软件定义存储、融合高密的设计。来自华为的专业建议给我们很大支持，华为研发与服务的快速响应，让我们印象深刻。华为目前是Infocast ICT领域战略合作伙伴，我们已经推荐华为产品给我们的朋友。”

-------汇港资（Infocast）

“华为的FusionCube VDI使得IT资源实现了快速布署、运维成本降低，保证业务系统应用高可靠性及安全性，让IT人员更专注在骨干的维运！”

-------亚太电信项目负责人

“用华为FusionCube承载上海海事大学物流云实验室后，我们创建、部署、迁移和升级一个应用的时间，大约节省了60%。一体机一体化管理和自动化特性使得系统运维效率也大幅提升。”

-----王洁 上海海事大学物流研究所IT基础设施 总监

“我们在对比了多个厂商的一体机设备以后发现，只有华为FusionCube一体机数据仓库加速解决方案能够全面的满足我们海量数据存储、高性能分析需求。FusionCube一体机一个12U的机框，提供百万IOPS能力，机房占地少，智能功耗调节，绿色节能，这些确实打动了我们。”

----- 郑洪辉，广东海事局信息处处长

附：

Ø  我司FusionCube运营商应用情况

华为FusionCube超融合基础设施解决方案，目前在电信运营商市场占有率、增长率领先地位，市场占有达到了60%以上：

 服务器、存储阵列以及交换机是数据中心中三大组件，分别担任着计算、存储以及网络的角色，整个数据中心基础架构呈现烟囱式的设计，虽然传统数据中心复杂昂贵，并且不易扩展，但是能够满足大多数行业客户需求，很长时间里发展重点在于提升性能而不是架构重构。

分久必合 超融合架构是大趋势

数据中心基础架构革新有两大推动力，一方面是超大规模互联网公司的崛起。以Facebook、谷歌以及国内BAT为代表的互联网企业，数据量巨大，超大规模数据中心遍布全球，并且拥有一批IT技术水平超高的工程师。传统数据中心在灵活性和成本上都不能满足互联网公司需求，所以互联网公司就打造了标准化的底层硬件加上高效的管理软件的新平台，这也是超融合架构的雏形。

另一方面，如今的处理器、内存等等系统组件已经高度进化。x86架构的生态非常完善，专有架构的性能优势不再明显，并且随着SSD的普及，整个数据中心不同组成部分演进速度趋于统一。这为计算、存储以及网络深度融合提供了有利条件。超融合就在互联网公司原始技术积累以及底层硬件平台演进的双重作用下诞生。

Wikibon ServerSAN 市场调研

历经数年技术积累，如今客户已经开始接受并在新一代数据中心中广泛采用基于超融合架构的解决方案。典型的场景包括虚拟化、VDI、分支机构、数据库等关键业务应用以及存储资源池等。Gartner将这个市场称为集成系统 (Integrated System)，并且依据解决方案功能以及组件的不同分为下面四个领域：

•   集成基础架构系统 Integrated infrastructure systems (IISs) ，服务器、存储和网络集成在一个机柜中，早期VCE的vBlock是其中的代表。

•   集成参考架构 Integrated reference architectures (IRAs) 。通过两家或者多家厂商认证的，满足特定说明和指标的一组逻辑硬件和软件的集成系统。vSAN Ready Node可以划为这类方案。

•   超融合集成系统 Hyperconverged integrated systems (HCISs)。通过紧耦合计算、存储和网络硬件像传统SAN一样分配存储空间。管理软件具备管理存储、计算等资源，并且实现备份、压缩、去重等功能。这类产品如华为的FusionCube、Nutanix的产品都是超融合集成系统。

•   集成堆栈系统 Integrated stack systems (ISSs) 。利用应用软件将服务器、存储、网络硬件集成在一起的设备。最具代表性的产品就是Oracle Exadata。

超融合系统的应用及核心优势

主流超融合系统都会包含基础架构及云管理平台两部分。下图以华为的FusionCube为例介绍了超融合系统的典型架构。

FusionCube的核心有云管理平台和分布式存储系统两大部分。云管理平台是整个系统资源管理、状态监控等等功能的集合。可以说在云管理平台的支持下，FusionCube才得以实现真正的做到极简运维和对资源的统一管理。

FusionCube分布式存储系统采用独特的并行架构、创新的缓存算法、自适应的数据分布算法，既消除了热点也提高了性能，并且能够以超快的重建时间实现自动化自修复，提供卓越的可用性和可靠性。

超融合实现高性能，一方面依靠高性能的硬件组件。比如PCIe SSD，华为拥有ES3000 PCIe SSD，单片ES3000的4k随机读IOPS性能可达77万，延迟则在100 μs以内。相对于磁盘和SATA/SSD，PCIe SSD的加速效果可谓立竿见影。此外，网络层面56Gbps的InfiniBand这样的高速网络技术在超融合方案中应用也非常普遍，数据仓库分析、超大并发量的交易业务场景下，InfiniBand是最佳选项。

除了借助PCIe SSD和InfiniBand实现性能提升， FusionCube分布式存储软件免锁化调度的I/O软件子系统，彻底解决了分布式锁冲突，使得I/O路径上无需进行任何锁操作和元数据查询，I/O路径短、时延低；分布式的无状态机头，可以充分发挥各个硬件节点的能力，大大提升了系统的并发IOPS和并发MBPS。

实现高性能的同时，线性扩展以及完善的数据保护机制是FusionCube分布式存储软件另外两个核心优势。FusionCube分布式存储软件采用全分布式DHT架构，将所有元数据按规则分布在各节点，避免了元数据瓶颈，支持线性扩展。

FusionCube分布式存储软件支持多种数据冗余保护机制以及灵活设置数据可靠性策略，并且，系统对有效数据分片进行数据的冗余保护，在硬盘、服务器故障的时候，能够对有效数据进行并行重建，1TB硬盘的重建时间小于30分钟，大大增强系统的可靠性。

超融合系统是软硬一体化的，所以华为从底层硬盘、服务器以及上层虚拟机等不同的层次考量并设计了硬盘状态监测及处理、部件全冗余以及虚拟机备份及智能自愈等功能，全面保障系统可靠性，进而实现业务永续。

从交付开始的极简管理

华为通过预集成、预验证和统一服务打造一个完整的解决方案交付给客户，可将业务上线时间从20周缩短到1周多。上线后可以通过FusionCube Center管理工具实现统一资源管理、统一告警和统一监控。通过一站式服务，解决原有客户需要多家厂商维护系统及责任不明的问题。

FusionCube是超融合系统的一个代表，分布式存储架构以及PCIe SSD的应用都是当前超融合系统的主流设计。华为又在数据保护、资源管理以及交付使用等环节上做足工作，因此，FusionCube相比其他同类型超融合产品能够更好的满足虚拟化、数据库等场景下的业务需求，再加上完善的服务体系，用户可以全面享受超融合带来的IT基础设施新架构带来的良好体验。