下一代超融合的标准

　　要点

　　我们对下一代超融合的定义

　　• 我们概括总结了下一代超融合系统的目标，旨在克服当前产品的缺陷。

　　要求

　　• 互通性

　　• 混合云支持

　　• 自动数据优化

　　• 广泛的工作负载支持

　　• 全面的基础设施融合

　　• 基于策略的安全性

　　• 灵活而精细的扩展

　　应用决定基础设施

　　因为基础设施是由应用决定的，所以您必须能够优化计算、网络和存储资源之间的关系，以便支持不同应用的需求。传统虚拟化集群将计算资源和存储资源完全分离开来，因此需要使用复杂的 SAN 技术和成本高昂的企业级存储系统来提供支持。要处理 Web 规模的工作负载，就必须使用具备本地磁盘存储的服务器(装有基础设施感知型应用软件，并且支持“原地失败”恢复模式)。

　　现有基础设施模式无法满足 IT 组织的日常需求。虚拟化环境的成本和复杂性使它们在支持业务应用方面的成效远远低于预期。大多数企业应用缺乏内置的应用级恢复能力，使 Web 规模的模式可望而不可及。

　　第一代超融合

　　超融合解决方案承诺了一种易于实现的低成本方式，通过一种将数据分布在集群服务器的本地存储中的可扩展式弹性平台，为各种应用提供支持。但是，第一代超融合产品包含许多导致它们无法兑现这一承诺的缺陷。举例来说，这些缺陷包括：

　　• 扩展效率差：大多数产品基于一种只能以固定的计算和存储资源比来扩展集群的设备模式，而无法通过调整计算和存储资源比来满足独特的应用需求。

　　• 数据优化不充分：许多产品所使用的文件系统都不具备缩短写响应时间以及提高机械磁盘性能的设计要素。这些产品通常缺乏企业级数据服务，例如重复数据删除和压缩、快速且节省空间的克隆和快照;以及自动精简配置。

　　• 工作负载支持少：第一代解决方案仅支持有限的虚拟机监控程序，但是没有针对更广泛的应用要求(例如容器化工作负载和裸机工作负载的需求)做出规划。

　　• 性能缺陷：网络是保证集群和应用性能的关键因素，但却被第一代解决方案作为一个未指定且需要手动配置的自行配置项目。

　　• 新的管理孤岛：新 GUI 简化了集群节点的部署和运行，但它们增添了不符合现有数据中心最佳实践的工具。这些工具缺乏许多支持可编程基础设施和集成更高级工具的功能，例如自动化的服务器管理和 API。但是，当今的开发运营环境需要这些功能。

　　• 安全风险：超融合环境是动态的，但是为了在服务器之间快速迁移虚拟机，它们有时会牺牲安全性。因为虚拟网络的处理方式不同于物理网络，所以网络安全很难执行。

　　定义下一代超融合

　　由于对 IT 组织真正需要从超融合基础设施获得的优势缺乏清晰的认识，所以使超融合难以定义。许多公司可能声称他们的产品是“超融合”型产品，但这些产品都有不同的功能和缺陷，没有可比性。我们提出了一个解决这些缺陷的下一代融合定义(见表 1)。

　　互通性

　　下一代融合需要与 IT 组织现有的和未来部署的数据中心实现完全集成和互操作。它必须具备以下特性：

　　• 集中管理：必须通过集中管理，支持跨本地数据中心、公司园区、远程数据中心和边缘计算环境部署超融合解决方案。管理应与其他数据中心工具保持一致，使超融合基础设施能够连接到其他私有资源，例如硬件设备和裸机服务器、数据中心内的其他虚拟化服务，以及数据中心以外的公共云服务，提供混合云功能。

　　• 数据生命周期管理：必须通过有助于将集群数据与组织的其他数据集成到一起的功能，来支持数据生命周期管理。必要功能包括节省空间的快速快照(用于支持备份操作和异步复制)、自动精简配置(用于提高存储的利用效率)，以及节省空间的快速克隆(用于支持当今灵活的开发流程)。

　　• 混合云支持：混合云支持必须包括简单易用、与其他数据中心基础设施一致的自助功能、管理功能和收款功能。下一代环境应包括对公共云存储的支持，以实现低成本数据存档、备份和灾难恢复操作。它必须与混合云计算平台相集成，以支持附加用例。

　　• 基于策略的一致性：要为物理和虚拟基础设施的存储、网络和计算要素指定和执行操作最佳实践，必须具备基于策略的一致性。下一代基础设施必须直接将应用意图与所需的基础设施策略进行映射。此方法有利于连续的服务交付，同时在应用和租户之间提供安全隔离。

　　自动化数据优化

　　为简化存储部署，数据优化需要实现自动化，且无需调优或配置。数据应跨集群中的节点实现条带化，自动放置在各个层中，以提高性能，同时降低成本。无间断重复数据删除和压缩应减少所需的存储量，帮助增加超融合解决方案的成本效益。

　　广泛的工作负载支持

　　企业级工作负载有各种不同的基础设施要求，下一代超融合必须支持所有虚拟机监控程序、容器化环境和裸机工作负载。基础设施必须能够快速、轻松地向上和向下扩展，以支持变幻莫测的工作负载需求。第一代超融合产品仿效 Web 规模基础设施，在其中，应用可预测且属于同一类，不像日常 IT 工作负载那样复杂。下一代超融合解决方案需要支持更广泛的 IT 要求。

　　完整的基础设施融合

　　所有资源都应为软件定义，包括计算、网络和存储资源，甚至是集群的软件。计算资源必须可通过软件组合，这样，应用本身才能创建它们增长所需的硬件结构。软件定义网络功能不仅是支持复杂的大型集群所需的，也是安全隔离不同的租户和应用所需的。下一代超融合还要求通过统一控制平面和允许从其他工具(包括集群的应用)进行访问的 API 对集群的整个基础设施进行集中化、零接触管理。

　　基于策略的安全性

　　下一代超融合环境应有自动化、基于策略的安全性。策略应定义允许在应用层之间进行的交互，并且应安全隔离不同的应用实例和租户。

　　物理网络和虚拟网络应能够轻松互连，没有对物理服务器、虚拟机、容器和物理设备连接的限制。它们应支持利用高级服务进行微分段，实现精确隔离和分段。连接虚拟机的网络应与物理服务器有相同的可视性，这样，无论实施模式如何，管理员都可以获得同等级别的可控性。

　　灵活精确的扩展

　　超融合基础设施应能够灵活扩展，允许 IT 组织通过将新节点连接到集群，即可轻松添加资源。资源应通过单击即可被自动识别、集成到集群和投入使用。通过这种方法，集群可快速、轻松地扩展，使 IT 组织能够快速响应瞬息万变的资源需求。

　　在下一代基础设施中，所有资源都应能够实现精细扩展，允许调优基础设施，满足工作负载需求。通过微扩展，您可以添加节点，而无需添加存储。如果您需要更多存储，您应能够向现有节点添加磁盘驱动器。如果您需要更高的存储性能，您应能够调整缓存设备与容量设备比。

　　正如云计算允许应用以虚拟机方式对本身进行复制和扩展，满足它们检测到的工作负载需求一样，超融合环境应使用组合型基础设施创建更多物理资源，让应用以物理方式实现扩展。

　　实现微融合愿景

　　第一代超融合将计算和存储整合到一个集群中，简化虚拟机化集群的部署流程。我们设想，下一代融合将分散所有资源，以便组合成一个集群，允许精确控制计算、网络、存储乃至性能资源之间的平衡。根据此愿景，我们设想了一个环境，它不仅支持虚拟化应用，还支持位于操作系统容器和裸机服务器上的应用，所有应用共享集群软件创建的坚实平台，并且将高可用性数据引擎和企业级功能整合在一起(见图 1)。

　　自从我们在 2009 年推出思科统一计算系统™(思科 UCS®)以来，我们的计算愿景一直基于交换矩阵且由软件定义。通过思科 UCS 管理，您可以将基础设施当作代码加以处理，从而能够像软件编程一样进行硬件编程。系统中每个设备的每个身份和配置设置都由软件通过思科 UCS 服务配置文件定义，统一系统控制平面可通过开放式 API 访问。如果您一开始就构建一个具备高性能、低延迟、统一交换矩阵(自我感知和自我集成)等功能的平台，那么在基于交换矩阵的组合型基础设施的基础上构建环境会非常简单。第一代融合将存储重新迁移到服务器。但是，我们新的基于交换矩阵的解决方案将网络迁移到计算机中。此方法支持对计算、存储和网络资源进行精确的微融合集成，使资源与应用需求完美匹配。

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