以往提供良好服務(wù)的“通用”數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，如今在擴(kuò)展性、性能和效率方面即將達(dá)到極限，且仍在使用著統(tǒng)一的資源比率來滿足所有對于計(jì)算處理、存儲和網(wǎng)絡(luò)帶寬要求。對于數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載現(xiàn)狀（例如大數(shù)據(jù)、快數(shù)據(jù)、分析、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)）而言，“大而全”的方法已不再適用。目前面臨的挑戰(zhàn)是，如何能夠更好地實(shí)現(xiàn)資源融合，以實(shí)現(xiàn)存儲和網(wǎng)絡(luò)帶寬可以獨(dú)立擴(kuò)容。最終目標(biāo)是構(gòu)建靈活且可有機(jī)組合的基礎(chǔ)架構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)混合并且彈性部署。

雖然超融合基礎(chǔ)架構(gòu) （HCIs） 已將計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源整合到單一虛擬化系統(tǒng)中（如圖1所示），但為了實(shí)現(xiàn)更高的存儲、內(nèi)存或網(wǎng)絡(luò)能力，仍需再額外配置處理器。此類固定的構(gòu)塊方法（每個構(gòu)塊包含CPU、DRAM和存儲器）無法實(shí)現(xiàn)當(dāng)今數(shù)據(jù)中心所需的靈活性和可預(yù)測性。因此，組合型分解基礎(chǔ)架構(gòu) （CDI） 轉(zhuǎn)而成為如今被廣泛使用的解決方案，該架構(gòu)不僅可以將融合或超融合的IT資源整合到單個集成單元中，還可以對其進(jìn)行優(yōu)化進(jìn)而提高業(yè)務(wù)敏捷性。

對組合型分解基礎(chǔ)架構(gòu)的需求

鑒于與通用架構(gòu)相關(guān)挑戰(zhàn)（例如固定資源比率、低利用率和過度配置）的存在，融合基礎(chǔ)架構(gòu) （CI） 應(yīng)運(yùn)而生，并為單一系統(tǒng)提供了預(yù)配置的硬件資源。計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)組件是離散的并且通過軟件進(jìn)行管理。CI已經(jīng)進(jìn)化為HCI， HCI提供軟件定義的計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)，所有硬件資源都被虛擬化。

雖然HCI將計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源整合在單一虛擬化系統(tǒng)中，但它們并非沒有效率。例如，通過處理器定義可擴(kuò)展性限制和進(jìn)行資源訪問。HCI提供了額外的處理器，用以添加存儲、內(nèi)存或網(wǎng)絡(luò)方面的更多資源，即使這些處理器不是必需的。這導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心架構(gòu)師嘗試構(gòu)建靈活的基礎(chǔ)架構(gòu)，但使用的卻是缺乏靈活性的構(gòu)塊。

根據(jù)最近對300多個大中型企業(yè)IT用戶的調(diào)查1，企業(yè)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)中只配置了45%的總可用存儲容量，僅45%的計(jì)算時間和存儲容量得到利用。固定構(gòu)塊的方法未被充分利用，且無法達(dá)到當(dāng)今數(shù)據(jù)中心所需的靈活性和可預(yù)測的性能水平。分解的超融合基礎(chǔ)架構(gòu) （HCI） 模型需要被啟用并使其易于進(jìn)行有機(jī)組合，其中基于開放式應(yīng)用編程接口 （API） 的軟件工具是未來的發(fā)展方向。

組合型分解基礎(chǔ)架構(gòu)的推出

組合型分解基礎(chǔ)架構(gòu)是一種數(shù)據(jù)中心架構(gòu)框架，其服務(wù)內(nèi)容包括物理計(jì)算、存儲和提供網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)資源。高密度計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)機(jī)架使用軟件創(chuàng)建虛擬應(yīng)用程序環(huán)境，該環(huán)境可實(shí)時提供應(yīng)用程序所需的任何資源，以實(shí)現(xiàn)滿足工作負(fù)載需求所需的最佳性能。這是一個新興的數(shù)據(jù)中心細(xì)分市場，市場復(fù)合年總增長率為58.2%（從2017年到2022年的增長率預(yù)測）2。

在此基礎(chǔ)架構(gòu)中（如圖2所示），虛擬服務(wù)器并非由HCI服務(wù)器硬連接的分區(qū)資源創(chuàng)建，是由包含計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的獨(dú)立資源庫所構(gòu)建而成。因此，可以根據(jù)需要在軟件控制下對服務(wù)器進(jìn)行配置和重新配置，以適應(yīng)軟件和硬件組件緊密集成時特定工作負(fù)載的需求。通過組合軟件上的API，應(yīng)用程序可以請求所需的任何資源，無需人工干預(yù)便可提供服務(wù)器的實(shí)時重新配置，并向數(shù)據(jù)中心的自我管理邁出重要一步。

超融合與組合型架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對于CDI同樣重要，它使得計(jì)算和存儲資源可以從服務(wù)器中分解出來供其他應(yīng)用程序使用。在結(jié)構(gòu)上連接計(jì)算節(jié)點(diǎn)或存儲節(jié)點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)樗梢詾橘Y源提供多條通路。作為CDI實(shí)施的領(lǐng)先網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，NVMe?-over-Fabrics提供了從應(yīng)用程序到可用存儲的最低端到端延遲，使CDI能夠提供直連存儲的數(shù)據(jù)本地化優(yōu)勢（低延遲和高性能），同時通過在整個企業(yè)內(nèi)共享資源來提供敏捷性和靈活性。

Non-Volatile Memory Express? （NVMe） 技術(shù)是一種精簡的高性能、低延遲接口，它利用了專為持久閃存技術(shù)開發(fā)的架構(gòu)和協(xié)議集。該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)擴(kuò)展到了本地連接服務(wù)器應(yīng)用程序之外，通過NVMe-over-Fabrics規(guī)范在整個網(wǎng)絡(luò)中提供相同的性能優(yōu)勢。該規(guī)范使閃存設(shè)備能夠通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，提供與本地連接的NVMe相同的高性能、低延遲優(yōu)勢，并且在可以通過結(jié)構(gòu)存儲共享NVMe-over-Fabrics的服務(wù)器數(shù)量或可以共享的存儲設(shè)備數(shù)量上沒有限制。

總結(jié)

處于核心和終端的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用程序在可擴(kuò)展性、性能和效率方面已經(jīng)超過了傳統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)和體系架構(gòu)的能力。由于通用基礎(chǔ)架構(gòu)滿足所有計(jì)算處理、存儲和網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求由統(tǒng)一的資源比率支持，因此它們不再適用于這些不同的數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載。隨著CDI的出現(xiàn)，現(xiàn)今的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)師、云服務(wù)提供商、系統(tǒng)集成商、軟件定義的存儲開發(fā)商和原始設(shè)備制造商 （OEM）在支持跨工作負(fù)載的動態(tài)服務(wù)等級協(xié)議 （SLA）的同時，能夠提供具有更高經(jīng)濟(jì)性、靈活性、效率和簡易的存儲和計(jì)算服務(wù)。

　　1 摘自Hewlett Packard Enterprise?贊助的IDC白皮書《數(shù)據(jù)中心低效量化：為組合型基礎(chǔ)架構(gòu)制定之案例》，2017年3月。

　　2 摘自IDC市場預(yù)測“2018 – 2023年全球組合型分解基礎(chǔ)架構(gòu)的預(yù)測”。

　　
關(guān)于作者：

Dave Montgomery