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SmartX联手沃云打造全新超融合公有云背后技术解析

在巨头林立的存储领域创业,不仅需要勇气,还需要技术,SmartX就是将目光瞄准对技术要求极高的超融合存储领域,三位有着清华背景的海归派创始人凭借在超融合领域的深厚技术研究打造起来的SmartX,去年开始进军中国,并迅速和联通沃云合作打造公有云超融合架构,实现超融合架构的迅速落地。

那么,超融合架构的本质到底是什么,SmartX创始人徐文豪曾为此单独作文解答,作为目标NEXT VMware的创新型厂商,SmartX意图颠覆的就是企业一直使用的笨重、复杂的存储架构,SmartX通过软件重新定义数据中心,将类似Google等互联网公司数据中心的架构带给企业,并结合最新的硬件趋势,为企业构建更快速,更易扩展,更灵活的数据中心。

超融合自去年开始迅速成为业内关注的焦点,不仅由于技术理念的超前成为大家研究的焦点,而且科技巨头如谷歌、亚马逊等行业先驱的实实在在落地,也让超融合架构不单单停留在理论水平。回到国内,SmartX和联通沃云合作打造的新一代数据中心已经成为超融合领域的标杆。

OpenStack+SmartX ZBS打造超融合公有云架构

沃云是基于开源的OpenStack构建的云服务平台。据中国联通云数据公司云计算与大数据研发部总经理陈清金博士介绍,联通沃云新一代云数据中心已全部部署超融合架构,并平稳运行。截至目前,联通沃云超融合部署是国内公有云领域规模最大,数据容量达几百PB级。

构建沃云平台最大的挑战之一就是为虚拟化平台寻找合适的存储解决方案。在对比了传统存储和基于开源分布式存储系统Ceph之后,都存在这样那样的问题,例如传统存储系统无法感知上层虚拟机业务,导致I/O路径冗长,存储控制器扩展困难,存在性能瓶颈;基于Ceph的分布式存储的问题主要集中在开源产品技术点繁多、以及缺乏完善的故障修复、备份管理、容灾等解决方案,无法应对沃云系统多样化需求的持续交付。

在对比了众多的存储方案之后,他们选择和SmartX 联合研发,使用SmartX 核心组件——软件定义的分布式存储SmartX ZBS与OpenStack搭建超融合平台,具体的架构图如下:

图片描述

联通沃云超融合架构图

在沃云平台中,SmartX ZBS通过软件定义,池化了所有节点的存储资源,向OpenStack提供统一存储服务,使得Glance与Cinder可以共享统一的存储资源,对外提供虚拟机镜像与虚拟卷的服务。同时SmartX ZBS秒级快照与克隆技术,省去了Nova模块下载镜像的步骤,大幅提高创建虚拟机的速度与成功率。

在联通云数据中心里,每台物理服务器采用 HDD 与 SSD 混合部署,HDD 可以提供低成本的存储空间,SSD 作为读写缓存,加速 I/O 访问。集群节点前通过冗余的 10GbE 网络进行通信,保证沃云平台业务高可用。

沃云平台转变为超融合架构并交付使用后,充分体现了全新架构的优势:

  1. 沃云平台超融合架构,解决云平台存储扩展性、性能瓶颈的问题;
  2. SmartX ZBS 多维数据保护技术确保数据可靠性和业务连续性;
  3. 相比传统和开源的方案,SmartX支撑的沃云平台,运维更简单,IT 更敏捷,满足了业务环境对IT系统灵活性的需求,缩短新业务系统上线时间;
  4. SmartX + OpenStack超融合云平台按需购买、无额外的存储服务器开销,SmartX ZBS占用极少的计算资源,最大化降低总体成本;
  5. SmartX + OpenStack超融合云平台统一了所有服务器的配置,简化了采购流程,降低了运维复杂度。

目前联通沃云超融合架构已为政企客户提供了高性能、高可靠的服务。沃云实现主机和存储资源的一体化整合,主机和存储资源的共享利用,有效提高了 IT 资源利用效率、减少投资,也有利于降低管理的复杂程度,大大降低了管理、维护成本及能源消耗。

超融合架构中的性能一致性、问题跟踪调试和分析诊断

超融合架构中,集群规模较大后,网络、硬盘、服务器发生故障的概率随之增大,对于如何保证系统中的性能一致性?王弘毅认为,构建可靠系统有两种设计哲学:一种是保证系统里每一个组件都是极度可靠的,这样最终组成的整体也可能有较高的可靠性和可用性,并保证性能的一致性,典型代表是 IBM 大型机;另一种是采用一般的组件,并承认每一个组件都有较高的故障概率,通过组件的冗余并设计实现发生故障后的错误恢复机制来确保高可靠、高可用和性能方面的一致性,典型代表是 Google 的 GFS。超融合架构是第二种设计哲学的工程实践,SmartX通过数据副本冗余、I/O 路径重定向、智能数据恢复等机制,确保存储的可用性和性能的一致性。

超融合架构最大的特点是水平扩展(scale-out),通过增加节点的方式来升级性能和容量。超融合架构的分布式存储不同于传统集中共享式存储(SAN/NAS),性能不受限于存储控制器,容量与性能同时扩展。超融合架构下采用的无中心的分布式架构,每台服务器都承担存储控制器的角色,每一次扩展其实都是同时扩展了存储服务器和存储空间。Scale-Out 作为超融合架构的先天优势,刚好为数据中心提供了更好的架构和存储方案,满足性能要求。

超融合架构内部的软件复杂性很高,虽然超融合架构简化了IT架构,极大降低了数据中心设计的复杂性,但是软件定义的存储如果出现故障,对于问题的跟踪调试和分析诊断,市面上各家超融合厂商的解决之道也各不相同。对于SmartX来说, 核心数据层面的实现没有使用任何开源的软件,而是自主实现,并采用了严格的各类测试才交付给用户,出现问题,由于所有的关键代码都是自己维护,修补 Bug、性能调优、定制开发等简单可控。

另外,直接在开源软件上构建的超融合产品,由于code base 极其庞大,软件模块错综复杂,社区大多以功能优先而不是稳定性优先,不经过大的整改,基本达不到产品交付的质量而且后续发生问题故障也无法做到快速响应。

硬件和网络等的革命性发展推动超融合落地

作为SmartX联合创始人兼产品总监王弘毅坦言,“如果没有商业市场,硬件没有发展到今天这种技术,他和其他几位创始人有可能还在研究室里做研究员”。

那么超融合这样一个很前沿的技术之所以能够火起来,他总结下来主要有几方面原因:首先是业务需求的驱动,当下用户需要处理庞大的数据量,需要快速的业务实时响应能力;其次,硬件的发展,很多以前专用的存储硬件,已经可以通过软件在CPU上运算解决;还有固态硬盘的随机读写能力是普通硬盘的10倍,甚至上百倍,上千倍,固态硬盘是存储热数据的一个介质趋势;随着万兆网络,Infiniband的普及为分布式存储提供了更好的传输介质。这些通用性硬件的发展,使得用户可以很轻松地获得一个满足性能要求的硬件配置,而通过安装SmartX软件就可以获得性能和扩展性俱佳的存储服务。

结语

随着超融合架构不断被企业接受,SmartX将类似谷歌等互联网公司的数据中心架构带到国内企业,打磨出一个兼具创新性和实用性的系统。联通沃云新一代数据中心的完美打造,将给国内正在进行超融合改造的企业带来重要的参考价值。

责编:魏伟,搜索微信“k15751091376”加入容器和微服务技术群和专家面对面探讨技术。

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