软件定义超融合系统在信息化建设中的应用

　　摘要：从互联网到数据中心再到移动设备，IT已成为推动现代经济快速发展的基础架构。一直以来都将基础设施看作是硬件，现在可能需要重新考虑这个问题了。作为院校，信息化管理人员少、后续资金投入少。由于信息化、智慧校园建设的需要，信息化在以信息中心为运营维护单位、多套业务系统及智慧校园不断推进深入的同时，来满足服务器计算资源的庞大消耗以及存储需求的不断激增。出于投资保护、原有设备利旧以及全校生产、测试环境的统一管理和调配等综合考虑，必须针对数据中心重新进行设计和布局。超融合的出现给数据中心建设带来了革命性的变化，使传统PaaS层硬件基础架构的方式发生了根本的变化：由原先的存储、服务器及交换等设备的堆叠到软件定义的存储、网络、计算服务的超融合节点。软件的崛起，逐渐成为现有数据中心真正的终结者。
　　关键词：超融合；软件定义；数据中心
　　中图分类号：TP393文献标志码：A文章编号：1008-1739（2019）06-62-5

　　0引言
　　传统IAAS层提出的所需资源能够实现动态化和自动化：要以一种便于使用的服务来提供，而不是以传统IT项目来提供。这种转变正在计算领域以一种势不可挡的势头顺利推进。通过服务器虚拟化替代服务器硬件被看做转型的第一步。这种方法提供了新的、更加强大和灵活的方式来利用和优化数据中心的资源[1]。
　　同时，数据中心存储亦面临多重挑战。首当其冲的是如何在满足不断激增的应用和存储需求的同时，满足客户的SLA。其次，存储厂家的兼容性和封闭性是故障排除的关键，通常需要资深管理人员的支持。再次，如何花费更少的时间，使用更少的成本来满足业务部门的SLA需要，在满足策略控制的前提下，简化和自动化管理流程，并确保服务在线和流畅，成为信息主管部门在存储领域的关注点[2]。
　　1软件定义超融合系统存储设计
　　信息化的迅猛发展，计算及存储资源呈几何级爆发式增长，大家都在被迫寻找能够以较少的成本获得更多计算和存储资源的方法。在降低人力成本支出的同时，对各种设备解耦合，以防被设备厂家捆绑。追求以极小的代价来管理更多的设备[3]。
　　软件定义数据中心超融合的存储旨在通过主机与底层硬件集成并对其进行抽象化处理的软件层，实现存储服务和服务级别协议的自动化。所有一切都需要通过软件进行资源的调度和再配置。既可以动态满足虚拟机存储要求，无需按照传统方式重新配置存储区域或卷，也可使虚拟机不去关注底层存储的挂载和配置，专注于存储的使用[4]。
　　2在信息化建设中的应用
　　2.1传统数据中心存储架构面临的问题
　　随着智慧校园等信息化应用建设的不断深入，所需的计算及存储资源不断被要求置留，一方面为承载信息化服务所需的基础软硬件种类与数量不断增加，复杂度也随硬件堆叠层数的增加呈几何级增加；另一方面，数据中心内软硬件的运行情况和学校各部门业务的捆绑越来越紧密，数据中心软硬件的运行和使用直接影响业务的开展，同时对学校数据中心的安全、运营和维护管理提出的要求也越高[5]。
　　早期，学校应用系统的上线运行基本都沿用传统服务器+应用+外挂存储的方式解决[6]。通过不断地购买服务器和存储来解决不同应用的上线问题，导致计算资源严重浪费，存储资源重复投入，设备耦合度越来越高。而多种品牌、多型号的节点部署方式也给业务的连续性和稳定性带来了很大的不确定性。机房内设备的繁杂性、多头管理性、分散性和无序性，导致管理成本不断提高，管理人员疲于各种操作和调整，效率低下[7]。
　　同时，集中存储在扩容时可能面临被存储硬件厂商绑架，丧失议价能力情况。总结得出数据中心面临的主要问题有：①计算资源利用率低，资源重复投资；②统一运维管理压力大；③存储资源利用率低，无法水平或垂直扩展，扩容受制于前期硬件厂家[8]；④存储无法随应用SLA调整；⑤总体拥有成本居高不下[9]。
　　一方面是指数级上涨的需求，另一方面是使用管理问题呈现出巨大的压力。如何将压力转换为解决问题的动力，必然导致新技术的产生。软件定义的数据中心超融合系统，即所有的基础设施都被虚拟化，并以服务的形式提供，对数据中心的控制完全由软件自动化完成，能够完全和硬件融合[10]。
　　软件定义的数据中心超融合系统改变了传统数据中心的运行和管理模式。数据中心已经转由运行在基于x86服务器的虚拟化软件管理，这种转变提供了极大的灵活性和控制性，同时提高了效率，使数据中心从各厂家的紧耦合中解脱出来，大大降低了成本。软件定义数据中心最关键的组成部分是计算、网络和存储。
　　计算虚拟化已经非常成熟和广泛，而存储虚拟化相对于软件定义的数据中心则稍显滞后。VMware，Nutanix，Citrix以及华为等在服务器级别先进的技术正在促成一种新的存储模式———软件定义的存储（SDS）。
　　在控制层面和数据层面进行虚拟化是SDS的核心原则，通过软件并基于x86服务器平台的虚拟化层来交付存储资源是SDS的另外一个核心原则。同时，外接存储仍然在企业存储资源中扮演非常重要的角色。所以，把服务器直连存储和汇聚在虚拟化层的外接存储结合，建立一种可扩展、高性能且高可靠的存储架构，可以获得最高的性价比，这将轻松解决困扰数据中心及信息化管理人员面临的扩容和异构問题[10]。
　　不仅如此，软件定义数据中心计算资源的自由调配———可热添加和删除CPU资源；存储管理的简化———按虚机的存储管理和基于策略的存储自动化；降低拥有成本———自由选择存储选项（SAN，NAS，DAS），提高存储的效率和敏捷性；端到端的SLA交付———虚拟化管理程序存储抽象化，可独特地匹配虚拟机要求与硬件功能。这些都为软件定义数据中心的落地提供可期的前景[11]。

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