超融合架构概念
超融合架构是将计算资源和存储资源整合到同一套单元设备如x86服务器中，通过在物理服务器上运行虚拟化软件，在虚拟化软件上运行分布式存储服务供虚拟机使用。
分布式存储可以运行在虚拟化软件上的虚拟机里也可以是与虚拟化软件整合的模块，除了虚拟化计算和存储，超融合架构还可以整合网络以及其它更多的平台和服务，将计算、网络和存储都集成在一个设备内，将计算资源与存储资源相融合，每个节点同时兼有提供计算资源与存储资源的角色，也就是“Infrastructure in a box”的理念，即“一箱即云”，是实现软件定义数据中心的终极技术途径。
超融合与传统架构的区别
图 传统SAN存储结构
上图为传统SAN存储结构，每台服务器每秒钟都在往存储的磁盘上写入和读出大量的数据，全球的IT数据每年在以40%的速度增加中，这就意味着服务器和磁盘的数据交互越来越多，数据存取速度要求很快，如何保证上层越来越多的虚拟机同时对下面的磁盘读写数据速度不受限制，光靠越来越快、核数越来越多的CPU是不够的，瓶颈在于传统存储的硬盘太慢了，CPU大部分计算能力都空闲或者说在等待存储数据传输过来。传统存储容量和性能不具备和上层众多虚拟机可扩展的计算能力相匹配，不能满足众多虚拟机同时对磁盘大量数据交互的需求，传统SAN存储遭遇I/O瓶颈，会严重影响到上层服务器业务应用的体验。
而超融合架构不用把数据从存储端取出来，然后通过网络传输到计算端，而是将计算直接分发到存储上运行，将计算作为传输单元进行传输，这样大量的存储数据都是本地访问，不需要再跨网络传输了，自然访问速度很快。于是自然而然地，“计算”和“存储”融合在了一个服务器上，这里也可以看到超融合架构的一个优势就是，本地访问数据，不必跨网络。
图 超融合架构
超融合架构通过完全去掉传统存储，利用分布式文件系统来提供不可限量的性能和容量，在这个基础上，甚至全部使用闪存来构建Cache，再通过Cache进行加速。因此，超融合架构不是为了让单台服务器的存储飞快，而是为了让每增加一台服务器，存储的性能就有线性的提升，这样的存储结构才不限制有大量数据交互的业务运行，并保证业务体验具有良好的效果。
超融合能改变什么
物联网、数字经济等的快速发展使得超千亿连接成为现实，各个行业都在不断顺应信息技术发展，也同时利用信息技术发展驱动业务的变革。在传统的领域，如：IT应用、计费、业务应用、网络建设等方面，新时期的发展需求在新技术、新形势的挑战下正逐渐趋向高效、开放、灵活的体系架构。
传统IT基础设施建设在新需求下捉襟见肘，特别是在IT能力的核心提供者数据中心领域，传统IT建设的问题日渐严重，成为运营商业务运营及业务革新中最亟待解决的问题。
首先是传统IT系统内生的复杂性，基础架构的每个部分都很复杂，包括购买、安装、维护等流程都异常繁琐。其次，传统“烟囱式”建设造成低效孤岛，每个业务系统的建设都很专业,管理的封闭性使得每个系统都需要专门的团队维护。再次，也是传统“烟囱式”纵向结构引申而来的问题，就是对未来扩展的无法预知而带来的扩容难题。最后，是直接制约运营商业务创新的关键问题，难以适应新业务，传统的IT基础架构难以匹配新业务发展过程中应用快速发展的周期、大量数据交互的需求、需求扩展、成本控制等多方面需求。这些都是运营商IT支撑架构升级转型中必须要解决的问题，也正是超融合系统所能提供的核心能力所在。
超融合架构使用场景
首先，在有云计算和云存储的地方。在云计算和云存储业务领域，承载着大量的业务系统，系统之间及系统和外部系统的数据交互非常频繁，若果以超融合架构为基础来建设的化，将大大加快数据交互速度及提升用户的业务体验，同时以超融合架构为基础的一体机可直接作为一个小型数据中心使用，用户不用再额外购买计算存储等硬件设备，直接开箱即用，快速部署相应业务。
其次，服务器虚拟化及桌面虚拟化业务领域。利用超融合架构可以改变传统IT模式，可以给运营商、中小企业、政府、学校等相关行业直接简单快速使用虚拟化技术，实现真正“一步上云”。
最后，在大数据及智慧行业应用方面。对于视频业务、医疗业务及运营商的用户数据分析等大数据存储和处理需求比较高的行业，可以用超融合的分布式存储系统替代原来的集中式存储，可提高数据传输速率，所有存储节点访问性能将很快提升，并且系统易于扩展； 可直接使用超融合技术快速搭建智慧城市基础平台，帮助政府、园区等加快智慧城市、智慧园区的建设步伐。
由此可见，超融合架构可以充分满足运营商各种业务应用的苛刻要求，可以帮助其优化IT系统性能、提升运营效率、节约建设及管理成本。
运营商it支撑系统发展现状
经过多年的建设、发展和变革，运营商已经建成了较为完善的管理支撑系统（MSS）、业务运营支撑系统（BSS）、网络运维支撑系统（OSS）等IT支撑系统，长期以来，运营商it支撑系统的建设管理仍然参照通信网络工程的模式，而对于it 支撑系统建设的特殊性未给予充分关注。运营商的大多数IT系统建设目前仍然采用的是一套系统一套架构、多硬件支撑一套软件系统的传统信息系统模式，如：有些系统使用Unix小型机做数据库服务器，采用双机热备架构，用Linux服务器做应用服务器，用专业的磁盘阵列做存储介质，服务器和磁盘阵列之间用ＳＡＮ模式链接，还有的系统数据库服务与应用服务在部署同一台主机上，采用MySql等小型数据库，数据存储也在本地磁盘上。
如：运营商的BSS系统，其功能模块越来越多，比如其中的计费及结算系统采用的是传统的双机热备后面挂载磁盘阵列，搭载小型数据库，而营业账务系统又采用的是另外的架构搭载另外的类型的数据库。还有的是OSS系统逐步过渡到私有云架构，而其他的MSS、BSS等还是老的物理机模式。由于各个系统架构各不相同，很难顺利上线新的平台、加载新的应用。导致现在采用想上什么平台或者应用时就另外再建设一套新的软硬系统，新旧系统之间采用接口传送数据，这样以来，运营商的it支撑系统越来越庞大，架构变得日益复杂。
新时期运营商it系统建设的新需求
过去，运营商在it系统建设中，不同的应用通常会采用不同的架构来实现计算和数据的存储，如：采用高性能计算集群架构解决相关应用的计算瓶颈，采用云计算架构作为呼叫中心弹性灵活的配置，对于数据安全保密要求很高的系统，采用传统的物理机搭载磁盘阵列的架构。
如今，首先，随着云计算、大数据、移动互联网等新兴信息技术的快速发展以及高清视频、大数据、物联网等各种新业务的规模落地应用，这些业务具有大量的数据要存入运营商的it支撑系统中，同时也要从it系统中读取大量的数据，这使得it系统的存储磁盘每秒钟具有大量的数据传送，这些大量数据的读写速度将受到传统存储架构I/O性能的严重掣肘；其次，随着业务的扩展，存储资源的扩容不能匹配计算资源扩容，这将严重影响业务的快速发展；最后，各it系统“烟囱式”建设，存在大量信息孤岛，数据资源无法共享。各it系统各自建设服务器和存储等硬件设备，资源的总体利用效率较低，也导致运营商的it支撑系统架构越来越复杂。现行的it支撑系统架构已不能适应新的业务需求的矛盾日益凸显。
运营商it系统向超融合架构迁移分析
首先，传统的it系统向超融合架构迁移。对于有些it系统采用物理服务器挂载单独磁盘阵列的，这种架构估计占大多数，这些系统不宜全部推倒，采用超融合架构重新建设。首先要采用虚拟化的技术，将服务器和磁盘虚拟化后，将应用平均分布在各个服务器之内，利用千兆或者万兆以太网组网，使用光纤通道技术做存储通道，将服务器变为超融合节点，使用内置存储变为分布式虚拟化存储池，按需分配使用，为各节点提供存储空间。这种形式容易操作，性能也不会受到影响。
其次，对于采用私有云架构建设的it系统迁移。这种架构已经有计算资源池、存储资源池及网络资源池，但各资源相对独立，当系统规模扩大时，存储容量和性能的水平扩展成为主要性能瓶颈，可以利用和原私有云系统兼容的虚拟化技术，将现有架构向软件定义存储架构演进。这种软件定义的数据中心本身就是一种超融合的架构，可用集成系统，即时可用全面的集成计算、网络、存储等it系统。
第三，对于运营商的大数据系统、高清视频、物联网、医疗系统等有大量数据存储及交换的系统，建议优先采用超融合架构构建，可实现数据的快速存储、读取，能有效提升用户的业务体验效果。
最后，不适合采用超融合架构的系统。超融合架构并非万能，由于它基于虚拟化技术，所以，虚拟化技术无法使用的场景，也不建议向超融合架构迁移。如：运行在有些小型机中的应用，因其软件系统与硬件有密切的关系，不可贸然的向超融合架构迁移，还有的如：渲染、特殊的加密设备等这些应用对物理硬件有特殊的需求，也不适合向超融合架构迁移。
运营商it支撑系统经过长期的建设、变革，功能繁多、结构复杂，各个系统数据量成几何级增长，数据交互量日益增大，如果采用虚拟化技术，特别是超融合架构来建设，可现实业务快速上线、弹性部署、存储灵活扩展，系统化的统一管理，能有效降低TCO，快速提升SLA质量。
作者系：联通西安研究院 席晓 
