擺脫「聚合式」架構束縛，提供「非聚合式」架構運用彈性──超融合架構2.0的興起

憑藉具有部署、擴充與管理便利的優勢，超融合基礎架構（Hyper-converged infrastructure，HCI）產品，自2010年代初期問世以來，短短幾年之內的時間，便快速成長為企業資料中心基礎設施的主流形式，而且，也是在公有雲風潮席捲全球企業IT架構之下，少數仍能維持成長的地端（On Premise）IT基礎設施產品類型。

不過，隨著超融合系統應用的擴大與普及，HCI應用概念本身潛藏的制約也隨之凸顯，而在近2、3年促使這個領域的兩大領導者——Nutanix與VMware，陸續引進一系列堪稱「解構」或「顛覆」既有超融合應用概念的重要轉變，一反超融合應用最基本的「結合運算與儲存資源」概念，允許將運算與儲存單元分離運用，藉此獲得更大的擴展靈活性，以及資源的使用彈性，也能更適切地因應用戶環境需求。

超融合架構的3大優勢與3大制約

以技術性質而言，超融合基礎架構可說是「融合式基礎架構」（Converged infrastructure，CI）這個大領域的一員，共通特色是將IT基礎架構所需的運算、儲存、網路等軟、硬體資源，整合在一個預先完成組裝、測試與調校的套件中，藉此加速用戶端的部署速度。

而超融合基礎架構之所以能從融合式基礎架構領域脫穎而出，主要原因是提供「更深度」的部署架構「融合」，透過將運算與儲存資源結合在「一個機箱」的產品形態，從而帶來部署、擴充與管理便利性的優勢。

如同我們前幾年超融合架構報導介紹的，HCI的基本作法，是將提供運算資源管理能力的Hypervisor虛擬化平臺，以及能夠提供儲存空間管理的儲存叢集平臺，結合在同一臺x86伺服器主機上，成為預先完成組裝、測試與調校的超融合機箱套件。

因而超融合基礎架構的每臺機箱，就是同時含有運算與儲存資源的標準化「積木（Build Block）」單元，之後，再透過Hypervisor與儲存平臺提供的叢集功能，可如同堆疊積木般，將多臺超融合機箱組成具備高可用性的叢集。

從部署便利性來看，超融合的優勢在於：只需將幾臺這種預先完成組裝與測試的標準化機箱節點安裝到用戶環境，就能提供IT應用環境所需的運算、儲存空間等基礎架構需求。

以擴展性而言，超融合的優勢則在於：透過標準化機箱節點與叢集架構，促使超融合系統的規模擴充變得十分簡單，因為企業與組織只要將更多機箱節點加入超融合系統的叢集，就能擴展整個系統的效能、容量與可用性。

用戶可以視需求，組成最小僅2、3臺節點，最大到數十臺以至數百臺節點的叢集環境，適應從邊緣環境到大規模資料中心的基礎設施需求。

與此同時，用戶只需透過單一平臺，就能管理整個叢集的運算與儲存資源，這便是超融合的管理層面優勢。

相較於傳統IT基礎設施的3層式架構——VM／運算伺服器∕SAN儲存設備，超融合架構可以提供更為簡便、迅速的建置方式，打造出用戶需要的IT基礎應用環境，而且，也十分易於進行擴充與管理。

然而，隨著超融合架構應用的方式與領域逐漸擴大，原本賴以成功在企業IT廣泛應用的特性——運算與儲存資源結合在「一個機箱」，由於同時結合運算與儲存資源，雖然帶來部署與擴展的高度便利性，卻連帶產生一系列副作用，成為制約此種架構發展的最大桎梏。

運算與儲存負載間的互相干擾

在超融合系統的軟體堆疊中，上層的Hypervisor平臺，與底層的叢集儲存平臺，都是使用相同的叢集節點硬體來運行，導致運算與儲存兩種工作負載，互相影響彼此的資源使用。

這種狀況影響了HCI整體系統的效能，也不利於某些應用程式的軟體授權計算——某些軟體要求用戶以叢集中所有實體處理器數量來計費，但是，在超融合架構下，儲存叢集也會耗用一部分的處理器資源，而且這些資源並不能用於其他工作負載，卻仍然計入軟體授權，形成成本的浪費。

資源擴充受到「對稱式」架構的限制

在超融合架構下，運算與儲存資源的擴展是「對稱」或者說是「線性」的，換言之，每增加一個節點，運算與儲存資源便會同時增加。

問題在於，用戶實際環境的擴充需求，往往是「不對稱」或「非線性」的，有時只需要儲存空間，有時只需要運算資源。

然而，受限於超融合架構，無論用戶需求增加或減少，若要大幅擴充或調整規模時，都只能以一整臺同時含有運算與儲存資源的節點為單位，用戶將會被迫購入不需要的硬體資源與軟體授權，無法精確對應需求，不僅造成浪費，也缺乏靈活性。

儲存資源只能供內部使用

超融合系統自身便包含了IT基礎環境所需的運算與儲存資源，不假外求，但資源也只能供超融合系統自身使用，特別是作為核心的儲存叢集資源，只能為超融合系統上層的Hypervisor使用，即便儲存資源存在富餘，也無法將這些未使用的儲存空間轉給超融合以外的其他系統使用，導致無法有效利用閒置的資源，影響到整體資源利用率。

徹底解開超融合架構的束縛：「非聚合式」超融合架構的誕生

在超融合系統「運算與儲存合一」架構的背後，潛藏著運算與儲存負載間的相互干擾、資源擴充缺乏靈活性，並影響資源利用率等問題。而隨著用戶部署規模的擴大，超融合架構潛藏的這些問題，也將隨之放大。

在超融合架構的這些制約中，儲存資源只能供內部使用的問題，已經能透過外接掛載的方式獲得解決，用戶可以透過iSCSI，或是NFS、SMB等協定，將超融合叢集的儲存空間，分享給外部設備使用，大幅提高了超融合系統的資源運用彈性。

另一方面，超融合廠也商能透過不同規格的節點硬體搭配，為用戶提供多種應用取向的節點選項，例如擁有較高處理器規格、並搭載了GPU卡的高效能型節點，或是擁有較大儲存空間的高容量型節點，還有採用全快閃組態的高I/O效能行節點等，為用戶提供不同取向的叢集組態選擇，一定程度改善了擴展彈性。用戶能透過結合不同規格取向的超融合節點硬體，調整超融合叢集的運算與儲存資源比重，一定程度的緩解超融合架構的擴充靈活性問題。

然而，這些不同規格取向的節點，本質上，依然是「運算+儲存合一」的超融合型態，因而也仍然存在著超融合架構的先天局限，依然存在運算與儲存負載相互干擾問題，用戶也還是無法「單獨」擴充運算或儲存資源，還是會購入不需要資源的問題。

要克服超融合架構因「運算+儲存合一」組態所帶來的限制，解決辦法便是拆解「運算+儲存合一」的應用型態，也就是將運算節點與儲存節點彼此分離，對於既有超融合架構在效能、擴展靈活性與資源利用率等方面的種種問題，希望能藉此一舉克服。

只要分離了運算與儲存節點，運算負載與儲存負載自然便不會彼此干擾，有利於效能的發揮；與此同時，運算節點與儲存節點也能各自獨立地擴展，不再彼此綑綁，提高了擴充靈活性；最後，獨立的儲存節點也能獨立運用，拓展了資源應用面向。

在 HCI應用的早先時期，已經有少數超融合平臺，能夠提供一定程度的非對稱擴充性，例如Cisco HyperFlex，以及Pivot3 Acuity等。更進一步，在2016到2020年間，市場上出現徹底分離運算與儲存節點的新形態超融合產品，其中不只有新創廠商，也有老牌大廠，較具代表性的產品，有Datrium的DVX、Dell 的PowerFlex、NetApp的HCI、HPE的HCI等。為了與過去的超融合架構區隔，一些廠商把這種新架構稱為「非聚合式超融合」（Disaggregated HCI），儼然在超融合產品領域形成新的類別。

基本上，「非聚合式超融合」產品，是由運行Hypervisor平臺的獨立運算節點，搭配運行儲存叢集軟體平臺的獨立的儲存節點組成。在軟體平臺方面，多數廠商都是以自身的叢集儲存軟體平臺，來搭配VMware ESXi。

例如，HPE的dHCI（目前改稱Alletra Disaggregated HCI），其運作的架構，是由Nimble儲存陣列擔任儲存單元，搭配作為運算單元、運行VMware vSphere與vCenter軟體平臺DL380伺服器組成。NetApp HCI則是由運行VMware vSphere的運算節點，搭配SolidFire Element儲存平臺的儲存節點。

對於這些「非聚合式超融合」產品來說，由於運算與儲存負載是分別由不同的節點硬體負責，自然也沒有互相干擾的問題。而且由於運算與儲存節點各自獨立，因而也沒有對稱式擴充的限制，用戶可以單獨增加運算或儲存節點，擴展靈活性更高。代價則是部署與管理複雜性略為提高，用戶必須管理更多形式的節點硬體。

超融合架構1.0 vs. 超融合架構2.0

相較於只能使用標準超融合節點的「超融合架構1.0」，「超融合架構2.0」的特色在於引進了「非聚合式」部署能力，既能使用標準的超融合節點，也能使用純運算節點，或是純儲存節點，兼顧兩種部署形態的優點，可視情況採取對稱式或非對稱式的資源擴充。

結合「非聚合式」架構的主流超融合平臺

儘管「非聚合式超融合」問世的時間仍相當短，還不足以動搖既有超融合產品的地位，作為這類型產品創始者之一的NetApp HCI，已於2020年初退出市場，但它們的出現，確實直指既有超融合架構的不足，對市場形成壓力，促使超融合領域發生轉變，最顯著的證據，便是超融合平臺2大領導者VMware與Nutanix，都在近期跟隨這股趨勢而引進「非聚合式」架構。

近乎壟斷超融合市場的2大軟體平臺——VMware的vSAN與Nutanix的AOS，都在這2、3年陸續透過一系列更新，讓自身平臺也能支援「非聚合式」架構的部署型態，例如VMware的HCI Mesh功能，Nutanix的純運算節點（Compute Only Node），以及純儲存節點（Storage Only Node）功能等。類似的，在超融合產品品牌位居領先的Dell，也為其主力超融合產品VxRail導入「非聚合式」部署型態，新增純運算功能的VxRail dynamic節點，還允許VxRail dynamic節點能整合外部儲存設備空間，提供較原有超融合架構更靈活的擴展與部署組態選擇。

以聚合式架構結合非聚合式架構，提供最大部署彈性

當VMware與Nutanix先後引進「非聚合式」架構後，IT業界有些人表示，此舉形同否定超融合架構的價值，顯得先前追捧HCI的人如同笨蛋。

但我們並不如此認為，超融合架構過去在幫助整併設備、簡化部署與管理方面的作用，是貨真價實的，並不因為「非聚合式」架構出現而失去價值。但這個架構的確有些限制，存在著難以妥善對應複雜環境的問題，而後續浮上檯面的「非聚合式」架構便能作為輔助，幫助超融合架構擺脫原有的局限。

更進一步來看，VMware與Nutanix等2大平臺雖然引進了非聚合式架構部署能力，但也沒有放棄原本的超融合架構，這兩種架構之間並不是取代關係，而是相輔相成。將超融合與非聚合式超融合這兩種部署型態，結合在同一個平臺後，能夠兼顧兩種架構的長處，為用戶提供最大的部署彈性。

結合了運算與儲存資源的標準超融合架構，擁有最高的設備集縮比，與較低的部署門檻，只需較少的硬體就能滿足應用環境需求，採購與管理都較為簡便，能讓用戶以較小的代價與最快的速度，完成基本應用環境的建置。

而當用戶環境隨著成長而逐漸複雜，非聚合式架構能提供更靈活的部署，與更高的效能利用率，讓用戶視應用環境的變化，適切地擴展需要的資源。

事實上，在VMware與Nutanix這兩大平臺之前，就已經有廠商推出了可兼用於傳統的聚合式超融合，與「非聚合式超融合」部署架構的產品，例如Dell 的PowerFlex便是其中之一。

基本上，PowerFlex可視用戶需求，採取與Hypervisor結合的超融合式部署，或以裸機部署為獨立的儲存單元，然後搭配獨立的Hypervisor主機，構成非聚合式的部署架構。此外，它還允許將聚合式與非聚合式等2種部署型態的節點，混合在同一個叢集中，為用戶提供最大的彈性。

我們預測，這種同時允許聚合式與非聚合式部署的能力，很快就會成為超融合領域的主流型態。

超融合應用進入新階段

隨著VMware與Nutanix這2大超融合架構領導者，都陸續支援非聚合式架構後，也意味著超融合領域已發生徹底的「質變」，朝向「去融合」（de-Converges）的方向發展。

因此，過去10年來的既定觀念：「超融合架構＝運算+儲存合一」，已不再適用，因為現今的超融合平臺，已能同時允許運算+儲存合一的標準超融合架構，與分離了運算與儲存節的非聚合超融合架構，讓兩種部署形態同時並存，藉此大幅擴展對各式不同用戶環境的適應性，也能進一步延續這類型產品在企業IT市場上的生命力。

因此我們或許也可將這種新一代的超融合平臺，視為「超融合架構2.0」，象徵這個領域進入了全新的發展階段。

Nutanix的非聚合式部署架構
身為超融合架構主要創始者與領導者的Nutanix，近期開始透過新增純運算節點（Compute Only Node）與純儲存節點（Storage Only Node）等2種新節點類型，提供了分解運算與儲存單元的非聚合式部署能力。圖片來源／Nutanix

VMware的非聚合式部署架構
目前超融合領域市占率最高的VMware vSAN平臺，也透過後續改版而加入的HCI Mesh功能，提供了分離運算與儲存單元的非聚合式部署架構，可建立只有運算功能的叢集，然後由外部的vSAN叢集提供datastore儲存空間。圖片來源／VMware