【重新定義超融合架構，拓展全新應用型態】非典型超融合產品崛起

在2011年以前，還未出現「超融合基礎架構」，這個詞其實是結合「超融合」與「基礎架構」兩個單詞而成的全新IT名詞。

「基礎架構（Infrastructure）」一詞，指的是為IT環境提供運算、儲存、網路等基礎設施服務的硬體與軟體總合。至於「超融合」，則是在「融合式基礎架構」（Converged Infrastructure）一詞冠上Hyper而成，也就是比融合式架構更進一步的「融合」。

所謂融合式架構，指的是將IT環境需要的基礎設施元件，包括伺服器、網路、儲存等硬體單元，搭配VMware之類的虛擬化軟體平臺，整合成為一個預先完成組裝、測試與調校的整包式套件出售，便於用戶端快速部署。

至於超融合架構的「超」之所在，則是進一步將伺服器運算單元與儲存單元融合一個機箱中，也就是「Infrastructure in a box」的概念。

超融合系統的標準型態，是ㄧ個包含了運算與儲存資源的標準化節點機箱，擴充時，則是透過堆疊更多這種標準化節點機箱來組成叢集，從而得到更大的運算能力與儲存空間，用戶則透過虛擬化平臺與儲存叢集軟體，來運用超融合系統的資源。所以超融合系統也具備這4個特性：

● 軟體定義化：透過虛擬化平臺軟體來運用硬體資源，用戶需要的運算資源是透過Hypervisor以VM的型式來提供，儲存資源亦是透過與Hypervisor結合的分散式檔案系統來提供給VM使用，無論運算資源還是儲存資源都是「軟體定義化」的，硬體部份只是一臺普通的通用硬體伺服器，用戶使用的VM與儲存空間完全依靠Hypervisor等軟體所建構，隔絕了用戶與底層的物理設備。

● 叢集化：透過叢集架構，跨多個節點進行資料分散與多副本複製，來提供系統擴展與資料保護能力。

● 運算與儲存合一的硬體：超融合系統的運算與儲存單元，在實體上是合一的，是由同一臺伺服器硬體來提供。

● 對稱的擴充能力：超融合系統在擴充時，運算與儲存資源的配置與擴充是對稱的。每增加一臺節點，就相對應地增加一定比例的運算能力與儲存空間。

透過這4項特性，讓超融合系統擁有易於建置、部署與管理，以及Web-Scale等級擴展能力等效益，但同時也各自在效能管理、部署門檻與擴充靈活性等方面，帶來了不同的限制，於是為了打破這些限制，開始有一些廠商推出不同於標準型態的超融合產品。

【減輕主機運算負擔】非軟體定義的超融合產品

內含專屬硬體的HPE SimpliVity超融合平臺

HPE SimpliVity一反典型超融合系統的純粹軟體定義形態，在伺服器主機上配置了RAID卡與專屬加速卡，利用RAID卡可為每臺節點提供基本的資料保護，無須完全依靠叢集；加速卡則用於執行壓縮與重複資料刪除運算，可顯著減輕主機的儲存應用負載。

如Nutanix等標準的超融合伺服器產品，都是純粹的軟體定義型式，硬體元件只有伺服器本身的處理器、記憶體，以及搭載的硬碟、SSD與網路卡，連RAID卡都不配置，完全依靠系統軟體來實現運算、儲存管理，以及資料保護功能。

但剛併入HPE旗下的SimpliVity，卻一反前述超融合系統的標準型態，引進了專屬的硬體元件。

軟體定義的優勢，是可擺脫特定硬體的依賴，只需使用一般的伺服器硬體，透過軟體的驅動與管理，便能滿足不同面向的需求。但對於超融合伺服器來說，軟體定義化也造成不同運算負載混雜，效能管理不易的副作用。

無論是上層VM的運算負載，還是底層儲存叢集的儲存相關運算負載，都同樣由超融合系統的伺服器主機承擔，這種架構雖然同時結合了運算與儲存服務，但也造成兩種服務互搶資源的問題。

考慮到許多進階儲存資料服務的運算負載相當大，特別是近來開始普及的即時壓縮與重複資料刪除功能，一旦啟用這些儲存功能時，將會顯著衝擊到上層VM可用的運算資源。

另一方面，對於標準的超融合系統來說，由於個別節點沒有RAID卡，完全依靠跨節點間的多副本資料複製機制，來提供資料保護能力。這雖然可以避免傳統RAID的重建時間過長問題，並幫助擴大系統規模，但多數用戶仍習慣在底層能有RAID架構，來提供基本的資料保護。

而SimpliVity引進專屬硬體的目的，正是為了解決底層儲存應用負載的問題，並藉由保留RAID卡，來幫助提高可用性。

SimpliVity的OmniStack平臺，每一臺節點都擁有RAID卡與專屬加速卡的配置，RAID卡可為每臺伺服器提供基本資料保護，至於加速卡則是用於執行壓縮與重複資料刪除運算作業，因而能有效減輕伺服器主機的負擔，但這樣的配置，也讓OmniStack平臺偏離了典型超融合系統的純粹軟體定義形態，成了部分依賴特定硬體的形態。

【追求更寬廣的擴充彈性】提供非對稱式擴充的產品

透過「運算-儲存合一」，以及「對稱的擴充能力」這2個特性，讓超融合系統的擴充變得十分簡單，當資源不夠時，只須堆疊更多節點即可。

不過這樣的特性，在許多時候卻也帶來不便，用戶有時只是需要更多儲存空間，卻也被迫買進一整臺節點機箱，然而這臺節點所帶來的額外的運算能力，是用戶不需要的。

一般超融合系統供應商，大多是提供幾種不同用途與性能取向的節點款式，來設法提高擴充搭配的彈性，有些節點款式著重於提供大儲存容量，另ㄧ些款式則著重提供高I/O效能或高運算效能等，但即使如此，仍沒有擺脫「運算與儲存合一」與「對稱性擴充」這兩個基本特性的制約，擴充時仍是以一整臺包含了運算能力與儲存空間的節點為單位。然而用戶有時候只是需要額外儲存空間，有時候則只需要額外運算能力，但仍被迫購入他們不需要的資源。

面對這樣的不便，一些廠商試圖打破超融合系統的常規，例如Cisco的HyperFlex，以及Pivot3的Acuity等產品都支援非對稱擴充，也就是運算能力與儲存容量可以各自獨立地擴展，用戶需要運算能力時，可以只擴充提供運算能力的節點；若只需要儲存空間，也能單獨擴充個別節點的儲存空間，比標準的超融合架構更靈活。

【嶄新的超融合應用架構】運算與儲存分離的超融合產品

獨立運算與儲存節點的NetApp HCI

NetApp HCI是超融合系統中的異類，採用運算與儲存節點分離架構，在2U/4節點伺服器機箱中，混合配置了提供Hypervisor功能的運算節點，與提供全快閃儲存空間的儲存節點，藉此擁有比標準超融合產品更大的擴充與運用彈性，可視需求個別擴充運算能力或儲存空間，另外運算負載與儲存負載也彼此分離，互不干擾，便於效能管理。

提供非對稱擴充能力更進一步，NetApp的HCI甚至拋開了超融合架構「運算與儲存合一」這個基本特性，分離了運算與儲存功能。

NetApp HCI可說是超融合產品中的異類，由運算與儲存兩種節點組成，其中運算節點負責執行VMware ESXi軟體、用於提供VM運作功能；儲存節點則負責執行SolidFire Element儲存作業系統、提供了VM儲存所需的全快閃儲存空間。最小組態是2臺運算節點加上4臺儲存節點，最大則可擴充到32臺運算節點與40臺儲存節點。

由於運算節點與儲存節點各自獨立，所以NetApp HCI可以別擴充運算能力、儲存效能與空間；而且這種架構也徹底分離了運算與儲存負載，自然也沒有運算與儲存負載互搶資源的問題，可以更精確地調派系統資源。

除了NetApp HCI外，微軟Azure Stack理論上也能支援這種運算與儲存分離的架構，把上層的Hyper-V叢集，與底層的S2D儲存叢集分離部署。