【從3大面向檢視當前可組合式基礎架構產品】可組合式基礎架構產品導覽

在過去十年來的IT基礎架構技術發展中，可組合式基礎架構（Composable Infrastructure）可算是真正的革命，徹底打破傳統伺服器的框架，讓伺服器的資源配置與調度，進化到新層次。甚至市調機構IDC與部分廠商為此特別創造新名詞，名為「可組合分解式基礎架構」（Composable Disaggregated Infrastructure，CDI），以此稱呼這種新興產品類型，強調這類產品透過「組合與分解」基礎架構資源，因應IT應用需求的嶄新特性。

CDI這個領域迄今只有6、7年的歷史，起點可追溯HPE於2016年推出第一套可組合式基礎架構產品Synergy，之後，陸續又有Attala Systems、Dell、DriveScale、Enfabrica、Fungible、GigaIO、Liqid與Western Digital（WD）等廠商投入，開拓這個新興領域，雖然這些大多都是新創廠商，但是，也有HPE、Dell與WD等一線大廠。即便去除為併購或其他因素而退出市場的廠商，如Attala Systems、DriveScale、Fungible，CDI仍是一個頗具發展潛力的產品類型，依IDC的預估，CDI在2022、2023年的市場規模，約有30、40億美元之譜。

可組合式基礎架構的2大關鍵元件
依照前端應用程式的需求，動態地按需分解與組合運算、儲存、網路等基礎架構資源，是可組合式基礎架構的基本運作方式，因此對這類產品來說，最關鍵的兩項元件，便是用於連結所有資源的核心網路，以及提供資源組合與配置管理的軟體平臺。
以上圖呈現的Liqid Matrix平臺為例，核心網路是以PCIe 4.0為基礎（也提供採用100GbE的選項），軟體平臺則是基於Matrix的Liqid Command Center。圖片來源／Liqid

可組合式架構的特性：裸機即服務

可組合式基礎架構的目的，與伺服器虛擬化技術一樣，都是以提高IT基礎架構的資源利用率、改善資源配置靈活性為目的，但採取的手段與運作的層次不同，因而達到的效果也有異。

伺服器虛擬化技術是透過虛擬軟體層的模擬，來突破實體伺服器的應用框架，但並未改變伺服器的實體硬體型態，因而跨伺服器間的資源調度，仍會受到實體伺服器框架的限制，無法跨伺服器轉移、調度實體的硬體資源，只能透過在不同伺服器間遷移工作負載，間接地調整跨伺服器間的資源利用。

也就是說，伺服器虛擬化技術只能在不同伺服器之間轉移工作負載，而無法跨伺服器實際轉移實體硬體資源。事實上，在傳統伺服器的框架下，要跨不同伺服器去轉移實體硬體資源，唯一辦法只有停機、手動拆卸與遷移硬體元件。

可組合式基礎架構則是從底層的硬體層次，改變伺服器的組成型態，將IT基礎架構資源分解為不同的資源池（CPU池、記憶體池、GPU池、儲存池等），然後再視前端應用程式的需求，從資源池中取出適當的硬體資源，組成虛擬伺服器，再將其用於運行應用程式。

可組合式架構組成的虛擬伺服器，等同於實體的裸機（Bare Metal）伺服器，但具備動態組合與分解能力，可依應用程式工作負載設定與調整資源配置，並在應用程式執行完畢後，分解虛擬伺服器，將資源回歸資源池，以便其他應用程式重新組合運用。這也等同「裸機即服務」（Bare Metal as a Service），按需動態提供裸機資源的解決方案。

更進一步，這種硬體資源任意分解與組合的能力，也形同於可以在不同伺服器之間，直接調度與轉移CPU、記憶體、GPU等實體硬體資源，這是傳統伺服器框架所無法想像的調度能力。

可組合式架構可獲得不受傳統伺服器硬體框架限制的資源調配靈活性。更進一步，也能和伺服器虛擬化平臺結合使用，從而兼具兩種技術的優點，共同幫助實現資料中心資源配置的最佳化，避免資源過量配置與閒置。

檢視當前的可組合式基礎架構產品

可組合式基礎架構是透過將資源池中的不同資源，按需組合與分解來運作，所以，這類產品通常可以分為兩個部分，其一，是構成資源池的硬體資源，其二，則為提供資源動態分解與組合操作能力的核心網路與管理平臺。

在實體層面，可組合式基礎架構也是透過機架式伺服器、儲存櫃，以及網路交換器，來提供IT環境需要的運算、儲存、網路等硬體資源，看起來與傳統伺服器架構沒太大不同，然而，差別在於可組合式基礎架構是以資源池的方式，來管理與使用這些硬體元件。

為了將分散在各資源池中的硬體元件，動態地組合成虛擬伺服器，必須利用一套專屬核心網路，連結各資源池的所有硬體元件，還要有一套軟體平臺，來管理這些資源的分解與組合配置。

因此可組合式基礎架構產品的核心，便是用於連結所有基礎架構資源的專屬核心網路，以及負責提供資源分解與組合操作管理的系統軟體平臺。

所以，在檢視與評估可組合式架構產品時，系統硬體組成、核心網路類型，以及系統軟體這3個面向，便是最自然的出發點。接下來，我們便以這3個面向，簡要檢視當前主要可組合式架構產品。

系統硬體組成

目前的可組合式架構產品大致分為兩種，一為完全整合型，也就是單一產品同時內含運算、儲存、網路等所有必要的資源；另一為部分整合型，產品只提供儲存、網路、運算加速等部分功能，須搭配第三方的伺服器或儲存設備，才能構成完整的應用環境。

最具代表性的完全整合型產品，便是HPE Synergy，以及Del lMX7000，兩者都以刀鋒機箱為基礎。

HPE Synergy採用10U的刀鋒式機箱，可以容納負責系統管理的Composer管理模組、運算模組、儲存模組、50GbE內部互連模組、SAS連接模組，以及100GbE與32Gb FC網路模組。還能搭配機箱外部的交換器與儲存陣列。

Dell MX7000則採用7U刀鋒式機箱，可容納運算模組、儲存模組，以及乙太網路交換器模組、FC交換器模組，以及內部互連模組，與網路擴展模組，並可透過FC交換器模組連結外部儲存設備。

部分整合型產品方面，則依不同廠商而有很大差異，基本可分兩大類：以網路端設備為核心、以儲存端設備為核心，前者有Liqid、GigaIO、Enfabrica，後者則有WD、DriveScale、Fungible。

Liqid的Martix可組合式架構平臺同時提供完全整合與部分整合這兩種型態。最初Liqid只提供部分功能型產品，以專屬PCIe Fabric交換器為核心，加上用於安裝GPU、FPGA加速卡、SCM、SSD與I/O介面卡等周邊裝置的擴展機箱，需額外搭配通用伺服器作為運算單元（須安裝Liqid PCIe HBA卡）。

後來Liqid在2022年推出ThinkTank整合式套件，同時提供PCIe Fabric交換器、內含GPU、網路卡、NVMe SSD的擴展機箱，以及通用伺服器。

GigaIO的FabreX系統，則是提供自身專屬的FabreX交換器，以及專屬的FabreX網路卡，搭配第三方伺服器與儲存伺服器，來構成完整應用環境。

Enfabrica則是以專屬ACF-S PCIe/CXL交換器晶片為核心，打造了ACF-S網路節點機箱，可配置為GPU網路節點或記憶體池節點，然後另外搭配通用伺服器，構成完整應用環境。

WD的OpenFlex則提供NVMe儲存機箱，包括早先發表的E3000機箱，以及現在推出的Data24機箱。在2021年初被Twitter（現在的X）併購的DriveScale，也以儲存伺服器機箱為核心。2023年初被微軟併購的Fungible，同樣以搭載專屬DPU卡的FS1600儲存伺服器為核心。

核心網路類型

可組合式架構內用於連接各個單元的核心網路，會影響可組合式系統資源的分解粒度，擴展規模，以及分散部署能力（各單元的部署距離）。

目前可組合式架構產品採用的核心網路，可分為乙太網路與PCIe等2大類型。其中HPE、Dell、WD、DriveScale與Fungible屬於乙太網路陣營，Liqid、GigaIO與Enfabrica則屬於PCIe陣營。

乙太網路的優點是設備通用，連接距離長，設備能夠更分散地安裝部署，缺點是只能用在機箱之間的互連，而無法深入機箱內部、用於核心元件間的互連，這也限制了資源的分解粒度。

PCIe的優缺點則與乙太網路相反，缺乏通用性，必須使用廠商專門訂製的設備（交換器與HBA卡），連接距離也較短，但頻寬與延遲表現都更佳，既能用於機箱之間互連，也能用於機箱內部元件的互連，可提供更精細的分解粒度。

由於核心網路有別，也影響各家可組合式架構產品能提供的組合分解粒度。例如，採用乙太網路、搭配FC介面輔助的HPE Synergy與Dell MX7000，分解與組合的粒度，都只達到運算模組、儲存裝置，以及交換器的層次。

至於採用PCIe作為核心網路的Liqid、GigaIO與Enfabrica，不僅能提供運算模組、儲存模組與交換器的分解與組合，還能提供GPU卡、FPGA卡、網路卡、儲存級記憶體裝置（SCM）等元件的分解與組合，應用更為靈活，代價則是必須搭配使用各廠商專門設置的PCIe交換器，以及HBA卡。

採用PCIe還有便於日後升級、引進CXL互連技術的優點，藉此可將分解與組合的粒度提高到DRAM記憶體層級。

目前Liqid、GigaIO的可組合式平臺都是基於PCIe 4.0，足以作為GPU卡、FPGA卡、網路卡等元件的連接介面，但是，還不足以作為記憶體的傳輸介面。當有了基於PCIe 5.0的CXL技術之後，便能進一步將記憶體從運算單元分離，例如後起的Enfabrica，便是以CXL/PCIe 5.0為核心網路架構，因而也是目前唯一提供記憶體池的可組合式產品。較早推出產品的Liqid與GigaIO，也都已準備跟進導入CXL技術。

系統軟體

所有的可組合式架構產品，都必須透過專門的軟體平臺，管理資源的組合與配置。

例如，HPE Synergy是採用HPE自身的OneView、Composer軟體，以及API，Dell MX7000則採用Dell的OpenManage軟體，WD OpenFlex必須透過KlngFish API，Liqid則是自身專屬的Matrix軟體。Fungible是藉由專屬Composer管理伺服器管理。

典型的可組合式系統產品：全整合型
Dell的MX7000是典型的完全整合型可組合式架構產品，以MX7000模組化機箱為基礎，搭配提供多種運算模組、儲存模組、網路模組，單憑自身產品就能構成完整的應用環境。圖片來源／Dell

典型的可組合式系統產品：部分整合型
Liqid的Matrix是典型的部分整合型可組合式架構產品，Liqid提供PCIe交換器與數種PCIe擴展機箱，然後另外搭配標準的通用伺服器，共同構成完整的應用環境。圖片來源／Liqid

跨產品的整合應用

不同的核心網路架構，以及專屬的管理平臺，是導致可組合式架構產品難以標準化的一部分原因。

不過，也有可組合式架構產品供應商透過相互合作，提供跨產品的整合方案。例如Liqid便分別與Dell與WD合作，將Liqid的Matrix平臺結合Dell MX7000與WD OpenFlex平臺，提供整合解決方案。

例如在Dell與Liqid的整合方案中，MX7000透過安裝Liqid的PCIe HBA卡，經由Liqid的PCIe交換器連接Liqid擴展機箱，將MX7000的運算模組與網路模組，結合Liqid擴展機箱提供的GPU卡、FPGA卡、SSD、網路卡等元件，共同組成資源池，並透過Liqid的Matrix管理平臺來動態地組合配置這些資源。

這種跨廠商與跨產品的整合，也是在可組合架構領域缺乏標準化的現況下，擴大不同平臺應用能力的變通作法。

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