新型數(shù)據(jù)中心建設(shè)面面觀：超融合“上位”，能力全進(jìn)化

極客網(wǎng)·極客觀察（朱飛）12月29日 “新基建”、“東數(shù)西算”、新型數(shù)據(jù)中心、“雙碳”戰(zhàn)略……從2020年至2021年，為匹配“十四五”期間以數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的總路線(xiàn)，一系列頂層設(shè)計(jì)相繼出臺(tái)，將我國(guó)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)從高速發(fā)展推向了高質(zhì)量發(fā)展的新階段。相應(yīng)地，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)模式也在發(fā)生急劇變化。

數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的核心基礎(chǔ)設(shè)施，隨著新一代信息技術(shù)快速發(fā)展并深度融入千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程，企業(yè)及組織數(shù)據(jù)資源存儲(chǔ)、計(jì)算和應(yīng)用的需求大幅提升，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心正加速與云、網(wǎng)融合發(fā)展，加快向新型數(shù)據(jù)中心/一體化大數(shù)據(jù)中心演進(jìn)。

按照工信部《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》中的定義，新型數(shù)據(jù)中心是以支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級(jí)、融合創(chuàng)新為導(dǎo)向，以5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等應(yīng)用需求為牽引，匯聚多元數(shù)據(jù)資源、運(yùn)用綠色低碳技術(shù)、具備安全可靠能力、提供高效算力服務(wù)、賦能千行百業(yè)應(yīng)用的新型基礎(chǔ)設(shè)施，具有高技術(shù)、高算力、高能效、高安全的特征。

以終為始倒推，新時(shí)期的新型數(shù)據(jù)中心該怎么建設(shè)呢？在目前主流的兩種數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式中，超融合模式的呼聲日漸升高。IDC的調(diào)查報(bào)告顯示，有67%的企業(yè)受訪(fǎng)者考慮或正在使用超融合構(gòu)建數(shù)據(jù)中心。Gartner的調(diào)研數(shù)據(jù)也顯示，2023年將有70%的政府和企業(yè)采納超融合基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)。

數(shù)據(jù)中心兩種建設(shè)方式，超融合占據(jù)半壁江山

當(dāng)前，數(shù)據(jù)中心一般有兩種建設(shè)模式。

第一種是傳統(tǒng)模式，即計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)分層建設(shè)。這種模式的優(yōu)勢(shì)是架構(gòu)清晰，便于分開(kāi)采購(gòu)，避免廠商綁定。存在的問(wèn)題是擴(kuò)展困難，運(yùn)維復(fù)雜，廠商間責(zé)任界面不清晰。特別是隨著企業(yè)業(yè)務(wù)上云加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型后，這種模式的弊端更加凸顯。

第二種是超融合數(shù)據(jù)中心模式，即在同一套單元設(shè)備內(nèi)融合計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等資源，模塊化橫向擴(kuò)展形成統(tǒng)一的資源池。超融合并非新的概念，十年前針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的種種問(wèn)題，超融合模式就被提出來(lái)，并在應(yīng)用中不斷進(jìn)化。在這種模式下，硬件基礎(chǔ)設(shè)施的選擇和組合難度大幅下降，而且企業(yè)也不需要一開(kāi)始就不現(xiàn)實(shí)地規(guī)劃3~5年的IT需求，而是可以以較小的投資開(kāi)啟數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，后期根據(jù)需求逐步擴(kuò)展。

眼下，企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速，業(yè)務(wù)的敏捷創(chuàng)新成為企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，同時(shí)“雙碳”戰(zhàn)略下IT資源的集約化發(fā)展以及綠色節(jié)能成為強(qiáng)需求，超融合基礎(chǔ)設(shè)施憑借敏捷彈性、資源高效、管理極簡(jiǎn)等特征，越來(lái)越成為企業(yè)部署數(shù)據(jù)中心的重要選擇。

超融合不只適合中小數(shù)據(jù)中心，商業(yè)數(shù)據(jù)中心也是主戰(zhàn)場(chǎng)

提起超融合，大家可能有一個(gè)誤解，覺(jué)得它只能用于構(gòu)建中小數(shù)據(jù)中心，不適合建設(shè)大型數(shù)據(jù)中心。的確，對(duì)于中小數(shù)據(jù)中心，超融合是主流選擇，但這并不意味著超融合不能建設(shè)大型數(shù)據(jù)中心。

從技術(shù)架構(gòu)上看，超融合包含四個(gè)部分，即分布式存儲(chǔ)、計(jì)算虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化和運(yùn)維管理平臺(tái)。這其中分布式存儲(chǔ)和計(jì)算虛擬化支持的規(guī)模取決與廠商的軟件能力，目前主流廠商提供上千節(jié)點(diǎn)的支持能力并不鮮見(jiàn)（VM的vSAN之所以限定在64節(jié)點(diǎn)，更多的是一種商業(yè)考慮而非技術(shù)約束）。網(wǎng)絡(luò)虛擬化（SDN）則更是為大型數(shù)據(jù)中心所生，一般中小型數(shù)據(jù)中心反而很難應(yīng)用SDN的能力。唯一的瓶頸在于運(yùn)維管理平臺(tái)，對(duì)于大型數(shù)據(jù)中心除了普通的設(shè)備管理和日常運(yùn)維，更重要的是服務(wù)提供，因而這部分能力隨著運(yùn)維管理平臺(tái)發(fā)展成為私有云管平臺(tái)也能得到解決。

既然超融合支持大型數(shù)據(jù)中心不是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，那么為什么現(xiàn)實(shí)中確實(shí)不少大型數(shù)據(jù)中心沒(méi)有選擇超融合模式呢？本質(zhì)上是由于大型數(shù)據(jù)中心（除互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心之外）大部分都是投資驅(qū)動(dòng)，屬于筑巢引鳳的模式。這種模式下客戶(hù)最關(guān)注的反而不是業(yè)務(wù)，而是采購(gòu)如何合規(guī)，避免廠商綁定。計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)分層建設(shè)的傳統(tǒng)模式能夠很好的拆分出不同的標(biāo)包，更符合采購(gòu)的原則。

當(dāng)然，隨著企業(yè)數(shù)字化的迅猛發(fā)展，越來(lái)越多的商業(yè)組織開(kāi)始構(gòu)建大型的數(shù)據(jù)中心。在商業(yè)組織的選項(xiàng)里，從中小數(shù)據(jù)中心逐步成長(zhǎng)出來(lái)大型數(shù)據(jù)中心自然是最符合業(yè)務(wù)邏輯的選擇，這也是為什么超融合數(shù)據(jù)中心在商業(yè)市場(chǎng)、關(guān)心性?xún)r(jià)比的市場(chǎng)更受歡迎的原因。Gartner在最新的報(bào)告中提出戰(zhàn)略預(yù)測(cè)，到2027年60%的超融合將平均分布在托管數(shù)據(jù)中心、云端和邊緣，而2021年這一比例則不到30%。這表明，超融合將快速?gòu)闹行?shù)據(jù)中心擴(kuò)展到大型商業(yè)數(shù)據(jù)中心的更多場(chǎng)景。

“雙碳”疊加“東數(shù)西算”，超融合架構(gòu)迎來(lái)重大機(jī)遇

除了商業(yè)驅(qū)動(dòng)外，國(guó)家政策也為超融合架構(gòu)成為新型數(shù)據(jù)中心主流選擇“添了一把火”，使得地方政府在投資新型數(shù)據(jù)中心/一體化大數(shù)據(jù)中心時(shí)，必須更加重視超融合架構(gòu)帶來(lái)的高能效、高安全等特性。

“30·60”碳目標(biāo)不僅是中國(guó)對(duì)世界的責(zé)任承諾，更是中國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的內(nèi)生邏輯。數(shù)據(jù)中心是電網(wǎng)大負(fù)載和能源大用戶(hù)，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心通常需要100-150兆瓦的電網(wǎng)容量，國(guó)際上正在建設(shè)的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心已經(jīng)達(dá)到300兆瓦，未來(lái)設(shè)施的平均容量還將繼續(xù)擴(kuò)大。2019年，全球數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)用電量占全球用電量的2%左右，我國(guó)數(shù)據(jù)中心也占到全國(guó)用電量的2%左右，且這一比例還在繼續(xù)提高，面向未來(lái)綠色低碳勢(shì)在必行。

國(guó)家“東數(shù)西算”的提出，進(jìn)一步明確要在數(shù)據(jù)中心布局、網(wǎng)絡(luò)、電力、能耗、算力、數(shù)據(jù)等方面進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，建設(shè)集約化的新型數(shù)據(jù)中心，提升數(shù)據(jù)中心的能效，構(gòu)建國(guó)家算力網(wǎng)絡(luò)體系，這不僅是助力雙碳目標(biāo)達(dá)成的重要舉措，也是對(duì)新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展關(guān)鍵指標(biāo)提出的明確要求。

超融合架構(gòu)憑借在部署、管理和升級(jí)方面的極簡(jiǎn)，在擴(kuò)展性、靈活性方面的先天優(yōu)勢(shì)，以及繼承于企業(yè)存儲(chǔ)的高安全、高可靠能力，與新型數(shù)據(jù)中心要求的高技術(shù)、高算力、高能效、高安全特征高度匹配，使其成為新型數(shù)據(jù)中心建設(shè)的一種重要技術(shù)選擇，迎來(lái)重大發(fā)展機(jī)遇。

超融合“上位”大型數(shù)據(jù)中心，也面臨諸多挑戰(zhàn)

當(dāng)然不可否認(rèn)的是，“傳統(tǒng)”超融合在建設(shè)中大型數(shù)據(jù)中心也遇到了很多挑戰(zhàn)。

首先，超融合的建設(shè)模式，一般是整體建設(shè)，計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)通過(guò)軟件集成為一整套解決方案，由單一廠商來(lái)提供。這在大型數(shù)據(jù)中心的采購(gòu)、建設(shè)中，往往會(huì)面臨著廠商綁定、采購(gòu)合規(guī)的質(zhì)疑。

其次，超融合節(jié)點(diǎn)一般選擇通用服務(wù)器，存算比是固定的，這樣就會(huì)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)能力瓶頸需要擴(kuò)充時(shí)出現(xiàn)僵化浪費(fèi)現(xiàn)象。比如只需要擴(kuò)展算力時(shí)，存儲(chǔ)也隨著擴(kuò)展；只需要擴(kuò)展存儲(chǔ)時(shí)，算力也聯(lián)動(dòng)擴(kuò)展，由此帶來(lái)不必要的投資浪費(fèi)。

最后，超融合目前一般只支持塊存儲(chǔ)，但是數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)越來(lái)越多的需求來(lái)自于非結(jié)構(gòu)化的文件、對(duì)象和大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。此外一些新的技術(shù)應(yīng)用，如AI、大數(shù)據(jù)、容器、區(qū)塊鏈等，超融合的支持度也并不理想。

內(nèi)涵和外延全面升級(jí)，超融合已然進(jìn)化

機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存之下，面向中大型數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景，適應(yīng)新型數(shù)據(jù)中心建設(shè)要求，超融合的內(nèi)涵和外延迎來(lái)全面升級(jí)，計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、管理、架構(gòu)、節(jié)能各方面能力已然進(jìn)化。

首先，計(jì)算從單一的通用算力走向多樣化算力融合。應(yīng)用的多元化要求算力的多元化，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心只支持通用x86算力，面向AI應(yīng)用，信創(chuàng)場(chǎng)景等，數(shù)據(jù)中心必須有多種算力并存，這要求新的超融合架構(gòu)應(yīng)該既能支持通用的x86超融合集群，又有支持AI場(chǎng)景的GPU超融合集群，還要有針對(duì)信創(chuàng)場(chǎng)景的全國(guó)產(chǎn)化的超融合集群，以滿(mǎn)足各種數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用場(chǎng)景。

第二，存儲(chǔ)從結(jié)構(gòu)化塊走向海量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)超融合只支持分布式塊存儲(chǔ)，隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)成為數(shù)據(jù)中心的主流，新一代超融合技術(shù)應(yīng)當(dāng)在當(dāng)前分布式塊的基礎(chǔ)上，增加分布式文件、對(duì)象和HDFS的能力，通過(guò)結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)共管甚至共池，一方面能夠更好的滿(mǎn)足數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)需求，另一方面也能通過(guò)統(tǒng)一存儲(chǔ)池，消除數(shù)據(jù)孤島，降低基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本。

第三，網(wǎng)絡(luò)從通用網(wǎng)絡(luò)走向高通量網(wǎng)絡(luò)。新型數(shù)據(jù)中心將越來(lái)越多的承載數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用，這類(lèi)應(yīng)用普遍具有單次任務(wù)涉及的數(shù)據(jù)量大，任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中涉及的數(shù)據(jù)交互多，以及數(shù)據(jù)類(lèi)型復(fù)雜，涉及大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等特點(diǎn)，傳統(tǒng)超融合的通用網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足。以高通量NoF+網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)直通技術(shù)和多協(xié)議互通技術(shù)為代表的網(wǎng)絡(luò)能力，成為對(duì)新一代超融合的關(guān)鍵要求。

第四，平臺(tái)從虛擬化平臺(tái)走向虛擬化、容器和裸金屬平臺(tái)共生。超融合自誕生之日就和虛擬化相伴，以至于在很多客戶(hù)心目中，選擇超融合就等于選擇了虛擬化。隨著容器技術(shù)的興起，虛擬化不再成為必選，很多客戶(hù)在構(gòu)建容器應(yīng)用時(shí)都選擇了直接基于裸金屬服務(wù)器部署。但是容器缺乏對(duì)于資源的良好管理，安全性始終是一個(gè)問(wèn)題，尤其是大量有狀態(tài)應(yīng)用的容器化，數(shù)據(jù)需要進(jìn)行持久化。新一代超融合必須將虛擬化和容器的能力結(jié)合起來(lái)，既保持容器的輕量化和低資源消耗，又能利用虛擬化進(jìn)行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)資源的管理能力。而且從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，傳統(tǒng)的基于虛機(jī)的應(yīng)用和新興的云原生的應(yīng)用在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間能仍然會(huì)并存。

第五，管理從一個(gè)中心走向多中心、中心和邊緣共管。數(shù)據(jù)中心越來(lái)越難以獨(dú)立的形式建設(shè)，“東數(shù)西算”就是一個(gè)典型的多數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景——東部的數(shù)據(jù)中心承擔(dān)實(shí)時(shí)的低時(shí)延業(yè)務(wù)，西部的數(shù)據(jù)中心承接數(shù)據(jù)密集型的分析型業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)要在數(shù)據(jù)中心之間流動(dòng)，多個(gè)數(shù)據(jù)中心需要統(tǒng)一管理。因此，新一代的超融合數(shù)據(jù)中心，支持多數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)中心和分支的共管以及數(shù)據(jù)流動(dòng)將成為必然趨勢(shì)。

第六，架構(gòu)從以計(jì)算為中心走向以數(shù)據(jù)為中心的全融合架構(gòu)。超融合的硬件基礎(chǔ)設(shè)施是通用服務(wù)器，物理上存算配比是固定的，如果進(jìn)行水平擴(kuò)展的話(huà)，存在資源浪費(fèi)，這要求超融合節(jié)點(diǎn)也應(yīng)當(dāng)區(qū)分計(jì)算密集型、存儲(chǔ)密集型和均衡型，按照業(yè)務(wù)需求來(lái)選擇不同類(lèi)型的超融合節(jié)點(diǎn)。另外，虛擬化和分布式存儲(chǔ)軟件對(duì)于資源的額外占用一直為客戶(hù)詬病，因此通過(guò)DPU卡卸載虛擬化和存儲(chǔ)軟件，讓客戶(hù)真正能夠回歸業(yè)務(wù)本質(zhì)，組合計(jì)算資源、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的全融合，正成為新一代超融合架構(gòu)的選擇。

最后，節(jié)能從整體數(shù)據(jù)中心節(jié)能到單柜精準(zhǔn)節(jié)能。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心更多通過(guò)“加法”，即橫向堆積更多的機(jī)柜來(lái)提升數(shù)據(jù)中心的能力，帶來(lái)的結(jié)果是能耗隨著數(shù)據(jù)中心的規(guī)模增加而線(xiàn)性提升，降低能耗的唯一辦法只能是在環(huán)境上做文章，比如選擇氣溫更低，有冷卻水源的地點(diǎn)來(lái)建設(shè)數(shù)據(jù)中心。新一代超融合技術(shù)采用“乘法”的思路，即通過(guò)提升單機(jī)柜的能效，在相同資源下，能夠滿(mǎn)足更多算力需求，承載更多存儲(chǔ)需求，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的能力躍升。比如，引入整柜液冷技術(shù)，將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心級(jí)的液冷，精細(xì)化到單機(jī)柜的液冷，單柜內(nèi)的算力節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)共享液冷技術(shù)，通過(guò)智能調(diào)度實(shí)現(xiàn)單機(jī)柜的能效最高；又如，通過(guò)數(shù)據(jù)壓縮算法，以較少的資源，存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)，減少存儲(chǔ)的能耗；再如，通過(guò)引入更多閃存（同等容量的閃存盤(pán)的能耗是對(duì)應(yīng)磁盤(pán)的30%），可顯著提升存儲(chǔ)的能效。最終實(shí)現(xiàn)通過(guò)提升單機(jī)柜的能效比，實(shí)現(xiàn)整體數(shù)據(jù)中心能效比的提升。與此同時(shí)，得益于高密算力節(jié)點(diǎn)和高密存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的引入，數(shù)據(jù)中心的機(jī)柜數(shù)量也會(huì)大幅下降，使得數(shù)據(jù)中心建設(shè)成本以及對(duì)于自然環(huán)境的影響也會(huì)大幅下降。

綜上，通向新型數(shù)據(jù)中心的路也許有多條，但超融合一定是最重要的一條，也是技術(shù)最有優(yōu)勢(shì)的一條，值得廣大政企組織重點(diǎn)關(guān)注。特別對(duì)于傳統(tǒng)做托管數(shù)據(jù)中心的企業(yè)來(lái)說(shuō)，超融合能夠做到極簡(jiǎn)運(yùn)維，易于擴(kuò)展，可使他們具備類(lèi)似云商的IaaS服務(wù)能力，而不是像以前那樣就做一個(gè)“風(fēng)火水電”，把機(jī)架建好后只能通過(guò)租賃機(jī)架賺辛苦錢(qián)。同時(shí)對(duì)于那些想要搶抓“雙碳”和“東數(shù)西算”戰(zhàn)略機(jī)會(huì)的地方政府來(lái)說(shuō)，超融合模式能做到單柜精準(zhǔn)的能效控制，以更細(xì)的顆粒度提升整體數(shù)據(jù)中心能效，無(wú)疑對(duì)電網(wǎng)、能源和環(huán)境都更加友好，更具成本效益。

毋庸諱言，今天的超融合已經(jīng)不再是以前的超融合，得益于計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、管理、架構(gòu)、節(jié)能等內(nèi)涵和外延的全方位提升，已經(jīng)具備了從邊緣、中小數(shù)據(jù)中心走向大型數(shù)據(jù)中心的能力，能夠服務(wù)于國(guó)家“東數(shù)西算”和“雙碳”戰(zhàn)略，引領(lǐng)新型數(shù)據(jù)中心建設(shè)，并最終賦能千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。

生成海報(bào)

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來(lái)自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請(qǐng)進(jìn)一步核實(shí)，并對(duì)任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對(duì)有關(guān)資料所引致的錯(cuò)誤、不確或遺漏，概不負(fù)任何法律責(zé)任。任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁(yè)或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識(shí)產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)及時(shí)向本網(wǎng)站提出書(shū)面權(quán)利通知或不實(shí)情況說(shuō)明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會(huì)依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí)，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開(kāi)相關(guān)鏈接。