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医疗行业超融合架构解决方案—技术路线选择及架构成本管理

超融合架构技术路线设计

根据现有的业务资源分析,就可以结合资金预算等情况选择合适的超融合技术路线。主要技术路线包括:选择合适的超融合一体机产品厂商或者单独购买超融合系统软件+X86服务器。


1、商业产品组合技术路线。

这类厂商以Nutanix、Dell EMC和HPE等一线厂商为代表。通过整合第三方X86服务器,加上自研分布式存储系统和超融合平台管理系统,打包成一体化产品进行统一交付。


Nutanix有自己使用台湾超微的服务器作为硬件平台,也有和联想服务器合作的HX系列超融合产品,都是以一体机形式进行交付。Dell EMC推出的VxRail则是以DELL PowerEdge服务器作为硬件平台,软件部分采用VMware vSphere虚拟化软件+VSAN分布式存储系统,打包成统一的一体机产品进行交付。HPE也是采用了自家的HPE DL380 服务器+SimpliVity超融合软件系统。

这种技术路线的解决方案比较成熟,技术可靠,基本上可以做到开箱即用,而且超融合相关的管理系统功能也很丰富,各个厂商之间都有深度的合作关系或者是被收购,绝非简单的组装在一起。


这类产品的缺点也很明显,就是普遍成本比较高,各种软件许可费用和运维服务费用也都比较贵。适用于一些自身技术能力不强,又想获得稳定可靠的超融合产品的医疗用户。通常在技术方案设计、产品部署和运维等各个方面都会有专业厂商专业人员负责,用户只需要提出需求即可。


2、开源产品深度定制的技术路线。

这类产品国内厂商居多,借助于开源的成熟产品,然后进行深度的二次开发和定制,加上自身或者第三方通用硬件,组合成为开源式的超融合解决方案。主要厂商包括华为、H3C、深信服等传统硬件设备厂商。通过整合自家的X86服务器,加上基于开源的深度定制的分布式存储系统和管理平台系统,打包成一体化产品进行统一交付。而且国内的超融合产品还有一些自身独有的特点。例如华为和H3C的超融合产品都会融入自家的网络虚拟化技术,而深信服这类传统安全厂商则会在超融合产品中融入自家的虚拟化安全系统等。


华为FusionCube超融合一体机使用华为自家服务器和基于深度定制的ceph分布式和存储软件(华为FusionStorage)。H3C UIS-Cell超融合一体机同样采用UIS服务器+深度定制的ceph分布式存储系统(H3C ONEStor)。深信服的超融合产品服务器则是采用第三方硬件服务器产品,分布式存储系统是基于GlusterFS定制的(深信服 aSAN)。


这种技术路线的解决方案经过多年的发展,已经相对成熟和稳定了,而且也可以做到开箱即用。通过对开源产品的深度定制,更加符合用户的使用习惯,降低安装和部署的难度,提供了一种基于OpenStack开源架构的超融合解决方案。


这类产品的价格适中,而且安装服务和运维等各个方面也比较有保障,故障处理和响应也比较及时。适用于一些喜欢尝试新技术,又不想承担太多风险的医疗用户。通常在技术方案设计、产品部署和运维等各个方面也会有专业厂商专业人员负责,而且更贴近国内医疗客户的实际情况。


3、超融合软件产品加通用服务器的技术路线。

这种技术路线基本上属于DIY的技术路线。不直接销售超融合一体机产品,只销售超融合系统软件,然后由客户自己进行组建超融合系统,客户可以利旧已有的服务器或者采购第三方的通用X86服务器。这种技术路线组网方式灵活,不受厂商限制,成本也可控。


理论上讲,只要是做超融合产品的厂商都可以单独销售其超融合软件系统。但是实际上情况并非如此。大多数超融合产品厂商更愿意销售一体机产品,不愿意只出售其核心的软件产品。因为首先单独售卖软件利润不高,卖不上价,而且兼容性和稳定性也没有保障,容易产生扯皮的事情,经常会出现由于客户自身的硬件问题导致超融合软件系统出故障。


目前可以购买的比较成熟的超融合软件系统包括VMware vSphere+VSAN,SMARTX ZBS、深信服aSV+aSAN等。虽然超融合软件系统产品日臻成熟,功能也得到很大提升,但是在没有经过完全优化或者充分认证的服务器上自行进行部署,多少可能存在一些潜在风险。大部分没有尝试过超融合架构的医疗用户,如果第一次让他们选择这种技术路线进行部署,可能还真不一定敢上,因为出现问题,没有足够的技术人员来应对潜在发生的各种问题,毕竟超融合产品对于技术能力的要求还是有的。所以这种技术路线只能应用在一些自身技术能力比较强的,又对超融合架构比较熟悉的医疗用户。不但可以利旧已有的设备,还可以大幅降低采购成本。


超融合架构主流产品选型

在对超融合产品进行选型供之前,可以先了解下Gartner 2018 年11月的超融合魔力象限。领导者象限有Nutanix、Dell EMC、VMware、HPE四家。

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Nutanix是超融合的概念提出者,VMware的市场影响力,进入领导者也是无可厚非。


Dell EMC是基于VMware的超融合一体机,以VxRail为代表,是市面上唯一一款全面集成、预先配置VMware软件的超融合产品,在收购了DELL之后,集成了Dell PowerEdge 14G服务器。


HPE在2017年收购了SimpliVity,推出超融合一体机,直接进入领导者。


华为FusionCube遵循开放架构标准,预集成了FusionStorage分布式存储引擎以及FusionCube Center、FusionCube Builder等管理软件,支持FusionSphere、VMware、KVM等主流虚拟化软件,支持物理和虚拟化环境混合部署。由于研发的比较早,应用案例多,在国际上影响力也比较大。


目前国内市场主流的超融合产品的供应商可以大致分为四个阵营:

一、Nutanix阵营,包括Nutanix超融合一体机、与联想合作推出HX系列产品。


二、VMware阵营,基于VSAN超融合软件软件,与DELLEMC合作推出VxRail等产品


三、HPE阵营,HPE SimpliVity超融合一体机(SimpliVity2017年被HPE收购)。


四、其他阵营,包括华为FusionCube一体机和FusionStorage分布式存储软件(深度定制的ceph)、H3C UIS-Cell超融合一体机(深度定制的ceph)、SMARTX ZBS分布式存储软件(自研)和Halo超融合一体机硬件、深信服aSAN存储虚拟化(基于GlusterFS)和超融合一体机。


其他的主流厂商还有:Maxta、思科、浪潮、曙光、大道运行、达沃时代和青云等。传统厂商在技术上基本上都是基于openstack架构深度定制而来,差别不大。还有些国外厂商的产品,由于没有进入国内市场,或者是在国内占有率不是很高,就不多做介绍了。


主要产品特点:

一、Nutanix阵营。

超融合产品的领导者,2011年,Nutanix推出了业内第一款超融合产品。2013年进入中国市场,推出自有产品Nutanix NX超融合一体机产品,2016年和联想合作,推出搭载Nutanix软件的联想服务器的HX系列产品。


Nutanix系列产品交付形态为软硬件一体机,基于x86平台的2U机架高密服务器,最少3节点部署,支持SSD或SSD+HDD混合部署分布式存储。存储性能好,支持在线压缩、重复数据删除、纠删码、双活等高级功能。虚拟化同时支持VMware、Nutanix定制 KVM、hyper-v三种虚拟化平台。


二、VMware阵营。

2014年,VMware发布了分布式存储VSAN,通过与VMware ESXi深度融合,提供超融合一体化的软件产品。VSAN部署支持通用X86服务器,对硬件设备没有要求,支持SSD+HDD混合部署分布式存储(要求至少有1块SSD),支持重删、压缩、纠删码、延伸群集、基于存储策略的管理等企业级特性。


2017年EMC 推出专门针对VMware环境设计的集成的超融合基础设施解决方案VxRail。一款基于VMware vSAN软件的超融合一体机产品。将vSphere、vCenter和VSAN结合到一起。在和DELL合并后,服务器全部采用DELL PowerEdge产品进行集成,最大支持64个节点群集,虚拟化仅支持VMware平台。


三、HPE阵营。

SimpliVity成立于2009年,2013年推出第一款超融合一体机产品,2017年1月被HPE收购,12月进入中国市场。


SimpliVity超融合一体机基于HPE DL380 Gen10 2U服务器。SimpliVity最主要的优势是具备全球领先的重复数据删除和数据压缩技术,可以做到1:10的压缩率。可以帮助用户节省大量的空间。在性能方面,可以配和FPGA加速卡+自有专利算法,保证重复数据删除和压缩可以实时的在所有节点运行,将性能影响降低到最小。


四、其他阵营。

华为FusionCube超融合基础设施是华为公司IT产品线的旗舰产品。FusionCube遵循开放架构标准,于机框中融合刀片服务器、分布式存储及网络交换机为一体,无需外置存储、交换机等设备,并预集成了分布式存储引擎、虚拟化平台及管理软件,资源可按需调配、线性扩展。


FusionCube在存储层使用的是基于深度定制后的ceph,华为称之为FusionStorage。最大特点是官方宣布支持oracle、DB2等对数据库一致性要求比较高的数据库。而且还支持SAP HANA并通过了认证。最小群集是一个3单元的节点,每次扩充是以1节点单元为单位扩充,最大群集规模则是256个服务器节点,虚拟化同时支持自家FusionSphere、VMware vSphere和KVM。

H3C UIS-Cell超融合一体机集成自研虚拟化软件CAS(基于KVM)和ONEStor分布式存储(基于ceph),支持快照、克隆、数据精简、纠删码、数据分层、读写加速等企业特性,支持用户数据强一致性,可以安装ORACLEDB2等对数据有强一致性需求的应用。是否支持SAP HANA,官方并没有说明。另外,H3C UIS-Cell同时支持NFV网络虚拟化技术,融合vSW、vFW、vLB、vSR等组件,实现虚拟机流量互访控制及安全防护,实现在云计算环境下的网络设备的自动化部署,面向多租户的安全隔离。H3C UIS-Cell是典型的openstack开源架构,最少3节点部署,支持VMware、KVM等虚拟化平台。


SMARTX是中国最早从事分布式块存储和超融合的公司之一,SmartX最核心的分布式块存储ZBS完全基于自主开发(原理上基于Google的GFS分布式文件系统)。用户可以根据自身需求选择购买SMARTX OS软件或SMARTX Halo超融合一体机。SMARTX提供块存储接口,可以为Openstack和裸金融服务器场景,单个群集最大支持255个节点,可以单节点扩充,总的群集数量没有限制。SMARTX支持自主的Elf虚拟化平台以及VMware、Citrix虚拟化平台。


深信服超融合架构解决方案目前包含的产品分为两种:超融合一体机和超融合操作系统。包括aSV(服务器虚拟化)、aNET(网络虚拟化)和aSAN(存储虚拟化)。其中aSAN基于GlusterFS架构。支持分布式缓存、SSD读写缓存加速、多副本机制保障、故障自动重构机制等诸多存储技术。由于深信服为安全厂商,支持更多的安全特性,例如集成了分布式防火墙、4-7层虚拟防火墙、虚拟数据库审计等虚拟安全组件,并结合深信服安全产品,帮助客户构建从边界安全、平台安全、数据安全到应用安全的全方位安全防护体系,并利用安全可视化,对安全事件全过程进行安全保障:事前漏洞评估,事中全方位防护,事后持续威胁检测。深信服超融合产品也是典型的openstack开源架构,最少3节点部署,支持VMware、KVM等虚拟化平台。


超融合架构成本管理

一、直接成本

超融合架构的直接成本构成和选择的技术路线有关,主要包括:

1、超融合一体机产品技术路线

超融合一体机是一种超融合软件+X86硬件深度集成的架构,通过预先按照经过调优的X86硬件超融合软件组成的一体化系统设备。超融合一体机的最大的优势是:性能最佳、价格最优、上线最快。


大部分超融合一体机产品为2U高的定制服务器,CPU数量为1-4颗,内存和硬盘容量可以根据自己的业务进行选择,这部分成本包含软硬件一体化设备。


2、超融合软件产品+通用设备技术路线

超融合软件产品可以充分的保护现有投资、平滑的进行业务迁移、高效的实现系统升级。超融合软件产品的组件通常为3个,包括服务器虚拟化、网络虚拟化和存储虚拟化。通常是打包在一起出售的,不能单独购买,并且配置有统一的管理软件。对于超融合架构的软件来讲,存储虚拟化是整个超融合软件产品的核心,也是各大超融合厂商超融合技术的主要区别,成本差异也比较大。


超融合软件需要基于客户现有的X86硬件服务器,服务器的采购成本组成如下:

服务器CPU:支持VT技术的Intel CPU或AMD CPU(推荐采用同一种架构,否则无法扩容)

内存:越大越好,因为内存无法共享,单台物理服务器的内存大小,决定了单台服务器可以承载的虚拟机数量。


硬盘:由于超融合的分布式存储主要依赖硬盘,而且要做三副本存储。所以实际硬盘容量要比实际容量大三倍以上。而且要配置一定数量的SSD硬盘,保证高性能业务的访问。

整列卡:支持JBOD模式(透传模式)

网卡:至少采用千兆网卡,建议万兆网络,否则性能会非常差。


二、间接成本

基于超融合架构解决方案的间接成本主要包括实施成本和运维成本。

1、实施成本

采用超融合一体机产品,实施成本会比较低,厂商会直接负责安装实施。


采用自购硬件+超融合软件产品,实施成本会比较高,需要包括硬件安装费用+超融合软件实施费用+整个超融合系统联调费用。


2、运维成本

采用超融合一体机产品,由于采用一体化架构,运维和管理都比较方便。


采用自购硬件+超融合软件产品,运维和管理成本相对较高,经常会出现一些兼容性问题。


三、成本概算

1、超融合一体机产品技术路线

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2、超融合软件产品+通用设备技术路线

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四、超融合产品预算清单:

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