基于分布式的现代化数据中心基础架构转型之路

前言：

今日的企业应用对基础架构无论从性能、可靠性还是灵活性都提出了更高的要求，

希望 IT 基础设施能够用简单的架构，简易的运维，出色的弹性，兼容各类传统、现代和未来的应用。从运营上希望既能获得公有云的按需获取资源，也能够自主掌控基础架构，保障数据的安全性。如何最大限度的满足企业日益严苛的业务性能和可靠性需求，同时有效的降低成本，提升使用体验，这是基础设施供应商，企业 IT 建设、运维乃至企业 CFO 都关心的问题。本文将就数据中心基础架构的转型之路进行讨论，引发读者从业务，应用， IT 基础设施设计，建造和运维的思考

一、 IT 基础设施的变革之路

在企业 IT 基础设施的发展历程中，随着计算能力、网络能力和存储能力的提升，一代代基础设施的性能、带宽和容量都在快速的扩展，引领着业务和应用能力的一步步提升。

1、 传统三层架构：传统三层架构由服务器，以太网络，磁盘阵列和存储光纤网络组成。广泛应用于各类核心业务系统，历史悠久，承载着各类对可靠性和性能有极高要求的稳态业务。从小机到当今的 x86 ，由机械磁盘到全闪阵列，数据网络，存储网络，各项性能指标都提升了数倍和数十倍，各种基于应用和数据的双活技术和复制容灾也是日臻完善。由此可见，三层架构在历史的发展过程中取得了长足的进步，但面对今天百花齐放的业务和应用，快节奏的业务需求，日益紧迫的应用需求和成本投入的压力，三层架构由于其复杂的架构，大量的前期规划和繁杂的运行维护而明显的心有余而力不足；

2、 超融合架构：超融合的诞生极大的简化了基础架构，超融合架构基于标准的服务器结合分布式存储和虚拟化软件，采用通用的网络架构组成完整的系统。可简单便捷的运行大量业务和应用。区别于三层架构，不再需要专门的存储和专门的存储网络，极大的简化了架构的复杂度和运维难度。但对性能有极致要求的场景和计算能力和存储能力不均衡的场景，超融合目前尚无很好的解决办法。因此，在数据中心变革的过程中，三层架构和超融合应对不同的场景而广泛存在。

3、 今天企业最关注的是业务和应用场景，如何很好的满足业务需求是最关注的问题。

· 繁杂的传统和现代的数据库应用，纷繁的大数据和数据分析应用，方兴未艾的人工智能、机器学习、深度学习等新型应用，

· 运行环境的要求迥异，有些需要运行在物理服务器，有些需要虚拟化，有些需要容器，还有些在混合环境下运行。

· 企业希望能够使用最简化的，最具弹性的基础架构，不但要满足各类业务的运行需要，同样保证需要的性能和可靠性，同时需要按需扩展，按需使用，通过最简化的环境，使用最少的人力资源和运维满足复杂的业务需求。

传统三层架构和超融合各有优缺点，如果能将三层架构和超融合优点融为一体，采用分布式架构，按需选择计算和存储资源，按需组合不同的运行环境，承载不同的业务需求，既满足核心业务的性能需求有能使有效的利用资源承载更多的应用。新型现代数据中心二层架构的出现将这些问题迎刃而解，采用标准服务器架构，通过高性能低延时标准以太网络，同时将传统三层架构和超融合架构融为一体。既可以计算存储按需调配的方式运行传统三层架构的核心业务，又可以计算存储结合的超融合模式运行多种类型虚拟化应用，同时对整个基础架构实现全方位的动态全生命周期管理，这将极大的简化数据中心基础架构，增加数据中心的灵活度。

由此可见，数据中心基础架构的革命不仅仅是算力，存储能力和网络带宽的进 步，更是新型技术，新型理念的引入和落地，二层架构融合传统三层架构和超融合的优点，灵活的运行主流的运行环境和各类应用，成为新型数据中心基础架构的最佳选择。

二、 企业数据存储的演进之路

企业应用的快速增加和业务量的快速上升对数据提出更多的要求，要求更大的数据量，更高的吞吐能力，数据需求的变化对存储的性能和扩展性提出了更高的要求，做为数据核心的存储系统如何适应业务的变革，何种方式的存储更能适应客户的需求，不同技术和架构引领着数据存储技术的前进。

1、 基于闪存的存储革命：相较于传统的机械硬盘，闪存在性能上有着碾压式的优势。传统存储由机械硬盘存储发展到闪存和机械硬盘混合的存储模式，进而发展到全闪架构的存储系统。今天，全闪存储的时代已经到来，市场占有率节节攀升，全闪存储使用少量的闪存资源将性能提升数倍乃至数十倍，满足了各类核心业务对数据存储的性能要求。但基于传统集中式存储发展的全闪存存储也存在着容量和性能存在瓶颈的传统问题，如何解决这些问题，分布式存储是一个重要的发展路线；

2、 分布式存储开辟存储领域的新篇章：从 IDC 的数据我们可以看出，存储市场是个飞速增长的市场，在这个市场中，分布式存储领跑这个市场。中国又是这快速增长市场的领头羊。同时， IT 基础架构的一个重要分支超融合是以分布式架构为基础，而超融合的核心是分布式存储，尤其是分布式块存储。目前分布式存储和以分布式块存储为核心的超融合占据了企业级存储市场的 48% ，按照目前的发展势头，未来可期的时间内分布式存储市场将超过企业存储的半壁江山。

如今分布式存储主要的应用场景以文件存储和对象存储的非结构化数据做为最大的使用场景，独立的分布式块存储和以超融合形态展现分布式块存储占据了另外的半壁江山。目前分布式存储主要是混闪的模式，承载的业务以资源池存储，虚拟化和非核心业务为主。随着分布式存储技术的演进，独立分布式存储和以超融合方式展现的分布式存储向企业的核心方向迈进。

3、 分布式存储和集中式存储各有所长，让二者强强联合，会不会有 1+1>2 的效果，看起来是可行的，怎么结合呢？分布式全闪存储是一个非常好的结合方式。分布式势头迅猛，正在向更多的业务场景扩张，高性能核心系统做为数据存储的王冠，唯有攻下这座山峰才能奠定分布式存储的江湖地位。分布式全闪存储需要充分发挥闪存的性能，在每一个节点上实现强劲的吞吐能力，同时多节点并发要保证性能的线性提升，能够在节点足够多的情况下性能足够强健，性能不会衰减，同时要保证磁盘和节点出现问题时的快速自愈能力，只有整个架构的可靠性达到 5 个 9 甚至 6 个 9 ，才能有资格让分布式存储成为存储领域真正的强者和领导者。

简而言之，企业级存储承担着企业数据的安全，企业业务的性能，传统存储和分布式存储都有自己适用的应用场景。如何顺势而为，让分布式存储更上一层楼，分布式全闪存储是一个很好的方向，真正的取长补短，发挥出分布式全闪存储的价值，会让分布式存储技术和产品更上一层楼。

三、 现代化数据中心基础设施的未来之路

企业生存和发展依靠的是业务，数字化转型过程中业务的效率和效果更多的取决于应用，应用工作的是否顺畅，是否能够满足业务的需求，能否按需而变很大程度上取决于基础架构的规划、建设和运营方式，因此，如何为企业提供适合的，满足企业今日和未来的数据中心是企业核心竞争力之一。

1、 自建数据中心：这是传统而行之有效的方式，企业能自主掌控基础设施和数字资产，按照自己的需求有针对性的建设，承载自身的业务和应用。但这种方式对于企业而言要付出很大的建设和运维成本，评估、决策、采购、上线和运维周期长，建设往往不能跟上企业发展的节奏，同时基础架构的扩展能力，设备的折旧对于企业来说也是财务决策上需要考虑的问题；

2、 公有云模式：公有云为基础设施的建设带来了一场革命，企业无需采购基础设施，只需根据业务提出需求，计算、存储和网络资源按需获取，按需调控，按照使用量支付费用。企业更多的关注在业务和应用，释放出大量的精力和运维人员，从某种程度上降低了成本。

但随着公有云使用的深入，公有云也暴露出了诸多问题，首先是企业核心资产的数据无法自主掌控，其次是系统的可靠性无法达到期望的程度，再者业务和应用的需求往往无法达到期望的性能。最无法接受的莫过于成本的节节攀升。

如何享有公有云的便利同时能更好的控制成本，掌控数据安全性，实现期待的性能和可靠性给企业的 IT 部门带来了思考和挑战；

3、 企业数据中心基础设施的规划不仅仅是技术问题，同时也是财务问题，人力资源管理问题。何种模式是最佳模式呢？自主掌控 IT 基础设施，但希望架构简单，性能出众，维护简便，数据安全。

云模式的资源使用和管理，按需使用资源，确保资源能支撑各类业务和应用的运行，保证应用的性能和可靠性，保证存储能力和计算能力的有机调配，确保在有各种资源需求的时候有足够的资源可以供给。

基于以上的考虑，转换企业数据中心基础设施建设的思路，采用更加多样化的金融模式，将数据中心的建设由资本支出变成运营支出，由买变租，可以有效降低建设成本，减少本消耗，提升企业运营效率。同时按照企业发展需要，预留企业业务和应用发展所需的基础设施资源，在业务需求来临的时候快速响应业务需求。与此同时，基础设施的架构充分采用简单、高效、支持各类应用和平台，计算存储按需组合和调配。

自建 IT 基础设施和公有云各有其擅长的地方，有效的将私有云模式和公有云模式灵活组合，通过混合云的模式可以起到更好的效果。企业建设 IT 基础设施可充分利用公有云的长处，同时采用灵活的金融模式，会更好的支撑企业的业务，实现更高的性能和可靠性，更好的数据安全性，成为企业发展的助推剂。

四、 新一代数据中心转型利器 – DELL PowerFlex 软件定义基础架构

PowerFlex 采用全新软件定义的模式构建分布式数据中心基础架构。 PowerFlex 实现所有关键 IT 目标，使企业能够充分发挥软件的价值并拥抱变革，同时为任务关键型工作负载实现一致和可预测的结果。 PowerFlex 是一种现代基础，可提供极高的灵活性、强大的性能和线性扩展能力，同时简化整个基础架构管理。它是企业为其任务关键型应用程序实现现代化、整合异构工作负载和构建敏捷的私有云和混合云的理想基础。

1、 轻松地提供严格的 SLA ： PowerFlex 利用软件充分发挥业界标准硬件中的突破性进展的全部潜力，并提供出色的 SLA 结果。

· PowerFlex 聚合各种节点的资源，充分发挥大规模 I/O 和吞吐量性能，同时更大限度减少延迟。

· 它的自平衡体系结构消除了任何热点，并且随着时间的推移可确保一致性和简易性。

· 您可以扩展系统，以及按需和无中断地线性扩展性能，从最少 4 个节点扩展到几千个节点。

· 利用其自我修复体系结构， PowerFlex 可以处理中断、升级和维护，不会造成停机，从而实现 99.9999% 的可用性。

· PowerFlex 还提供广泛的资源配置，使您能够通过广泛的 GPU 选择、各种驱动器类型（包括 SAS 、 NVMe 和英特尔傲腾内存）以及一系列网络选项（包括 25 GbE 和 100 GbE 网络产品选项）精确地达到性能目标。

2、 拥抱变革： PowerFlex 具备转型敏捷性，使组织能够快速响应不断变化的业务需求。

· PowerFlex 非常灵活，可以在动态部署中混用和匹配存储、计算和 HCI 节点，使您可以一起或单独扩展存储和计算资源，可以一次扩展一个节点，以及根据您的需要进行扩展。

· PowerFlex 可以通过统一的底层基础架构平台和管理来同时支持各种操作环境 — 裸机操作系统、虚拟机管理程序和容器平台。通过这种方式，您可以在一个灵活的共享基础架构平台上支持具有不同要求的异构工作负载，并根据您的计划为应用程序体系结构实现现代化。

· PowerFlex 基础架构可根据需要快速重新配置，快速、轻松地满足不断变化的工作负载要求。它提供了一系列消费选项： PowerFlex 机架旨在简化部署和缩短实现价值的时间。借助 PowerFlex 设备，客户可以从小规模开始，并随着需求的增长进行扩展。

· PowerFlex 通过 PowerFlex Manager 提供全栈 IT 运营管理 (ITOM) 和生命周期管理 (LCM) 。降低管理成本的同时拥抱变革，您可以从 Dell Technologies 的 APEX Custom Solutions 中选择一种运营支出消费模式（ APEX Flex on Demand 或 APEX Datacenter Utility 选项）来实施 PowerFlex 。

3、 提供可预测的结果： PowerFlex 全自主设计，为要求严苛的关键任务环境大规模交付一致的可预测结果。

· PowerFlex 针对广泛的经验证工作负载解决方案进行了优化，这些解决方案涵盖各个方面，从传统的关系数据库和现代云原生 NoSQL 数据库到吞吐量密集型分析工作负载。

· PowerFlex 提供大型云自动化生态系统和容器管理平台。它通过 PowerFlex Manager REST API 和自定义 Ansible Modules 与您的基础架构、应用程序和 DevOps 工作流集成，提供全面的自动化功能。

· PowerFlex Manager 支持自动化部署和扩展，尽量减少 IT 团队的手动操作时间，使他们能够专注于其他战略计划。本机复制、压缩和集成式加密以及 FIPs-140-2 合规性等高级功能可简化数据管理和保护，并提供安全合规性。

· 与 VMware Site Recovery Manager (SRM) 结合使用时， PowerFlex 提供了有吸引力的灾难恢复和业务连续性。

· 原生 CloudIQ 支持可大规模简化基础架构管理，而与 AppSync 的集成可提供副本数据管理和应用程序数据保护。

五、 总结

现代化数据中心的转型的核心之一是基础架构的转型，决定基础架构转型成功的关键是架构的灵活性、健壮性、扩展性和可维护性。架构支撑应用，应用服务于业务。如何满足业务需求，实现最高性能、最强扩展、最安全可靠，实现算力、存储和网络能力的按需调配，是一项复杂的系统工程。将这些工作化繁为简，基于分布式软件定义架构的 DELL PowerFlex 无疑是您的最佳选择， PowerFlex 与您共同打造现代化数据中心基础设施，助力企业数字化转型。