顛覆傳統4胞胎一體機規格，Cisco挺進軟體定義超融合架構

伺服器虛擬化環境已經相當普及，但是，想要在這之上導入更多進階應用，並且以更快的速度部署完成，例如桌面虛擬化/VDI、私有雲環境架設，仍有相當大的難度要克服，因此，融合基礎架構（Converged Infrastructure）和超融合基礎架構（Hyper-Converged Infrastructure）因應而生。

其中，前者強調彈性的軟硬體規格選擇，可提供這類方案的公司幾乎都是大型系統廠商，例如HPE、IBM、Dell等，或是由多家公司合作的方案，像是EMC、Cisco與VMware合組的VCE、Cisco與NetApp合推的FlexPod。

後者則以高度整合的特色自居，相關廠商眾多。有Nutanix、SimpliVity等新創公司，上述系統廠商也能提供；另外，也有以伺服器虛擬化平臺廠商所主導的廠商聯盟，例如VMware主導，並由多家伺服器硬體廠商各自推出的Hyper Converged Software整合方案（之前稱為EVO:RAIL），以及Virtual SAN Ready Nodes。最近，Cisco也加入超融合基礎架構市場的戰局，基於該公司的UCS伺服器運算平臺設備，推出了一套名為HyperFlex Systems的產品，用戶可基於簡易的政策，自動管理橫跨網路、運算、儲存等三者的IT基礎架構資源，而這套解決方案的出現，也將擴充Cisco對於軟體定義式基礎架構的產品應用藍圖。

對於現有超融合基礎架構面臨的種種限制，例如處理效能、使用彈性與管理效率的嚴重不足，HyperFlex Systems試圖結合Cisco自有的UCS伺服器、軟體定義網路與應用中心基礎架構（ACI）的連網技術，以及另一家Springpath公司的軟體定義儲存產品。

Cisco HyperFlex Systems的軟硬體架構，以及底層對應的設備機型示意。
HX Data Plaform是軟體層，在這之上是Hypervisor與資料平臺的控制器，然後更上層才是虛擬機器。
底層是由HX220c、HX240c與B200所組成。

Cisco HyperFlex Systems的架構，可分為管理層、虛擬層、伺服器層、網路層（由上到下）。
在管理層當中，Cisco提供程式，以外掛方式整合在vSphere Web Client。
虛擬層可執行虛擬機器、容器與裸機型態的工作負載。
伺服器層可結合機架式伺服器與刀鋒伺服器，建立混合兩種形態伺服器系統的叢集。
網路層是由UCS 6200系列的Fabric Interconnects網路交換器來串連，提供整合的Fabric網路。

以次世代的超融合基礎架構為號召

在部署時間上，Cisco強調HyperFlex可做到極快的環境建置速度，號稱可在幾分鐘內完成設定，而且對於運算、網路、儲存容量的資源需求，皆能個別隨需擴充，不會彼此相互牽制。

對於整體環境的資料管理服務，HyperFlex內建快速的一對一複製，以及不干擾系統運作的快照，此外，還搭配持續執行的線上重複資料儲存與壓縮功能，最高可節省80％的儲存容量。

比起現行同類型產品，Cisco強調HyperFlex具有成本和效能上的優勢——在總體持有成本上，該方案可再壓低30％，同時，效能可超出40％，儲存資料縮減率最高可達到80％，這麼一來，將有助於該公司拓展超融合架構適用的工作負載類型。

與市場上現有的超融合基礎架構產品相比，Cisco強調，HyperFlex是從頭開始設計的解決方案，並非基於以本機伺服器為主要即時寫入位置的舊有檔案系統，而是針對分散式、可橫向擴展的儲存系統，所發展出來的，同時，這裡的檔案系統採用結構化的方式來進行資料記錄；而且，同樣都是在線上執行重複資料刪除的情況下，HyperFlex所需的效能較低，不會影響整體系統；對於伺服器所搭配的快閃儲存媒體，在HyperFlex環境下，也在存取資料的過程中，提供較高的耐用度，盡可能地延長固態硬碟的使用壽命。

HyperFlex HX Data Platform將資料的快取與持續儲存的方式加以拆分，區分為基於SSD與快取層，以及基於傳統硬碟的容量層，若要擴充硬碟的效能與快取，可以各自進行，不會有彼此相依綑綁的限制。
圖中，我們可以看到讀、寫的快取是分開的，而且讀取的快取作業中，又可細分為第一層記憶體快取與第二層的SSD快取。

提供3種硬體機型的選擇，對應不同工作負載與擴充需求

就實際產品的型號而言，HyperFlex Systems目前提供3種機型：1U尺寸的HX220c M4、2U尺寸的HX240c M4，以及HX240c M4搭配UCS B200 M4刀鋒伺服器。值得注意的是，企業若要建置這套超融合基礎系統，最少需購買3臺同樣機型的節點組成叢集，最大可擴充至8臺節點。

以HX應用設備組成叢集環境，Cisco提供三種組態選擇。
若企業使用規模很小，可以採用HX220c節點的叢集組態，這種方案較適合VDI和遠距或分支辦公室。
一旦企業的資料處理量較大，需要於業務應用系統，以及系統測試與開發，可以採用HX240c節點的叢集組態。
如果是要用在運算資源需求較高的應用系統或VDI，HyperFlex Systems提供混合式組態，企業可以搭配HX240c節點的叢集，以及B200刀鋒伺服器。

以HX240c M4所組成的叢集而言，由於每臺可搭配23臺1.2TB容量的12Gb SAS硬碟，因此，若以8節點的配置來說，整個HyperFlex Systems叢集最多可提供220TB的儲存空間。（雖然該款節點前端面板有24個硬碟插槽，但其中1個是放置1臺1.6TB的固態硬碟，供軟體定義儲存環境作為快取層之用）。

若從Cisco目前公布的規格資料來看，HX220c M4的硬體本身就是UCS系列伺服器的C220 M4，而HX240c M4則是C240 M4——就命名方式來看，產品型號冠上HX，然後把C開頭改成c結尾。

雖然HX系列機型名稱不同，但安裝與服務方式都與UCS同款伺服器一樣。就叢集的部署來說，HX240c M4還特別支援混合式組態，也就是上述搭配UCS B系列刀鋒伺服器的機型，可藉這種高密度、模組化的伺服器，針對整個叢集能支配的運算資源，加以擴充，避免占用更多機架空間。

在這種混合式組態下，對於HyperFlex Systems的每個邏輯節點而言，最多可運用4顆處理器（HX240c M4節點的2顆 + UCS B200伺服器的2顆）。

HX220c與HX240c的硬體規格比較。看得出來，兩者差異在於機箱大小、硬碟容量，以及是否可延伸搭配刀鋒伺服器。

搭配Springpatch的軟體定義儲存平臺，以及Cisco的UCS Fabric Interconnects交換器

若從HyperFlex System的運作架構來看，這些UCS伺服器預載了伺服器虛擬化平臺，以及Cisco HyperFlex HX Data Platform Software，用戶可藉此獲得一套整合好的軟體定義運算與儲存環境。

存取Hypervisor時的所有資料讀取與寫入請求，都由HyperFlex HX Data Platform控制器來處理，因此控制器能夠協調所有來自虛擬機器的I/O作業
與。這是因為，資料平臺控制器已經整合了2套VMware ESXi軟體安裝套件（IO Visor和VAAI），因此可以指揮ESXi執行相關功能，例如，虛擬機器的資料可以切割、分散存放到不同節點上。

目前，HX220c M4和HX240c M4所預載的Hypervisor軟體，是VMware vSphere 6.0（伺服器內部配置了2張64GB容量的SD記憶卡，供系統開機之用，當中存放了VMware ESXi）。而HyperFlex HX Data Platform Software這套軟體，最新版本已發布到1.7版，支援的伺服器虛擬化平臺，主要是vSphere的5.5版和6.0 Update1版。此外，HyperFlex 本身也具有自動化的叢集組態設定能力，Cisco在此提供了UCS服務描繪範本，可加快整體基礎架構環境的建置速度。而就系統管理的應用來說，IT人員可透過外掛在vCenter網頁用戶端介面的程式，來集中管理HyperFlex資料平臺，以及其中的UCS系列節點伺服器與網路交換器。

想要管理HyperFlex Systems的環境，IT人員可透過熟悉的vCenter網頁介面vSphere Web Client來操作，無需切換到其他網頁介面。若軟體定義儲存環境的使用出現警示，也可以和ESX伺服器虛擬化環境，一同在vSphere Web Client當中檢視。
如果管理者想要在HyperFlex Systems當中，自動執行某些功能，能以命令列方式操作。

負責提供儲存虛擬化功能的HX Data Platform軟體，也透過外掛程式的方式整合到vSphere Web Client，管理者可在單一操作介面上，檢視目前叢集環境下的儲存容量與效能狀態使用趨勢。

在底層硬體的部分，HyperFlex Systems除了仰賴HX系列設備作為節點伺服器，也要搭配UCS 6200系列的Fabric Interconnects網路交換器，透過10Gb/FCoE統合式Fabric網路環境，協助節點之間彼此相互連結、溝通，可支援20 Gbps的Fabric網路流量。

以目前的HyperFlex Systems配置而言，Cisco搭配的是48埠交換器UCS 6248UP，該款設備內建32個支援10GbE與FCoE網路的SFP+埠，另外16埠則需搭配擴充模組。

以實體設備來看待的Cisco HyperFlex Systems整體架構。其中HyperFlex系統管理外掛程式與UCS管理的外掛程式，都可以整合在vSphere Web Client當中。
左側是由UCS 6200系列交換器所組成的網路層，右側是HX220c M4與HX240c M4的叢集，中間是刀鋒伺服器，能與HX240c M4的叢集組成混合式的超融合基礎架構環境。

圖中是以HX240c M4節點組成的叢集，我們可以看到2臺UCS 6200交換器彼此連接，每臺HX240c M4也融合在一起，用戶還可選購Nexus 9000系列交換器，即可組成虛擬網路埠通道（Virtual Port Chacnnel，vPC）。在這些之上，則是各種系統管理服務，像是vCenter，以及AD、DNS、DHCP等。

在Cisco的超融合基礎架構未來的藍圖當中，計畫支援更多類型的Hypervisor，以及Container容器與裸機部署；儲存應用上，Cisco也想支援更多種環境，像是檔案、區塊、物件等網路儲存型態，以及大資料應用所普遍支援的Hadoop。
在系統管理方面，Cisco也將提供開放API，並支援自動、聰明的管理機制。

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