歷經10年的興盛發展後,超融合基礎架構(Hyper Converged Infrastructure,HCI)這個產品類型,近年來發生了質變,市場上,出現了分離運算節點與儲存節點,稱為「非聚合式」超融合(Disaggregated HCI)的變形產品,而HPE推出的Nimble Storage dHCI(以下簡稱為HPE dHCI),正是這種「非聚合式」超融合系統中的代表性產品。

HPE dHCI的核心,是作為運算節點、內含VMware vSphere超融合平臺軟體的HPE ProLaint系列伺服器,與作為儲存節點、採用全快閃或混合組態的HPE Nimble儲存陣列。dHCI的運算節點與儲存節點,都可以各自獨立地擴充,藉此為用戶提供更靈活的擴展能力,並更精準地對應用戶的擴充需求。

dHCI是一款分離了運算與儲存節點的「非聚合式」超融合系統,由Nimble儲存陣列、ProLiant伺服器,交換器,以及VMware vSphere虛擬化平臺組成。

解構標準超融合系統應用架構的「非聚合式」概念

標準的超融合系統,是由整合了運算與儲存資源的伺服器節點,作為基本單元,只要在叢集中堆疊更多的超融合伺服器節點,便能同步擴展整個環境的運算與儲存資源。

而分離了運算與儲存節點的「非聚合式」超融合系統,最大特點便是可以各自獨立擴充運算或儲存節點,以因應非對稱的用戶環境擴展需求,當用戶只需要擴充儲存資源時,可以只增加儲存節點;若用戶只需要增加運算能力,則可以只增加運算節點。另一方面,由於運算與儲存節點分離,所以兩者的負載也互不干擾,更容易管理效能。

2019年中問世的HPE dHCI,在非聚合式超融合產品中,算是較晚近的產品,晚於Datrium的DVX,以及NetApp的HCI。

HPE dHCI是由Nimble系列儲存陣列、ProLiant Gen10伺服器,再加上VMware vSphere與vCenter軟體平臺,所共同組合而成,能支援HPE InfoSight雲端AI管理平臺,至於整個系統最關鍵的核心,自然便是Nimble儲存陣列的NimbleOS儲存作業系統。

基本上,每個dHCI環境,都含有至少1臺Nimble AF或HF系列儲存陣列,作為底層的儲存節點,再加上2~32臺作為運算節點、負責運行vSphere的ProLiant伺服器。

比起Nutanix之類的標準超融合系統,Nimble dHCI並不採用與Hypervisor平臺整合為一的叢集儲存層,而是由底層獨立的Nimble儲存陣列,透過iSCSI協定,為運算節點運行的VM,提供datastorage儲存空間(在dHCI套件中,Nimble儲存陣列只透過iSCSI來提供儲存連接,而不支援FC協定)。

同時,用戶也能使用Nimble儲存陣列NimbleOS內含的豐富資料服務功能,為上層的VM提供資料縮減、資料保護的一系列進階應用功能,例如即時壓縮、重複資料刪除、快照,以及本地端跨節點複製、遠端複製等。

與VMware虛擬化環境緊密結合的系統管理機制

藉由拆分運算與儲存節點的非聚合式架構,HPE dHCI不僅擁有更靈活的擴充能力,同時也藉此分離了運算與儲存負載,可更精準地管理工作負載。另一方面,還能透過Nimble儲存陣列與VMware環境緊密整合的管理機制,簡化整個應用環境的管理工作。

Nimble儲存陣列提供了內嵌於vCenter的plug-in管理工具,用戶端管理者只需透過vCenter,就能同時管理運算節點本身,以及底層作為儲存節點的Nimble儲存陣列。而InfoSight雲端管理平臺,提供透通到VM層的遠端監控與分析能力,管理者無論身處何處,都可透過瀏覽器連結InfoSight平臺,然後分析與檢視dHCI系統中,從系統整體到個別VM的運行與資源使用狀況。

在HCI領域孤軍奮戰的HPE

回顧過去,在2017~2019年,是非聚合式超融合系統的興起時期,出現了作為先驅者的新創廠商Datrium之後,NetApp與HPE兩大儲存廠商也投入了這個領域,先後推出自身的非聚合式超融合產品。

憑藉著有別於標準型超融合產品的特性,加上一線大廠的參與,讓非聚合式超融合這個嶄新的產品類型,一時看來,似乎有望發展成為超融合系統領域的一個重要分支。

然而當時間進入2020年以後,非聚合式超融合產品的發展出現了劇變。先是在2020年7月時,傳出Datrium為VMware收購的消息,日後的產品重心,將轉移為VMware提供雲端災難備援技術。

接下來,NetApp則在2021年3月初,宣布將停止銷售其HCI產品,退出了這個市場。於是,到了2021年的現在,非聚合式超融合產品領域,便只剩下HPE的dHCI獨撐大局。

儘管如此,這類產品的訴求——透過分離運算與儲存節點,藉此取得更高擴展彈性、且更精準對應用戶的擴充需求,仍然具有吸引力。而作為dHCI底層核心的Nimble儲存陣列,也是一個相當有競爭力的儲存平臺,結合InfoSight雲端管理平臺,所共同提供的VMware整合管理能力,也能在以VM為核心的應用環境中,發揮出簡化管理的效益。因此,我們認為,無論是非聚合式超融合,還是HPE的dHCI這款產品,未來仍有相當的發展空間。

HPE Nimble Storage dHCI系統的組成

自2019年中發表dHCI這個產品線以來,HPE先後推出兩個版本,首先是2019年7月發表的dHCI 1.0,然後是2020年5月問世的dHCI 2.0。

兩個版本的基本組成相同,都是由構成運算節點的HPE ProLiant機架式伺服器、HPE Nimble系列儲存陣列、置頂式交換器,以及VMware vSphere Hypervisor軟體平臺組成,主要區別有3點:

首先,dHCI 2.0大幅增加了硬體選擇範圍,納入了新款的伺服器與儲存陣列;其次,dHCI 2.0提高了擴展能力規格;第3,dHCI 2.0將內含的軟體套件,升級到最新版本。

最初推出的dHCI 1.0,只提供HPE ProLiant DL360與DL380兩款伺服器作為運算節點,搭配Nimble AF與HF系列儲存陣列,Hypervisor軟體平臺則是VMware的vSphere 6.5或6.7版。在擴展規格方面,則只達到最大20臺運算節點的規模。

而到了dHCI 2.0,則大幅增加了運算節點的選擇機型,除了原本的DL360與DL380外,另新增了DL560、DL580等兩款運算密度更高的4路伺服器機型,還引進了AMD處理器平臺的機型,包括DL325與DL385等兩款,一共有6種伺服器機型可選,涵蓋了1U、2U、4U機箱,單路、2路與4路等不同組態。

而在擴展規模方面,dHCI 2.0的運算節點最大可擴充到32臺,比dHCI 1.0提高了60%。

在儲存節點方面,dHCI 2.0同樣是搭配Nimble AF與HF系列儲存陣列,但其中的AF系列,是可以搭載儲存級記憶體(SCM)的最新版本。

至於在Hypervisor軟體平臺方面,dHCI 2.0則提供VMware vSphere最新的7.0版。

dHCI由HPE ProLiant伺服器構成的運算節點,HPE Nimbel AF或HF系列儲存陣列構成的儲存節點,加上置頂式交換器組成。

交換器

dHCI每個作業環境都預設配置2臺10GbE置頂式交換器,作為系統內部互連與對外連接之用。交換器型號可選擇HPE的M系列,HPE Aruba旗下的8320、8325與6300(M),HPE FlexFabric系列中的5710與5945,以及Cisco Nexus的3000與5000系列。如果用戶選擇全新從頭部署dHCI,那麼可以從前術交換器中擇一搭配,預設是搭配HPE Aruba交換器;如果用戶選擇以既有設備來部署dHCI,那麼也能直接沿用既有的10GbE交換器。

儲存節點

dHCI是以HPE旗下的Nimble Storage儲存陣列為核心,HPE目前提供第5代的AF系列與HF系列儲存陣列,讓用戶選擇,前者是全快閃機型,並有搭載儲存級記憶體(SCM)的選項,後者則是混合陣列機型。每個dHCI環境最多可支援4臺Nimble儲存陣列,共同組成一個儲存陣列叢集,來為上層vSphere環境提供datastore儲存空間。

運算節點

dHCI的運算節點,可以選擇HPE ProLiant伺服器家族中的1U、2U與4U款式,並包含了搭載Intel與AMD平臺處理器的機型,其中Intel平臺機型包括:DL360、DL380、DL560與DL580等4款,均包含Gen 9與Gen 10兩代機型;AMD平臺機型則有DL325與DL385等2款,均包含Gen 10與Gen 10 Plus機型。

HPE dHCI的兩種部署模式

一般的超融合產品通常有兩種採購與部署模式,第1種模式,是採購內含超融合軟體套件的全新超融合伺服器,第2種模式,則是採購超融合軟體套件,然後部署到用戶既有的伺服器硬體上。

絕大多數的超融合產品,都是提供第1種部署模式,至於第2種模式,則只適用於允許單獨銷售超融合平臺軟體的產品,目前較為罕見。

而HPE則為dHCI同時提供了前述兩種部署模式,除了從頭全新部署、稱為Greenfield的部署模式外,還提供了利用既有HPE設備部署的Brownfield模式。

在Greenfield模式下,HPE將提供全新的HPE交換器、Nimble AF或HF系列儲存陣列,以及安裝了VMware vSphere的ProLiant Gen 10伺服器等設備,透過HPE提供的dHCI設定程式,即可完成系統的初始建置。

在Brownfield模式下,用戶必須至少擁有1套Nimble AF或HF系列儲存陣列,並購買dHCI的軟體套件授權,其他硬體元件,則可直接沿用支援清單內的ProLiant Gen 9或Gen 10伺服器,以及既有的10GbE交換器,然後透過HPE的dHCI設定程式,與ESXi映像檔,來完dHCI環境的初始建置。用戶也能選購支援清單內的ProLiant Gen 10伺服器,以及網路交換器,來擴充dHCI環境。

無論用戶採取哪一種部署模式,都可透過HPE的dHCI設定程式,在5大步驟內,完成初始設定。

dHCI的兩種部署模式

目前的dHCI提供了兩種部署模式,Greenfield模式為從頭全新部署,包含新的硬體與軟體元件;Brownfield模式,可搭配用戶既有的HPE硬體設備,無須購買新硬體。圖片來源/HPE

透過dHCI設定程式完成初始建置

透過HPE提供的dHCI設定程式,可以在vCenter幫助用戶完成初始環境建置,將底層的Nimble儲存陣列,整合到ProLiant伺服器與交換器上。圖片來源/HPE

非聚合式超融合系統的應用概念

標準的超融合系統,兼具了「運算+儲存合一」與「Scale-Out叢集式擴充」等兩大特性,基本的產品型態,是包含了運算與儲存資源的標準化機箱節點,,只要增加節點,就能獲得更多運算與儲存資源,極大簡化IT基礎設施的部署、擴充與管理。但這樣的特性也帶來兩個副作用。

一為運算與儲存資源相互綑綁,每增加一個節點,運算與儲存資源便會同時對應的增加。問題在於,用戶環境的運算與儲存資源擴充需求,往往是不對稱的,有時只需增加運算能力,更多的時候是只需要增加儲存資源,而在標準的超融合架構下,無論用戶擴充需求為何,都強制同時擴充運算與儲存資源,不僅難以精準地對應需求,也造成浪費。

二為運算與儲存負載相互干擾,在標準的超融合基礎架構下,提供運算服務的Hypervisor平臺,與提供儲存服務的叢集儲存平臺,都在同一組伺服器節點運行,無可避免地會相互競爭硬體資源,叢集儲存平臺某些極耗資源的服務,將會影響到Hypervisor可用的處理器資源。

而解決這兩個問題的最簡便方法,便是分拆運算與儲存節點,這也就是「非聚合式」超融合產品基本概念。

在非聚合式架構下,運算與儲存節點分別運行Hypervisor平臺,以及儲存叢集平臺,兩者可分別獨立的擴充,因而也沒有對稱擴充的限制,用戶可以單獨增加運算或儲存節點。其次,運算與儲存負載是分別由不同節點硬體負責,自然也沒有互相干擾的問題。

另一方面,非聚合式超融合架構仍保留了超融合的其他特性,如預先完成建置與測試,以及堆疊式的橫向擴充等。

HPE Nimble Storage dHCI的管理

如同一般的超融合產品,HPE dHCI雖然在硬體架構上採用非聚合式設計,但是在運作時,同樣是以Hypervisor與VM為核心。

為了簡化管理,dHCI將運算與儲存單元的管理,都整合到vCenter環境中,用戶端管理者既可透過vCenter管理運算單元的資源配置,也可透過嵌入在vCenter中的Nimble儲存陣列plug-in管理程式,來管理底層Nimble儲存陣列的資源,包括使用各式各樣的進階資料服務功能。

除此之外,HPE的InfoSight雲端管理平臺也能直接支援dHCI系統,提供,提供透通到VM層級的健康狀態監控,資源使用分析,以及系統問題診斷、系統最佳化建議等功能。

所以,dHCI的管理也就分成兩個層級,一是透過vCneter可以提供基本的運算與儲存資源配置管理,而透過InfoSight雲端管理平臺,則提供了進一步的分析、診斷與諮詢建議功能。

其中特別有價值的,是InfoSight雲端平臺提供的支援。當前超融合產品供應商雖然數量眾多,但能同時提供雲端平臺的廠商,便相對很少。另一方面,當前的一線儲存大廠雖然都能提供雲端管理平臺,但管理層級大都只及設備層級(儲存陣列或伺服器),而無法透通Hypervisor、達到VM層級。而InfoSight則兩者兼具,可以直接支援dHCI,同時又具備透通到VM層級的管理能力,可為dHCI這種以VM為核心的環境,提供極大的便利。

透過vCenter plugin來管理dHCI

dHCI管理者可透過Nimble的vCenter plugin程式,在vSphere的vCenter平臺中,直接管理Nimble儲存陣列,而這也意味著,我們無須離開vCenter環境,就能完整管理dHCI的運算與儲存資源。圖片來源/HPE

透過InfoSight雲端平臺簡化VM管理

HPE的InfoSight雲端管理平臺,可以直接支援dHCI套件,不僅可以管理其中的伺服器,以及Nimble儲存陣列等硬體設備,還能提供透通到VM層級的健康監控、問題診斷與諮詢建議等服務。圖片來源/HPE


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