超融合基础设施是一种以软件为中心的架构，它将计算、存储和虚拟化资源紧密集成到单个高度集成的系统中，该系统通常由 x86 硬件以及包括操作系统、虚拟化平台和软件管理工具在内的综合软件堆栈组成。
现代企业依靠数据中心提供计算、存储、网络和管理资源，这些资源对于承载重要的企业工作负载和数据必不可少。但数据中心可能非常复杂，众多供应商竞相提供各种不同的设备、系统、服务和软件。这种异构混合通常难以互操作——而且如果没有仔细、耗时的优化，很少能为企业提供最佳性能。如今，IT 团队根本没有时间应对传统异构环境带来的部署、集成和数据中心管理挑战。
融合的概念最初是为了解决异构性挑战而提出的。早期，一家供应商会将不同供应商的系统和软件整合到一套预先配置和优化的设备和工具中，然后以套装的形式出售。这被称为融合基础设施(CI)。后来，融合供应商采取了下一步行动，为数据中心设计和生产自己的预装和高度集成的计算、存储和网络设备系列。这是一个革命性的举措，现在被称为超融合基础设施(HCI)。
通过虚拟化技术和统一管理的结合，可以实现融合和超融合系统。虚拟化使计算、存储和网络资源可以作为池化资源，进行集中配置和管理。统一管理可以发现所有这些资源，将它们组织到池中，划分为性能层，然后无缝地配置到工作负载，而不管这些资源的物理位置在哪里。与传统的异构数据中心环境相比，统一管理实现了质的飞跃，因为传统的异构数据中心环境可能依赖于多个不同的管理工具，而这些工具通常无法发现或管理所有资源。
如今，虚拟化硬件和相关管理工具的组合通常被视为独立设备，可以作为数据中心中单个完整的超融合系统运行，也可以与其他 HCI 设备结合使用，以快速轻松地扩展超融合基础设施部署。
让我们仔细研究超融合基础设施技术，考虑其用例和实施方式，评估其权衡，研究一些当前的供应商和产品，并展望该技术的未来。
超融合基础设施如何运作？
很多时候，来自不同供应商的硬件混杂在一起，再加上不合适的网络设备，无法通过单一工具进行配置和管理。结果几乎总是各种设备和软件混杂在一起，导致 IT 管理员混乱、疏忽、存在安全漏洞、进行不必要的救火工作并浪费时间。
超融合基础设施建立在集成和管理这两个基本前提之上，其出现是为了解决传统异构数据中心最令人困惑的两个问题：性能欠佳和支离破碎（问题重重）的系统管理。HCI 的目标是提供虚拟化和可扩展的计算、存储和网络资源，这些资源都可以通过单一管理平台进行发现和管理。
定义
什么是超融合基础设施？HCI 指南
史蒂芬·J·比奇洛
经过
Stephen J. Bigelow， 高级技术编辑
超融合基础设施是一种以软件为中心的架构，它将计算、存储和虚拟化资源紧密集成到单个高度集成的系统中，该系统通常由 x86 硬件以及包括操作系统、虚拟化平台和软件管理工具在内的综合软件堆栈组成。
现代企业依靠数据中心提供计算、存储、网络和管理资源，这些资源对于承载重要的企业工作负载和数据必不可少。但数据中心可能非常复杂，众多供应商竞相提供各种不同的设备、系统、服务和软件。这种异构混合通常难以互操作——而且如果没有仔细、耗时的优化，很少能为企业提供最佳性能。如今，IT 团队根本没有时间应对传统异构环境带来的部署、集成和数据中心管理挑战。
融合的概念最初是为了解决异构性挑战而提出的。早期，一家供应商会将不同供应商的系统和软件整合到一套预先配置和优化的设备和工具中，然后以套装的形式出售。这被称为融合基础设施(CI)。后来，融合供应商采取了下一步行动，为数据中心设计和生产自己的预装和高度集成的计算、存储和网络设备系列。这是一个革命性的举措，现在被称为超融合基础设施(HCI)。
通过虚拟化技术和统一管理的结合，可以实现融合和超融合系统。虚拟化使计算、存储和网络资源可以作为池化资源，进行集中配置和管理。统一管理可以发现所有这些资源，将它们组织到池中，划分为性能层，然后无缝地配置到工作负载，而不管这些资源的物理位置在哪里。与传统的异构数据中心环境相比，统一管理实现了质的飞跃，因为传统的异构数据中心环境可能依赖于多个不同的管理工具，而这些工具通常无法发现或管理所有资源。
如今，虚拟化硬件和相关管理工具的组合通常被视为独立设备，可以作为数据中心中单个完整的超融合系统运行，也可以与其他 HCI 设备结合使用，以快速轻松地扩展超融合基础设施部署。
让我们仔细研究超融合基础设施技术，考虑其用例和实施方式，评估其权衡，研究一些当前的供应商和产品，并展望该技术的未来。
超融合基础设施如何运作？
很多时候，来自不同供应商的硬件混杂在一起，再加上不合适的网络设备，无法通过单一工具进行配置和管理。结果几乎总是各种设备和软件混杂在一起，导致 IT 管理员混乱、疏忽、存在安全漏洞、进行不必要的救火工作并浪费时间。
超融合基础设施建立在集成和管理这两个基本前提之上，其出现是为了解决传统异构数据中心最令人困惑的两个问题：性能欠佳和支离破碎（问题重重）的系统管理。HCI 的目标是提供虚拟化和可扩展的计算、存储和网络资源，这些资源都可以通过单一管理平台进行发现和管理。
在采用之前评估超融合基础设施的用例、优势和挑战。
然而，除了这一基本前提之外，超融合基础设施还有许多变体和选项可供选择。了解 HCI 技术中最常见的考虑因素非常重要。
硬件或软件部署
超融合基础设施可以通过硬件或软件实现：
- 硬件部署。
HCI技术起源于一个硬件平台，它将计算、存储（有时还有网络）资源放入一个专用设备（通常称为设备）中。基于硬件的 HCI 可实现高水平的集成和优化，从而大大提高重要领域（例如存储到 CPU 的数据传输）的关键性能。当高性能对于工作负载（例如实时数据分析任务）很重要，并且硬件模块化和可扩展性对企业很重要时，硬件 HCI 是理想的选择。但是，基于硬件的 HCI 往往是供应商专有的，这会增加成本并带来一定程度的供应商锁定风险。例如，硬件 HCI 使企业能够根据需要轻松添加新的 HCI 设备，而无需担心管理软件的兼容性和支持。基于硬件的 HCI 的示例包括 Dell EMC VxRack System Flex 和 HPE SimpliVity 380 和 2600 平台等。
- 软件部署。
从概念上讲，HCI 系统是一个硬件平台，其上运行有虚拟化和管理软件。HCI 也可以作为软件层实施，用于发现、虚拟化和管理现有硬件组件，而不是购买底层硬件。软件方法让企业无需大量新硬件投资即可获得 HCI 优势。缺点是现有硬件设备（包括服务器和存储子系统）不一定会从基于硬件的 HCI 的紧密集成和优化中受益。HCI 软件可从众多供应商处获得，包括 VMware vSAN 和 VMware HCI 软件；Nutanix Acropolis（包括 AHV 虚拟化平台）；Microsoft 的 Azure Stack（Azure 的本地版本）；甚至 OpenStack。软件方法还可以施加 HCI 软件层可能无法提供的架构修改和新的监控需求。因此，基于软件的 HCI 对于企业来说实施和维护起来可能更加复杂。
综合或分散
超融合基础设施在硬件设计方面可以遵循两种不同的方法：
集成 HCI。集成方法更为传统，其中 HCI 设备包含均衡的计算资源组合，包括处理器、内存和存储。每个设备称为一个节点，HCI 部署可以扩展以包含多个节点。集成 HCI 硬件易于理解且性能高 - 所有东西都在同一个盒子里。但资源是有限的，工作负载通常不会均匀地利用资源。当节点缺少某种资源（例如 CPU）时，企业将需要添加一个全新的节点 - 即使新节点中的其他资源（例如本例中的内存和存储）可能尚未使用或不需要。这可能会造成投资浪费。
分解式 HCI。超融合基础设施最近开始采用分解式架构。其理念是将不同的资源组件放在不同的模块中，而不是将 CPU、内存和存储放在同一个盒子（设备）中。因此，分解式 HCI (dHCI) 硬件部署会将 CPU 和内存放在一个计算盒中，将存储放在单独的存储盒中。所有不同的资源模块都通过网络绑定在一起。虽然从技术上讲，也可以将 CPU 和内存分开以实现更大的分解，但为了提高性能，最好将 CPU 和内存放在同一个设备中，因为 CPU 和内存在计算环境中紧密耦合。分解式方法可以带来额外的灵活性，使企业能够将 HCI 投资集中在对部署的工作负载最有利的资源上。多家 HCI 供应商都提供了分解式 HCI 产品，包括 Dell PowerFlex、Datrium DVX、NetApp HCI 和 HPE Alletra。
部署
超融合基础设施被视为一种颠覆性技术；它通常会取代现有的数据中心硬件。每当将 HCI 引入数据中心时，重要的是要考虑如何实施或操作该技术。将 HCI 添加到传统异构数据中心的方法基本上有三种：
- 全面替代 HCI 部署。第一种选择是用超融合基础设施产品完全替代传统环境。实际上，这可能是最不可取的选择，因为它会带来最大程度的硬件替换，以及最高的潜在成本。很少有组织有资金或技术需求来进行这样的工作。更有可能的是，新的 HCI 部署将用于绿地项目，例如第二个（备份、远程或边缘）数据中心建设或其他新建项目，使用参考架构，可以将设备资本投资于 HCI，而无需替换现有硬件。
- 并行 HCI 部署。第二种方法更容易接受，即并行部署，即在现有数据中心部署 HCI 平台以及传统的异构基础设施。这种方法允许企业随着时间的推移将工作负载迁移到 HCI，并且可以长期执行。被替换的硬件可以重新利用或以更小、更易于管理的部分退役。HCI 很可能会长期与传统基础设施协同运行，两者可以轻松共存。并行 HCI 部署的常见用途是用于私有云或混合云项目。
- 按应用程序部署 HCI。第三种方法也将超融合基础架构引入现有数据中心环境。但 HCI 并非将现有工作负载迁移到新基础架构，而是仅用于支持特定的新应用程序或计算计划，例如新的虚拟桌面基础架构部署或新的大数据处理集群；之前的工作负载在现有基础架构上保持不变。
特征
HCI 旨在提供运行企业工作负载所需的计算、存储和网络资源——所有这些都通过单一管理平台结合在一起。然而，有竞争力的 HCI 产品可以提供潜在的采用者应该考虑的各种附加功能：
- 数据保护。除了传统的主存储之外，HCI 系统还可以包含强大的策略引擎，自动协助完成各种数据保护任务，包括备份、快照、灾难恢复 (DR) 和存储克隆。
- 弹性复制。高级 HCI 系统可以支持数据重复数据删除、WAN 带宽优化和跨云数据复制等功能。这些对于公共云和混合云使用来说至关重要。
- 数据完整性。HCI系统可以包括存储管理、完整性和高可用性功能，例如 RAID 和其他零数据丢失功能，以确保工作负载和数据始终完整无缺。
- 虚拟化网络功能支持。VNF技术基于软件定义网络，并允许高级功能，例如扩展集群、云复制和高级安全性。这使网络能够扩展到云、数据中心和边缘环境。HCI 系统中的其他网络功能包括网络地址转换、服务质量、负载平衡、路由和交换。可以通过微分段、数据包检查和网络加密等网络功能增强安全性。
超融合为何如此重要？
在选择数据中心基础设施时，有两个基本原则：同质性，即一个或相同；异质性，即多个或不同。同质数据中心使用来自单一 IT 供应商的设备（通常还有软件和服务）。同质性带来简单性，因为所有东西都来自单一来源，并且有望正常互操作。这是一种单一产品，但组织通常会被锁定在他们选择的供应商中。
尽管同质性具有诸多好处，但异构数据中心逐渐成为 IT 领域的主导，因为每个企业都有必须解决的计算问题，但对于每个公司或每个问题，答案很少相同。异构性让企业可以自由地混合和搭配设备、软件和服务。这让企业可以在低成本产品选项和优化产品选项之间进行选择——以及介于两者之间的所有选项——同时让数据中心基本上不受供应商锁定的影响。
但异构性是有代价的。构建有效的异构数据中心基础设施需要时间和精力。硬件和软件必须单独采购、集成、配置、优化（如果可能），然后通过通常只针对供应商自身产品的工具进行管理。因此，管理多样化的异构基础设施通常需要 IT 人员掌握和维护多种工具的专业知识。当基础设施需要更改、修复或扩展时，这会带来额外的时间和集成挑战。传统的异构 IT 根本就不是那么敏捷。
如今，业务变化速度惊人。IT 必须几乎立即响应业务需求，按需为新出现的工作负载配置新资源，并及时添加新资源，以保证企业应用程序的运行和安全。然而，IT 还必须消除可能导致关键系统易受攻击的系统管理错误和疏忽。所有这些都必须在不断缩减的 IT 预算和人员的情况下完成。超融合基础设施的关键在于部署速度和敏捷性。
HCI 充分利用了使同质数据中心环境流行起来的相同优势：单一供应商平台确保兼容性、互操作性和一致的管理，同时在出现问题时提供单一供应商进行咨询。但 HCI 更进一步，提供使用软件定义和基于虚拟化的技术组织的计算、存储和网络资源。这些资源紧密集成并经过预先优化，硬件和软件被打包成方便的设备（或节点），可以单独部署，然后随着资源需求的增加快速轻松地扩展。
简而言之，HCI 产品本质上被设想为一个盒子里的数据中心。如果企业需要更多资源，只需在 HCI 盒子中添加更多模块即可。如果一个 HCI 盒子不足以满足数据中心的需求，只需添加更多盒子即可。但 HCI 的吸引力不仅限于数据中心。紧凑、高度集成的产品易于安装，并且可以远程管理，HCI 技术已成为远程办公室/分支机构 (ROBO) 和边缘计算部署的主要内容。
举例来说，考虑一个典型的大数据安装，其中 PB 级的数据来自大量 IoT 设备。无需依赖昂贵的高带宽网络将原始数据发送回数据中心进行处理，而是可以在边缘（数据的来源地）本地收集和存储数据，并且可以在边缘轻松安装 HCI 部署以远程处理和分析原始数据，通过仅将结果分析发送到主数据中心来消除网络流量拥塞。
再举一个例子，假设一家拥有私有云或混合云计划的组织。传统的工作包括添加和配置支持私有云堆栈所需的基础设施。HCI 部署提供了一个方便、包罗万象的“盒装数据中心”，可以将其配置和部署为私有云，随后连接到公共云，为企业构建混合云基础设施。
原文地址：https://www.techtarget.com/searchdatacenter/definition/What-is-hyper-converged-infrastructure-Guide-to-HCI
原文作者：Stephen-J-Bigelow
