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VMware 超融合基础架构:破解企业数字化转型的 IT 困局

发布日期 / 5/19/2025 11:00:00 AM / 263

在数字化转型的洪流中,企业正面临着前所未有的机遇与挑战。传统 IT 架构的局限性日益凸显,而 VMware 超融合基础架构 (HCI) 以其灵活扩展、极简管理、线性增长的性能以及显著的成本节约优势,为企业提供了一条突破困境、加速转型的新路径。


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企业数字化转型的目标

数字化转型已经成为我国企业扩大市场、降本增效的主要路径之一,是企业需要付诸行动的必选题。对于大企业而言,数字化转型能够更好地整合内部信息,协调产业链相关企业合作、提高交易效率,从而提升企业价值;对于中小企业而言,寻求企业客户、降低成本是主要的数字化转型初衷。

当前仍有很多企业在采用第二代数据中心,这是一种集中式的共享架构,通常是在服务器上搭建虚拟化系统,用集中式存储作为存储后端。由于该架构的硬件、软件通常来自不同的厂商,信息孤岛现象严重,管理运维复杂,且对未来的升级和扩容带来很大的麻烦。


第三代数据中心,为软件定义分布式架构,即云计算架构。通过把大规模资源整合到一起,通过资源共享和复用方式对外提供计算、存储、网络服务。云架构更适合大规模 IT 资源的整合。对于中小规模的数据中心,可以采用更加适合的超融合架构(以下简称 HCI)。随着业务增长,IT 架构也逐步演进为云架构。


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HCI 的优势

  • 灵活的扩展:分布式架构、按需扩容(磁盘和计算节点)、且自动化完成。

  • 极简的管理和运维:GUI 简单操作、实时监控资源池内各资源的状态、故障发生能发送短信或邮件通知管理人员。

  • 线性增加的存储性能:HCI 的每个节点都有缓存模块,其作用就是性能加速,所以随着节点数量增加,整体性能实现线性增长。

  • 明显的成本节约:HCI 较传统架构设备采购的时间缩短一半以上、不需要预先规划并采购冗余存储、且机房占用也大为节省,也使得后期管理运维成本降低。(详见下方3张对比表)

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表1
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表2

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表3

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HCI 的组成部分

HCI 把计算、存储、网络等功能融合在一个架构中,形成一个高效协作的团队。在这个平台里,通过软件定义的方式,将这些原本分散的功能统一管理,实现了资源的池化(汇聚到一个 “大水池” 里)。当有业务需求时,就可以从这个“水池” 里按需获取资源。它大大简化了 IT 架构的管理难度,减少了硬件设备的数量,降低了成本,同时还提高了资源的利用率和灵活性。

1、计算虚拟化

计算虚拟化是 HCI 的基础技术之一,通过在物理服务器上安装虚拟化软件(如VMware ESXi、KVM等),把一台物理服务器变成多个相互隔离的虚拟机。每个虚拟机都拥有自己独立的操作系统、CPU、内存、存储和网络等资源。

这些虚拟机之间相互隔离,互不干扰,即使其中一个虚拟机出现故障,也不会影响其他虚拟机的正常运行。而且,管理员可以根据应用程序的实际需求,动态地为虚拟机分配、回收和调整资源。

2、分布式存储

分布式存储技术是超融合平台的另一个关键技术,它就像是一个庞大而有序的“数据仓库”,它将数据分割成多个小块,分散存储在超融合平台中的各个节点上,实现了数据的高可靠性和存储扩展性。这些节点通过网络相互连接,形成一个分布式的存储集群。每个数据块都会在多个节点上进行冗余存储,不会影响数据的正常使用。
同时,当需要扩展存储容量时,只需要在集群中添加新的节点即可,系统会自动将数据重新分布到新节点上,实现了存储容量的无缝扩展。
此外,分布式存储还采用了一系列的数据管理和优化技术,如数据缓存、数据压缩、数据去重等,进一步提高了数据的访问性能和存储效率。

3、网络虚拟化

网络虚拟化技术在超融合平台中起着连接各个组件的“桥梁” 作用,它实现了网络资源的抽象和灵活调配。网络虚拟化技术则通过软件定义的方式,将物理网络资源抽象成多个独立的虚拟网络。这些虚拟网络可以拥有独立的网络拓扑、IP 地址、子网掩码等。

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VMware vSAN 的概述

vSAN,VMware 旗下的软件定义存储解决方案。通过在 vSphere 集群中巧妙地抽象和聚合本地磁盘,vSAN 成功创建了一种可由 vCenter 统一调配和管理的存储模式。vSAN 8.0 为客户提供卓越的性能和效率提升,以应对当前和未来业务发展的挑战。
正因如此,vSAN 8.0 不仅稳固了其技术创新产品的地位,更已发展成为深受用户信赖的企业级软件定义存储方案。根据 IDC 的新统计数据,超过40%的超融合产品用户选择了 vSAN,并广泛将其应用于数据库、邮件系统、虚拟化桌面、远程分支办公以及多站点容灾等核心业务场景中。

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图1

随着 NAND 闪存技术的迅猛发展,MLC、TLC 和 QLC NAND 闪存设备层出不穷,不仅存储容量大幅增加,价格也显著下降。同时,高效的 NVMe 接口已成为行业标准、服务器 CPU 核心数量急剧增加、25/100Gb 网络技术愈发成熟且价格亲民,这些都为客户带来了更多的更新选择。

硬件资源的丰富为应用程序的运行提供了更多规划和设计空间。企业越来越依赖于虚拟资源来实现业务价值,同时追求更高的空间效率以降低 TCO,并通过加密服务确保数据安全。此外,随着工作负载不再局限于本地环境,边缘、核心和云都成为了客户关注的焦点。

vSAN 8引入全新的vSAN Express Storage Architecture™ (vSAN ESA)。在vSAN Original Storage Architecture™ (vSAN OSA) 的基础上进行了进一步的优化,特别针对基于 NVMe 的高性能 TLC 闪存设备。

这一创新架构不仅解锁了现代硬件的潜力,更带来了前所未有的性能和功能提升。同时,vSAN 平台也提供了灵活的选择,用户可以根据实际业务需求自由选择使用 vSAN OSA 或 vSAN ESA,以实现优的性能、可扩展性、弹性和易用性。

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图2. vSAN 8中的两种存储架构
vSAN 8 Express Storage Architecture (ESA) 的全新架构将采用创新的数据处理和存储方法。搭载 vSAN 8 ESA 的版本,将引入诸如新型日志结构化文件系统 (vSAN LFS) 、革新性的日志结构化对象管理器,以及全新的对象格式等特性。这些改进将使 vSAN ESA 能够更贴近设备层面的性能,从而实现数据和元数据的极速且高效存储。

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图3. vSAN 8 Express Storage Architecture (ESA) 的价值优势


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vSAN 的优势


  • 成本效益:通过消除传统存储的高昂费用,vSAN 大幅降低了存储成本。
  • 简化管理:与 vSphere 的结合使得管理过程更为直观,降低了管理复杂性。
  • 超融合基础架构:vSAN 支持构建集成的超融合基础架构 (HCI),将计算和存储资源紧密结合,提升整体性能。
  • 业务敏捷性:快速部署和扩展能力使企业能够快速响应市场变化,增强业务灵活性。无缝管理虚拟机 (VM) 和容器应用,与Kubernetes等领先的容器Orchestrator进行集成并从中受益。
  • 支持混合云:vSAN 使得企业能够轻松实现混合云环境,优化资源使用和数据管理。


综上所述,基于 VMware vSAN 超融合存储解决方案实现了将核心数据中心功能整合到广泛的行业标准 x86 硬件以及成熟的 hypervisor 上,其设计和部署具有广泛的硬件兼容性和选择性,极大地降低了总体拥有成本。

VMware HCI 为企业数据中心的虚拟化管理、网络功能、存储优化、安全增强以及自动化运维等方面的能力带来了全面的升级。根据未来发展需求灵活扩展规模,借助软件定义的基础架构为跨云时代的 IT 需求做好准备,实现企业数字化转型目标。


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