雲原生超融合

雲原生超融合,是新一代超融合產品,企業數位化轉型的焦點正由“資源”擴展到“套用”,雲基礎設施正從數據中心擴展到邊緣,面向雲原生趨勢,圍繞套用升級,雲原生超融合從而產生。

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發展方向

超融合從計算與存儲的簡單融合向著全融合的方向發展,套用場景也正在從傳統的虛擬化、私有雲、虛擬桌面(VDI)等通用場景逐步擴展至混合雲、雲原生、邊緣計算等場景。超融合從第一代發展到第三代:
超融合v1.0存算融合:2011年開始,以第一代超融合產品推出為特徵。存算融合階段的超融合產品融合計算、存儲,存算一體,其特點是以物理資源為核心,快捷部署;
超融合v2.0雲基礎設施:2017年開始,以大量雲計算廠商開始進入超融合領域為特徵。雲基礎設施階段的超融合產品具備存算一體+虛擬化/雲平台,實現開箱即雲,其特點是以軟體定義為核心,分散式部署;
超融合v3.0雲原生超融合:2023年,雲計算開源和標準推進委員會啟動《基於超融合平台的雲原生技術標準體系》研討,並於7月發布可信雲Q/KXY HC003—2023《面向雲原生的超融合平台技術能力要求》和首批產品評估結果,開啟雲原生超融合元年。雲原生超融合階段的產品應具備存算一體+虛擬化/雲平台+容器,實現套用就緒,其特點是以套用自動化管理為核心,開放服務接口,雲原生部署。

產品驅動

雲原生超融合產生的驅動力
數位化轉型聚焦套用自動化,推動雲原生高速發展。Gartner預測,到2025年,超過95%的新數字工作負載將部署在雲原生平台上。CNCF 基金會最新年度調查顯示,44%組織已經將容器用於幾乎所有的業務場景,35%組織表示容器已經用於部分業務場景。
分散式部署推動算力本地化 邊緣計算加速發展。IDC調研顯示,亞太地區企業正在通過邊緣滿足更廣泛的計算密集型需求,預計到2023年,70%企業將會在邊緣處理數據,部署在邊緣的套用數量將增長8倍,超過50%的新增基礎設施將考慮在邊緣部署。
雲原生與邊緣計算趨勢 催生雲原生超融合。中小數據中心、分支機構和邊緣計算等場景將會催生大量的雲原生套用。然而,由於存算本地化的業務場景需求,在部署和運維過程中可能會遇到諸如資源緊缺、管理複雜、兼容性差、調試困難、缺乏高可用方案以及運維門檻高等一系列問題,從而導致整體TCO較高。在雲原生和邊緣計算雙重趨勢推動下,作為基礎設施的超融合進入到雲原生超融合階段。

產品架構

雲原生超融合技術架構
“容器+虛擬機”嵌套架構
基於傳統超融合架構,在虛擬機中部署容器,容器和虛擬機相互嵌套。這一方案中,虛擬化仍然是主要技術,容器是輔助,是傳統超融合應對雲原生趨勢的“過渡”方案。
“容器+虛擬機”雙引擎架構
基於雲原生超融合架構,在物理機上直接部署容器,“容器+虛擬機”雙引擎並行。這一方案中,容器與虛擬機放在同一資源層次上並行運行、不相互承載,是超融合的“雲原生”方案。
雲原生超融合
架構對比圖
架構對比表
架構
“容器+虛擬機”嵌套架構
“容器+虛擬機”雙引擎架構
階段
傳統超融合應對雲原生趨勢的“過渡”方案
超融合的“雲原生”方案
部署形態
虛擬機和存儲基於物理機部署,容器基於虛擬機部署
容器、虛擬機、存儲都基於物理機部署
性能指標
基於虛擬機運行容器,多一層Hypervisor開銷,整體性能損耗約10%~20%
基於物理機運行容器,無虛擬機和容器互相嵌套帶來的虛擬化性能開銷及容器網路損耗
主要優勢
便於創建多個容器集群實現集群級資源隔離,適合數據中心級部署
避免虛擬化引起的性能損失,適合中小型數據中心/分支機構/邊緣計算等場景雲邊協同
運維成本
運維複雜度較高,問題定位需考慮物理機和虛擬化雙重環境因素
容器直接部署在物理機上,降低系統複雜性,提升運維效率
綜合成本
容器平台依賴虛擬化軟體授權,需全量購買虛擬化軟體授權
容器平台無需依賴虛擬化軟體授權,降低TCO
相比“容器+虛擬機”嵌套架構,“容器+虛擬機”雙引擎架構由於在容器層面沒有虛擬化開銷,資源利用率,降低了架構複雜度,從而大幅提升運維效率,同時降低整體TCO。
雲原生超融合
“容器+虛擬機”嵌套架構

產品理念

“容器+虛擬機”雙引擎架構的雲原生超融合以“套用自動化管理”作為核心產品理念,通過“容器+虛擬機”雙引擎,存算融合,雲邊協同,套用融合,助力企業用戶在中小型數據中心、分支機構、邊緣計算等場景下獲得持續創新的核心能力。

產品評估

可信雲是中國信通院下屬的雲計算服務和軟體評估,也是針對雲計算服務和軟體領域的專業評估體系。可信雲的核心目標是建立雲計算的評估體系,為用戶選擇雲計算服務提供支撐,促進我國雲計算市場健康、創新發展,提升服務質量和能力水平,助力產業高質量發展和數字中國建設。
面向雲原生超融合平台技術能力評估是可信雲的又一重要成果。2023年7月在中國信息通信研究院和中國通信標準化協會聯合主辦的2023年可信雲大會上,可信雲Q/KXY HC003—2023《面向雲原生超融合平台技術能力要求》首批評估結果正式發布,共有2款產品通過評估。
關於《面向雲原生超融合平台技術能力要求》評估標準:包括對容器計算能力、容器存儲能力、容器網路能力、管理平台能力、安全性、可靠性、兼容性、服務開放接口等八類能力達到超融合解決方案(面向雲原生)的要求。

典型產品

ZStack Edge雲原生超融合首批通過可信雲Q/KXY HC003—2023《面向雲原生的超融合平台技術能力要求》評估。
ZStack Edge雲原生超融合基於通用伺服器部署,採用直接在物理機上並行運行“容器+虛擬機”的雙引擎架構,結合分散式存儲、套用市場、雲邊協同、一鍵運維、雲原生安全、災備等能力,為中小型數據中心、分支機構、邊緣計算等場景下的業務套用,帶來全新的交付體驗與可靠保障。
雲原生超融合
產品架構
依據可信雲Q/KXY HC003—2023《面向雲原生的超融合平台技術能力要求》評估,ZStack Edge雲原生超融合的能力表現為以下方面:在雲原生能力方面,涵蓋容器計算能力、容器存儲能力、容器網路能力,ZStack Edge雲原生超融合採用了完全自主創新的“容器+虛擬化”雙引擎並行架構,在滿足容器計算能力和虛擬化計算能力的同時,容器引擎和虛擬機引擎不需要互相嵌套,直接並行運行在物理伺服器之上。通過自研的雲原生動態調度器,用戶無需提前規劃容器和虛擬機資源用量,系統完全可以根據實際業務所占用的資源開銷動態調整容器和虛擬機的資源,使得資源的分配更加的靈活。
在可靠性方面,ZStack Edge雲原生超融合提供套用級的高可用和故障自愈的能力。通過硬體參數最佳化、平台組件多副本、數據存儲多副本、故障轉移等技術手段,確保平台層面的高可用,避免出現單點故障。在設備斷電重啟時,用戶也無需人為干預,平台服務也可以自動恢復,為用戶提供穩定,可靠的基礎設施服務。
在管理平台能力方面,主要關注2個部分,交付能力和運維能力。
(1)在交付管理中,ZStack Edge雲原生超融合的交付中心內置企業級鏡像倉庫提供標準的Docker命令行WebUI 方式方式上傳/下載。內置套用市場具備可視化部署以及複雜套用一鍵發布/回滾/版本管理能力,實現套用可視化部署。
(2)在運維管理中,ZStack Edge雲原生超融合具備開箱即用能力,具備全圖形化+模組化引導式安裝能力,大幅降低交付門檻,只需配置基礎信息後平台可自動完成部署。此外,對平台關鍵資源和服務進行全方位自動化巡檢,內置評分機制對所巡檢項目健康狀態進行量化評分,並提供針對性的修復建議,有效降低現場運維門檻。
在安全性方面,ZStack Edge雲原生超融合支持展示容器進程之間、服務之間、節點之間的網路拓撲和策略配置,保障容器業務網路安全。通過容器鏡像和運行時級別的漏洞掃描、安全審計和溯源分析,再結合多錨點檢測、入侵感知,實時監測入侵事件,一體化提供圍繞容器套用級的安全能力。
在兼容性方面,ZStack已經完成200多家軟硬體產品適配,其中包含120多家信創產品適配,ZStack也是首批通過可信雲一雲多芯認證,最高等級,“先進級”認證的廠商,是兼容四種架構、八類平台,是支持架構和平台類別的最全廠商。在服務開放接口方面,ZStack Edge雲原生超融合已面向客戶提供開放的服務接口,與眾多行業套用廠商完成產品適配和生態認證,發布了基於雲原生超融合的行業解決方案,其中涉及:電力、交通、教育、製造等多個行業方案。

產品套用

雲原生超融合已在製造、能源、交通、傳媒、教育等行業用戶中得到套用,幫助行業用戶打通底層物理資源到上層業務場景的完整鏈路,從“套用自動化管理”視角,建設運維的新一代雲原生基礎設施,打通業務“最後一公里”。

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