通信世界网消息（CWW）在传统IT架构向云计算迁移过程中，服务器虚拟化是的第一步，但仅有服务器虚拟化绝对不能算是云计算。另外，即使一个中小企业的数据中心，也有不同厂家的虚拟化软件、服务器和存储产品，用户渴望更专业的服务来“拼积木”，在服务器上实现全部融合虚拟化计算及存储，减少采购成本和能耗开销，降低安装、管理和运维的难度。
超融合架构的关键技术
超融合架构（Hyper-Converged Infrastructure）是指在同一套单元设备（x86服务器）中不仅具备计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术，而且还包括缓存加速、重复数据删除、在线数据压缩、备份软件、快照技术等元素，而多节点可以通过网络聚合起来，实现模块化的无缝横向扩展（scale-out），形成统一的资源池。
软件定义的分布式存储层和虚拟化计算是超融合架构的最小集。软件定义分布式存储是超融合的核心。分布式存储解决了集中式共享存储应用在虚拟化场景里遇到的问题。
中兴通讯依托在云计算领域多年的技术积累和产品经验，研发了超融合架构解决方案ZXCCP EBS(Elastic Block Storage)，在架构、技术和功能等多个方面进行了诸多创新，具有较强的竞争优势，广泛应用在CDN、云桌面VDI、虚拟数据中心VDC等业务场景。
中兴EBS基于通用X86系统，遵循开放架构的标准，适配多种硬件，支持多种虚拟化平台，实现了计算、存储、网络等资源的预集成和架构优化设计，通过软件定义分布式存储和Hypervisor紧密结合，将集群资源进行了统一的抽象，高性能、高可靠、数据一致，支持在线水平扩展。
如图1所示，中兴EBS采用无中心的分布式架构，由元数据服务、存储管理服务、客户端（驱动）、操作维护等核心模块组成。元数据服务保存虚拟存储池及相应数据块的位置信息，并负责集群负载均衡、数据块健康检查以及垃圾回收等集群层面的协作任务。存储管理服务接管存储服务器上的磁盘，并将数据以Chunk（数据片）为单位进行实际存储，存储管理服务不依赖于任何Linux文件系统，在裸盘上直接实现了一层为虚拟化负载定制的高性能分层文件系统。客户端提供块存储的访问接口。操作维护提供自动化管理运维，支持CLI/Web方式管理，可开放API，提供丰富的多维度、多指标监控，以及强大的性能和日志分析工具。
图1 EBS架构及核心组件
每个存储服务器节点可部署一个或多个上述模块，构成分布式集群。每个存储服务器节点上都装载存储管理服务，接管节点上的若干磁盘，并且通过客户端驱动向上层提供数据读写服务。元数据服务通常部署于少部分节点上（与存储管理服务合设），保存着集群的各种配置信息和元数据信息，通过Paxos算法保证多个元数据服务中的数据完整性及一致性。
EBS的存储容量和性能都可以弹性水平扩展。无需暂停业务，只需将部署了EBS的新节点接入集群网络，新节点自动向集群注册服务，集群的整体容量和性能随之线性扩展，数据自动迁移到新节点并达到整个系统的负载均衡。
EBS架构实现数据高可靠、高可用
在中兴EBS中，用户可以将集群中所有存储资源作为一个大的存储池（Pool）进行使用，也可以根据一定策略划分为若干个独立的存储池。在存储池上，用户可以创建虚拟卷（Volume），并且通过客户端驱动将虚拟卷挂载到主机上，供用户作为标准SCSI块设备使用。超融合存储将离散在不同存储服务器上的存储资源进行统一抽象，灵活地按用户所需提供虚拟存储能力。
每个虚拟卷的数据在实际存储时，被条带化（Strip）为若干定长的数据片（Chunk）。同时根据一定规则，使一组Chunk归属于一个Chunk Group，并根据算法随机而均匀地以Chunk Group为单位分布到其存储池对应的服务器节点上，如图2所示。
图2 存储资源的抽象
用户创建虚拟卷时可以设置1～5个复本，保持用户数据的冗余可靠。即同一份数据可以根据业务需求灵活地设置副本数，副本分布到不同的物理节点，即便一个节点损坏也不会影响数据的可用性和可靠性。并且采用强一致性的数据同步策略，保证数据的绝对正确。提供工具可进行周期性的扫描并自动恢复损坏的数据，并可将数据备份到外部的存储。
另外，在随机I/O场景下， SSD性能比机械硬盘高2～3个数量级。EBS充分挖掘SSD的高性能实现了智能的分层存储，将热数据缓存到快速的SSD中，以应对随机I/O读写。当数据读取时，通过基于LRFU（Least Recently/Frequently Used）的智能算法识别冷热数据，将热点数据调度到SSD中，并保持SSD的高命中率和数据热度。当数据写入时，数据首先以日志序列的形式在SSD上临时存储，随后以异步方式搬移到SATA盘进行持久化存储，在数据搬移过程中将地址相邻的I/O进行合并，在一定程度上降低随机性，减少耗时的硬盘寻道。
EBS在软件层面对I/O性能进行了针对性优化。使用异步I/O机制和非阻塞（Non-blocking）模型，提升系统的整体处理效率和并发度。尽可能地降低内存拷贝次数，减少对CPU的消耗。在客户端驱动程序方面，提供用户态和内核态两种方式，紧密配合Hypervisor层使用，避免数据在用户态和内核态间传递造成的性能损失。
EBS还针对虚拟化环境做了优化，采用智能算法调度数据块到离VM最近的节点，减少远程I/O的访问，并可以支持虚拟机热迁移，提升虚拟机的高可用性。此外，还实现了精简配置、快照、克隆等针对性的高级特性。
传统的云桌面VDI（Virtual Desktop Infrastructure）是计算存储分离的体系架构，虚拟机在计算服务器上被创建，其后端存储通常采用SAN/NAS。这种架构的缺点非常明显。首先是可靠性欠佳，只能磁阵内做RAID保障数据冗余，没有进一步的单点故障（SPOF，Single Point of Failure）容错机制。其次是扩展困难，传统存储是为静态负载场景设计的，不支持弹性扩展，其Scale Up方式的扩容升级并不能带来同倍的性能提升。用户的虚拟桌面只能运行在挂载了特定磁阵的计算节点上，在云桌面集群整体的负荷均匀性、集群的扩展性方面都存在缺陷。再次是硬件专有化导致成本高，磁阵是一种体系封闭的专用硬件，即使是中低端磁阵价格也较为昂贵。此外，管理复杂，管理员要同时管理计算和存储两套系统，存储独立于虚拟化应用则难以为其做性能优化并确保虚拟磁盘QoS。
采用中兴EBS后，计算和存储一体化，桌面应用像访问本地资源一样使用分布式计算存储资源，系统可以很容易地水平扩展，在I/O性能、数据可靠性、易维护等方面具有较大优势，显著提升用户体验。在同等容量和服务等级下，云桌面业务中使用EBS后能够节约15%～30%的成本。
中兴通讯超融合架构基于通用X86系统，将计算资源与存储资源一体化，提高了系统的使用效率和灵活性，具有高性能、高可靠、易维护、支持在线水平扩展等优点，解决了传统IT架构无力支撑新一代互联网应用的难题，在CDN、云桌面VDI、数据中心VDC等业务中得到广泛应用。
