超融合之计算资源管理如何实现

超融合架构是指采用软件定义技术，将计算资源、存储资源和网络资源等与专用硬件解耦，实现基础架构级别的融合。在超融合架构下，通过计算虚拟化技术实现了计算资源的高效利用，降低了企业投入和部署运维成本。

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发布时间：2022-07-22
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1 概述
随着云计算和虚拟化技术的发展，传统的IT架构已不能满足高速发展的业务需求。超融合架构是新一代横向扩展架构，采用软件定义技术，将计算资源、存储资源和网络资源等与专用硬件解耦，实现基础架构级别的融合。它整合了CPU、内存、存储、网络和虚拟化管理平台，没有传统IT架构中固定的中心节点。可线性横向扩展计算能力和存储能力。超融合架构打破了传统的服务器、网络和存储的孤立格局，实现了一个全资源共享形态。
超融合架构中有三大核心资源管理，即存储资源、网络资源和计算资源。接下来本文简单介绍一下计算资源管理是如何实现的。
图1-1 超融合架构

2 超融合之计算资源管理相关技术
超融合系统架构中，利用了虚拟化技术和集群技术来保证了计算资源的管理和协调。
2.1 虚拟化技术
在传统服务器或者PC电脑中，都是直接在物理机上安装Linux系统或者Windows系统，一台物理机的硬件资源只能被一个系统使用，资源使用率极低，并且传统PC更新换代速度快，使用寿命短，维护和更换的成本高。
图2-1 物理机系统

虚拟化技术则是在操作系统和底层硬件之间增加了一个虚拟化层（Hypervisor，虚拟化管理器），可以在虚拟化管理器上创建多个虚拟机，在虚拟机中安装不同的操作系统，虚拟机通过虚拟化层使用虚拟硬件资源，不直接绑定硬件资源，从而高效提高物理服务器资源的使用率。
图2-2 虚拟机系统

超融合系统架构中，通过虚拟化技术，将底层硬件资源抽象虚拟化成各个独立的单元，分配给对应的虚拟机。这些虚拟机对比物理机实现了抽象解耦，可以在任何X86架构的服务器上运行。在一个服务器中，可以运行多个虚拟机，并且实现了分区隔离，对应的数据、网络和存储可以安全隔离。最后，虚拟机系统封装在文件之中，通过简单的文件复制即可实现快速部署、备份和还原，可在不同的物理服务器之间进行冷迁移或者热迁移。

2.2 集群技术
集群是一组物理计算节点的逻辑集合，对外统一提供计算的资源池。一个集群中至少需要包含一台物理主机，当企业业务增长时，可在业务不中断的情况下通过集群添加技术，管理员能够在WEB管理界面简单、快速、平滑、安全地添加物理机到集群中，实现了计算资源的动态添加。
图2-3 添加集群

同时在业务高峰的时候，集群检测到某个计算节点运算压力过大超过负载时，可将该节点虚拟机迁移到其它节点，保证了用户业务不中断。

3 超融合之计算资源管理的价值
3.1 动态分配计算资源
传统硬件资源固定，扩展难，通过超融合计算虚拟化，可动态调整计算资源，比如在计算要求高的场景调高虚拟机CPU参数值。通过动态调整复用了硬件，提高了服务器硬件使用率，降低了服务器数量，整个建设成本显著降低。
3.2 虚拟机迁移
对于外部环境故障（比如主机网线断了，所在存储不能访问），或者在集群中某台服务器故障情况下，可便捷地将整个系统（包括虚拟机信息、虚拟硬件、配置好的应用程序）迁移到其它服务器使用，其中热迁移即在线迁移能够保证用户业务不中断。
3.3 在线添加集群
随着企业业务量不断增长，必定会面临设备资源扩展的问题，在超融合架构中无需一次性大规模采购，可以按需采购，后期可再扩展集群，降低了前期的采购成本，并且大大增加了系统的可扩展性。