1.2 超融合系统概览
在开始介绍超融合系统之前，有必要对超融合系统的前身即融合系统进行介绍。
融合系统也称集成系统，是数据中心随着技术发展而产生的一种参考方案架构。从字面意思来看，融合就是将两个或多个组件组合在一起，形成一个融合的单元。业界对于融合系统并无一个统一的标准定义。但维基百科中对于融合系统的定义比较具有代表性：“融合系统是由一组不同的IT组件封装成为一个统一、优化的计算单元，这些不同的IT组件可能包含服务器、存储设备、网络设备及系统软件等，以便于实现IT基础架构的管理、自动化及编排配置。”
从维基百科的定义中不难看出：首先，融合系统包含了传统IT基础架构中的一个或多个组件，如服务器、存储设备或网络设备等；其次，融合系统不应是简单的硬件设备堆砌，而应该具备一定的预配置能力；最后，融合系统在管理上应该具有所包含资源的集中管控能力，并提供一个统一的控制面板。
融合系统上述三层内涵有着一个共同的目的，即降低IT基础架构的复杂度、提升部署及维护效率。
如图1-7所示，任何IT系统都可以按照如下三层进行分类定义，我们熟知的各个IT组件都可以归类到“资源消费者”“资源协调者”以及“资源供给者”三种角色当中，每个组件与其他组件间的协作就是我们熟知的集成能力，融合系统就是将传统IT架构中的各个组件进行集成，提升组件间的协作效率、降低协作成本，进而实现IT系统服务能力的最大化。按照IT技术架构的优化原则，对不同角色的IT组件进行深度优化和集成，实现系统整体的优化，将资源最大程度地供应给消费者使用，可以获得最大产出。
图1-7 资源角色的逻辑分层
融合系统架构也同样遵循上述的技术架构优化原则，将提供计算资源的服务器、提供数据存储资源的存储系统和提供网络资源的网络系统这些“资源供给者”进行堆砌。这种通过硬件设备叠加来实现的模块化方案，作为融合系统的初期版本，实质是以物理形态为主的融合系统。IT供应商通常通过整机柜式数据中心的概念，将传统的标准服务器、存储设备和网络设备放置在一个标准机柜中，打包出售给用户。这种融合系统可以解决设备选型和物理部署配置上的一些问题，但从IT基础架构管控层面与传统的IT基础架构相比并无区别。
虚拟化技术被用户接受，等于在“资源协调者”层面有了优化集成的载体，融合系统供应商借助虚拟化的能力对原有的融合系统进行升级，在物理形态的融合系统基础上预配置了虚拟化层，融合系统开始进入硬件与软件集成的模式。这类产品包括大家所熟知的VCE推出的vBlock系统、Dell推出的vStart系统、Cisco联合NetApp推出的Flexpod，等等。这一类型的融合系统，已经不再是通过硬件堆砌实现简单物理形态的融合，而是发展成硬件和软件系统集成形态的融合，相较于传统IT架构，这一类融合系统提供了更为全面的预配置能力，大大降低了规划和选型复杂度，通过预集成，提高了交付和配置效率，预置的管理平台在一定程度上实现了IT资源的集中管控。但此类融合系统所采用的硬件设备或软件系统仍是基于传统架构设计或开发的，无论是在采购还是在运行过程中，同样存在传统IT基础架构所面临的资源浪费、性能瓶颈或者过度投资等问题。
出现硬件与软件集成的融合系统之后，有一段时间的相对稳定期，很多融合系统厂商开始细分融合系统的应用场景，也就是在“资源消费者”层面进行深耕细作，逐渐出现了各种基于应用系统深度集成的融合系统，如面向数据库应用的融合系统、面向SAP应用的融合系统、面向Hadoop集群的融合系统等。但是IT架构本身并未得到根本性的革新。
随着融合系统市场的成长，第三方研究机构IDC及Gartner也开始对融合系统进行定义及分类。根据IDC及Gartner发布的官方报告，两者对融合系统的分类如下：
IDC将融合系统（Converged System）分为三类，分别是：
集成系统（Integrated System）
认证参考系统（Certif ied Reference System）
超融合系统（Hyperconverged System）
Gartner则将融合系统称为集成系统（Integrated System），分为四类，分别为：
集成基础设施系统（Integrated Infrastructure System）
集成参考架构系统（Integrated Reference Architecture System）
集成堆栈系统（Integrated Stack System）
超融合集成系统（Hyperconverged Integrated System）
从上述分类中不难看出，Gartner对于融合系统的界定相比IDC更为细致，因此，接下来笔者将参照Gartner对融合系统的分类进行简要介绍：
集成基础设施系统：将服务器、存储及网络硬件集成在一起，提供一个共享的计算基础设施，如VCE的vBlock系统和HPE Converged System 700。
集成参考架构系统：由一家或多家供应商所认证的一组具有特定规格的包含了多个硬件或软件系统的产品集合（理想情况下，由同一家供应商提供服务支持），所有列出的集成系统均可被视为参考架构，如Cisco与NetApp推出的FlexPod数据中心解决方案中包含了Cisco UCS服务器、Cisco Nexus交换机以及NetApp FAS存储，各服务器厂商基于VMware VSAN推出的VSAN Ready Node等。
集成堆栈系统：将服务器、存储和网络硬件与应用软件集成，以提供应用一体机或类似应用一体机的功能，例如Oracle Exadata或Teradata。
超融合集成系统：紧密地将计算、存储和网络硬件结合在一起，且无须传统的存储系统（SAN）；数据存储功能以及备份、恢复、复制、重复数据删除及数据压缩等功能均包含在管理软件或集成硬件中，与计算能力统一交付。主要的供应商有Nutanix、Scale Computing、Cisco HyperFlex和HPESimpliVity等。
了解了融合系统的定义与分类后，以下将对超融合系统进行介绍。
超融合系统（Hyperconverged System）或超融合基础设施（Hyper-Converged Infrastructure）这一概念最早由谁提出，难以考证，而且目前仍未形成一个严格的标准定义。经笔者调查，第一套超融合系统由Nutanix于2011年推出，并使用了融合基础设施来归类该产品。随着超融合市场热度的提升，无论是新兴厂商还是老牌厂商都陆续推出各自的超融合系统产品。于是各厂商和机构都对超融合系统给出了各自的定义：
Nutanix：超融合架构是指在同一套设备单元中除具备计算、网络、存储和虚拟化能力之外，还具备数据备份、快照技术、重复数据删除、在线数据压缩等特性，且多套设备单元可以通过网络聚合起来，实现模块化的无缝横向扩展，形成统一的资源池，并通过统一的管理系统进行管控。Nutanix认为超融合架构（HCI）仅仅是通往企业云架构的一个阶段。
IDC：超融合系统是集成系统新兴的一个分支，将计算、存储、网络功能整合到单一的软件解决方案或物理设备中，封装为单一的、高度集成化的解决方案。与传统IT基础设施的不同点在于，超融合系统实现了不同资源类型的深度集成，并由系统供应商提供统一的服务支持。
Gartner：超融合集成系统是指，紧密地将计算、存储和网络硬件结合在一起，且无须传统的存储系统（SAN）；数据存储功能以及备份、恢复、复制、重复数据删除及数据压缩等功能，均已包含在管理软件或集成到硬件中，与计算能力统一交付。
虽然有不同的定义标准，但大家基本形成了一个统一的共识，即超融合系统是一个软件定义、可灵活配置、随需扩容的全堆栈IT基础设施，可以包含但不限于如下组件：
标准化的COTS（Commercial-Off-The-Shelf）硬件环境
软件定义计算（Hypervisor）
软件定义存储（SDS）
软件定义网络（SDN）
统一的管理控制中心（Management System）
上述各组件间解耦，可以灵活组合，随需配置，所有组件均实现完全分布式，不存在任一单点故障。
对比之前融合系统的定义及不同分类，可以发现超融合系统区别于其他融合系统架构最主要的特点之一，就是将其他融合架构中仍需要外部存储控制器实现的数据存储能力，转化为通过软件定义的方式来实现。所以，可以将超融合系统出现之前的融合系统统称为物理融合架构，相较于超融合架构，两者之间的架构差异如图1-8所示。
图1-8 物理融合架构与超融合架构示意图
超融合系统通过软件重新定义了资源的角色和功能，打破了物理架构的约束，实现数据管理和业务运行高效性的同时，提高了架构灵活性。
正是由于超融合系统自身所具备的架构优势，能够带来非常明显的客户价值，因此在互联网企业的大型数据中心中被广泛采用，以实现计算、存储和网络资源的快速部署、统一管理、灵活调度以及自动化运维，为数据中心带来前所未有的运行效率、业务灵活性、系统弹性、规模以及最优成本。
超融合系统正在逐步替代传统服务器加集中式共享存储的系统架构，并通过软件定义的方式，使得硬件架构变得更加清晰简单，进而简化了IT系统的设计复杂度，所以在考虑超融合系统时，不应仅仅把超融合系统视为传统存储系统的替代产品，因为软件定义存储仅是超融合系统的一个组成部分，超融合系统的作用是为多种业务应用场景和不同工作负载提供综合解决方案。作为超融合系统领域的领导者厂商，Nutanix对超融合系统的天然优势做了如下的总结：
按需采购：改变采购模式，无须一次性大规模采购，按需购买，保护现有投资；
快速交付：从上机架开始1小时内即可交付使用，部署快捷；
简化管理：单一界面，统一管理计算、存储、虚拟化等资源，运维管理简单化；
弹性扩展：分布式架构，线性扩展，无节点数限制，无单点故障，内置本地备份、同城和异地容灾能力；
开放兼容：支持多种Hypervisor，并提供灵活开放的硬件、Hypervisor选择，满足用户不同业务服务等级的技术与成本要求；
技术先进：单一架构可支持虚拟机、容器及云原生应用，并提供原生的公有云连接能力；
单一支持：单一厂商保障所有软硬件，提供包括计算、存储和虚拟化的支持。