随着互联网的快速发展，各类应用系统对数据的存储、计算和网络等要求也越来越高，许多企业频繁出现数据存储、传输速度与计算能力的不匹配状况，一边是空闲的计算资源，一边却是繁忙等待的数据读写。
在这样的大数据背景下，基于分布式存储、网络、计算等功能融合为一体的超融合架构横空出世。从一开始的概念到解决方案的不断完善，超融合基础架构现在已经是非常流行的IT基础架构。
一．什么是超融合基础架构？
超融合基础架构（Hyper-ConvergedInfrastructure，或简称“HCI”）也被称为超融合架构，是指在同一套单元设备（x86服务器）中不仅仅具备计算、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、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，形成统一的资源池。
超融合基础架构要满足以下几个基础功能条件：
基于X86服务器架构的分布式存储；
服务器虚拟化和分布式存储部署在同一服务器硬件里面；
具备在线横向扩展的功能。
使用SSD做前端读写缓存或持久化存储；
超融合集群具有VM高可用功能，可根据设置的副本数量，允许在单个节点或多个节点故障时不影响业务的连续性；
数据自愈功能，当超融合系统里面的磁盘或者节点异常时可以自动恢复到正常状态（可容灾状态）；
可以通过ISCSI或其他方式提供存储资源给超融合系统以外的服务器（物理和虚拟机等）使用。
二．常见的超融合基础架构有哪些？
当前市面上存在两种形态的超融合产品：

（1）hypervisor与SDS分离，在hypervisor上面运行一个管理虚拟机，管理虚拟机通过直通的方式接管硬盘和网卡，其稳定性受限于虚拟化平台在直通方面的稳定性；
（2）hypervisor与SDS真正融合，SDS是hypervisor上面的一个内核软件模块，没有直通方面的稳定性风险，只有专业的Hypervisor开发厂商才有能力做到。

三．超融合与传统存储的对比
超融合基础架构可以为用户带来巨大的价值，那么超融合架构与传统存储架构的对比是怎么样的呢？假设使用同样的hypervisor情况下，主要还是存储层面的对比。

1. 存储可靠性
对于一个存储基础设施，用户最先关注的是它的可靠性。具体是系统的冗余度（即允许硬件同时损坏多少）、系统的自愈能力（故障时是否能够完全恢复、恢复数据的速度、故障窗口时间等）。
在冗余模式上，超融合的2/3副本的方式比传统存储的RAID5/6更加可靠，当然3副本的情况下空间损耗也比较多。
在冗余度上，超融合可以损坏两个节点（3副本情况下），而传统存储最多只能损坏一个控制器或者损坏一两块磁盘。
在管理粒度上，超融合系统可以根据存储池划分不同副本级别，而传统存储是以RAID组为单位。
在恢复速度上，超融合系统数据恢复能力取决于节点数和磁盘数，一般恢复速度至少为80~100MB/s，并可以控制数据恢复速度（避免影响正在运行的业务），而传统存储的数据恢复取决于单个数据盘的性能，一般速度为60MB/s。
在恢复能力上，超融合系统可以自动恢复环境到健康状态，而传统存储需要人工更换热备盘。
综上，超融合架构对于传统存储来说更加可靠。
2. 存储性能
存储性能直接决定在上层能运行多少业务，以及业务响应的速度。
在架构上，首先超融合相对传统存储其IO路径更短，超融合系统不需要经过存储控制器以及划LUN等步骤。其次超融合系统可以通过横向扩展来提高集群存储性能。像中小企用常用的EMC VNX5400和EMC VNX5600最多能提供IOPS（8K随机混合读写）不会超过10万。而近年来，EMC Unity 的全闪系列性能比VNX提升许多，但受限于存储控制器双控瓶颈最多提供30万的IOPS。而超融合系统的最大的特点是线性扩展，一个节点8K混合随机读写可达到3万以上IOPS，一个10个节点左右规模的超融合集群就可以提供30多万IOPS。
3. 存储扩展性
存储架构扩展性方面很重要，这涉及到企业管理者考虑IT基础架构的规划和变化等问题。
横向扩展性也是超融合架构的最大优势之一，一个超融合系统都具备这种横向扩展的能力，当资源不足或性能不够时只需增加相应的超融合一体机节点即可相应地增加计算资源和存储资源，整个在线扩容过程时间短不需停机，也不会影响业务的连续性，当完成扩容存储资源会自动重均匀，这种数据全打散的方式不但能够充分利用整个集群的IO并发性能，也不会因为本地读写的问题导致某些节点存储使用过少或者过多的情况，避免资源浪费。而传统存储架构在需要扩容的时候只能增加RAID扩展柜，创建新的存储池，这样纵向扩展的方式不但扩展能力有限（达到瓶颈后只能扩展存储量不能增加存储性能）而且不支持数据的自动负载均衡，此外在扩容操作方面的操作更加复杂。
4. 运维复杂度
能够简化IT运维工作又是超融合架构的一大优势。
在实施部署上，超融合系统的实施部署采用全自动化配置安装的方式，只需2-3个小时即可完成。而传统存储需要提前规划存储网络、划域、规划和划分RAID组、采用专用少见的硬件和专业人士部署才行，差不多要花费一周的时间。
在使用运维上，当硬盘或节点故障时，超融合系统可以快速恢复环境至健康状态，而传统存储必须及时更换磁盘或存储控制器；在扩容方面，超融合系统相对简单快捷，只需将新节点纳管进资源池即可，而传统存储相对比较复杂、还要手动均衡数据。
5.成本对比
采购成本上，超融合系统无需专用SAN存储及存储设备，同样的配置下，超融合产品一般只需传统架构的60%；实施成本，超融合系统实施快捷，实施成本相对传统存储节省80%左右；运维成本，超融合系统简便运维相对传统存储其运维成本降低80%左右；用电成本，超融合一体机服务器可以做到高密度整合、模块化配置，大幅节省机柜占用空间，电能节省最高可达40%。
四．融合架构
超融合架构一般基于开源KVM+openstack或自主研发的服务器虚拟化技术高度融合分布式存储，采用去中心化分布式集群管理技术和数据多副本存储技术，提供高可扩展和高可靠的分布式存储功能特性。支持水平线性扩展、自动化数据快速重建、保障数据可靠性；高性能快照与回滚、支持在线升级扩容、硬盘热插拔、多路径存储服务、故障自动检测、自动修复，保证业务高可用。
五．四类厂商竞争合作并存
目前“超融合”生态圈四大阵营格局及解决方案特点如下表所示。

超融合的市场还在成长阶段，未来的盘子足够大，各个玩家之间的关系其实是竞合关系，尤其是超融合存储厂商，由于在计算平台领域是中立立场，既支持VMware，也支持OpenStack以及KVM、Hyper-V等其它架构，因此在未来与VMware、OpenStack两大阵营之间有更多合作的可能性。