超融合基础架构 (HCI) 涉及使用服务器的本地存储和软件定义存储 (SDS)，以创建一个虚拟 SAN，其存储可从 HCI 集群中的所有节点访问。 使用 HCI，存储和计算是从同一个控制台管理的。 要在 HCI 集群中添加计算和存储，您只需购买额外的 HCI 节点，而不是像传统数据中心拓扑那样，必须购买存储，将其与服务器集成，然后使用不同的管理控制台管理您的存储和计算。 尽管 HCI 具有优势，但它并不是解决数据中心问题的万能药。 事实上，我们看到对 HCI 的过度依赖对数据中心的经济性产生了不利影响。 企业现在正在寻找替代方案，例如 HPE 的分布式 HCI (dHCI) 解决方案，它结合了 HPE 的 ProLiant 服务器、Nimble Storage 和 M 系列网络交换机作为 HCI 的替代方案，因为它提供了 HCI 的优势，同时消除了它的缺点。
超融合基础架构 (HCI) 涉及使用服务器的本地存储和软件定义存储 (SDS)，以创建一个虚拟 SAN，其存储可从 HCI 集群中的所有节点访问。 使用 HCI，存储和计算是从同一个控制台管理的。 要在 HCI 集群中添加计算和存储，您只需购买额外的 HCI 节点，而不是像传统数据中心拓扑那样，必须购买存储，将其与服务器集成，然后使用不同的管理控制台管理您的存储和计算。 尽管 HCI 具有优势，但它并不是解决数据中心问题的万能药。 事实上，我们看到对 HCI 的过度依赖对数据中心的经济性产生了不利影响。 企业现在正在寻找替代方案，例如 HPE 的分布式 HCI (dHCI) 解决方案 它结合了 HPE 的 ProLiant 服务器、Nimble Storage 和 M 系列网络交换机作为 HCI 的替代方案，因为它提供了 HCI 的优势，同时消除了它的缺点。
HCI 涉及使用服务器的本地存储和软件定义存储 (SDS)，以创建可与 HCI 集群中的其他 HCI 节点共享的虚拟 SAN (vSAN)。 使用 HCI，您只需购买一个节点来添加计算和存储，而不是其他选择：必须购买单独的存储阵列并从不同的管理控制台管理它们，以及服务器和处理集成它们的需要。
通过单个产品添加额外的计算和存储容量简化了增加数据中心容量的后勤工作，仍然可以从同一控制平面进行管理。 然而，尽管有这些好处，HCI 并不是解决数据中心问题的灵丹妙药。 事实上，我们看到对 HCI 的过度依赖对数据中心的经济性产生了不利影响。
HCI 的挑战
HCI 的第一个广泛使用是用于虚拟桌面基础架构 (VDI)，并且看起来 VDI 和 HCI 是完美的结合。 当需要额外的桌面时，这种配对让我们很好地了解每个桌面需要多少存储和计算，并且可以设计新的 HCI 节点来相应地满足这些要求。 这个过程使得构建、部署和扩展 VDI 部署变得相对简单。
在 HCI 在 VDI 方面取得了良好的业绩记录后，HCI 节点开始销售并部署用于一般工作负载。 不幸的是，一般工作负载不像 VDI 工作负载那样可预测，并且由于各种计算密集型和存储密集型工作负载，计算和存储可能无法相互线性扩展。 您根本无法将存储和计算与 HCI 分离，因为这会留下搁浅的、浪费的资源。 在某些情况下，公司会因为 HCI IT 管理的简便性而合理地扩大其低效的 HCI 足迹。
即使是 HCI 的宠儿 VDI 工作负载也在发生变化。 IT 行业最近出现了大规模的员工迁移，这些员工以前在办公室工作，现在在家工作 (WFH)。 我们不再看到员工在 VDI 环境中只负责一个或两个应用程序。 我们现在看到需要具有 4 或 8 个 vCPU、32GB RAM 和 GPU 的虚拟桌面的高级用户远程工作。 不用说，通用 HCI 节点无法有效处理这些类型的工作负载。
分布式人机交互 (dHCI)
在过去的几年里，许多 IT 专业人士得出结论，他们需要一种方法来精细地扩展存储和计算，但仍然只有一个管理控制台。 他们需要解耦 IT 资源，从而分解 HCI，简称 dHCI。 从逻辑上看，dHCI 看起来与 HCI 相同； 但在物理层面上，它有存储和计算节点。 存储和计算能力可以单独采购，并通过高带宽网络相互关联。
如果需要专门的 IT 资源，例如用于图形处理、工程、人工智能 (AI) 或机器学习 (ML) 的 NVIDIA GPU，则可以与存储分开添加计算资源。 如果需要，可以添加更多存储，而不会搁置不需要的计算资源。
要更好地了解 dHCI 的工作原理，请查看 HPE 的 dHCI 架构。 HPE 是 dHCI 的早期创新者和开拓者之一，其解决方案使用 HPE ProLiant 服务器进行计算，将 HPE Nimble 用于存储，将 VMware vSphere 用于管理平面。
HPE M 系列以太网交换机将硬件组件连接在一起，这些交换机是 dHCI 部署的秘密组成部分。 过去，计算和存储之间的网络流量的数量和质量是一个巨大的瓶颈。
阅读更多： 动手实践 HPE Nimble dHCI
对于 HPE dHCI 部署中的计算，HPE 使用其知名且备受推崇的 DL ProLiant 服务器。 这些服务器具有多种配置以满足组织的需求。 在色域的一端，他们提供了一个 HPE ProLiant DL325 Gen10 服务器，这是一个 1U、单路、AMD EPYC 供电的系统，具有 16GB 内存。 另一方面，他们提供了一个 4U HPE ProLiant DL580 Gen10 服务器，最多支持四个英特尔至强处理器、16 TB 内存和 16 个 PCIe 3.0 插槽。
dHCI 部署中功能较弱的服务器可以部署为托管单个应用程序，而拥有大量资源的服务器可以处理内存数据库等要求最苛刻的应用程序。 具有多个 GPU 的服务器可以执行要求苛刻的分析计算。 一个 HPE dHCI 集群最多可以处理 32 个计算节点。 这里的关键点是，可以为您的特定工作负载定制更多的服务器，而不是像使用 HCI 那样从一组有限的选项中选择服务器。
HPE Nimble Storage 是全闪存阵列市场的早期进入者，也是自我管理存储领域的创新者。 当引入 HPE dHCI 环境时，Nimble Storage 将被 VMware vCenter 自动发现。 Nimble Storage 当前支持的 VMware vSphere 数据存储服务包括 VMware Virtual Volumes (VVols)，它允许策略驱动的存储。 它还包含一个“假设”模拟器，可以帮助您了解在 dHCI 集群上整合新应用程序的效果。
Nimble Storage 具有低至 200 微秒的延迟和自动 QoS，以确保关键应用程序获得所需的资源。 对于数据保护，系统可以容忍三个驱动器同时发生故障，并且阵列没有单点故障。 HPE Nimble Storage 的可用性高达 6 个 32，即每年的停机时间少于 XNUMX 秒。
可以说，dHCI 部署中最关键的组件是网络交换机，它需要处理存储和计算之间的大量流量。 交换机不仅需要满足带宽要求，而且还必须始终保持低延迟。 为实现这一目标，HPE 提供了由 NVIDIA® Mellanox Spectrum™ 以太网交换机芯片提供支持的 M 系列交换机。
基于 Nvidia Spectrum ASIC 的 HPE M 系列以太网交换机系列有多种交换机可供选择，从 16 到 128 个端口，支持从 1Gb/s 到 100Gb/s 的速率。 这些开关有半角和全角两种尺寸。
使这些交换机独一无二的一项功能是它们的 300 纳秒延迟，是其他供应商交换机的三分之一到二分之一。 尽管这些交换机为一般网络流量提供了出色的性能，但在 dHCI 集群中的 Nimble Storage 和 ProLiant 服务器之间传递块存储流量（例如 iSCSI 流量）时，它们确实表现出色。 这些开关的出色性能部分归功于 Spectrum 和 Spectrum-16 中的 42MB 和 2MB 灵活共享缓冲区，可实现最佳缓冲和微突发吸收。 同样，它们支持快速显式拥塞通知 (ECN) 和 RDMA/RoCE 以优化存储数据流，这使它们比竞争交换机具有明显优势。
HPE M 系列 SN2010M 交换机采用独特的半宽外形规格，允许两个单元并排放置，仅占用 1U 机架空间，从而为存储和计算留出更多空间。 拥有两个交换机可在 1U 空间内提供完全的交换机冗余。 SN2010M 在其 1U 半宽机箱中包含很多内容，具有 1Gbps 至 100Gbs 的速度，18 个 SFP28 端口 + 4 个 QSFP28 端口，总带宽为 1.7 Tbps。
由于服务器、交换机和存储如此相互依赖，因此在试图找到 dHCI 部署中可能出现的问题的根本原因时，这可能会导致供应商之间相互指责。 为了解决这个问题，Nimble Support 完全负责支持电话，而不管组件是什么。 IT 专业人员知道这种服务级别的重要性，因为它为他们提供了一个由专门专家组成的中央支持组织，更重要的是，可以更快地解决问题。
非 HCI 系统的一个问题是它需要许多不同的管理控制台来监视和管理它们，从而导致孤岛，组织中的不同部门拥有和管理不同的组件。 相反，借助 HPE dHCI，所有组件都可以通过 VMware vCenter Server 进行管理，从而消除了过去困扰系统的孤岛。
为了进一步提升 HPE 为 dHCI 带来的价值，InfoSight 是一项基于 Web 的免费服务，用于监控 HPE dHCI 集群中的组件，它将主动提出建议以在问题中断应用程序性能之前预防问题。
结语
dHCI 允许公司获得 HCI 的好处（易于管理和部署），而没有缺点（有限且不灵活的拓扑结构，需要存储与计算一起部署）。 HCI 的这种不灵活性导致昂贵的资源搁浅和未被使用。 dHCI 不仅仅是将服务器和存储与管理软件放在一起，为了有效，硬件和软件必须以整体方式设计在一起，这就是 HPE 对其 dHCI 产品所做的。 HPE 使用其高度可配置的 ProLiant 服务器进行计算，使用具有出色数据效率和超低延迟的 Nimble Storage 进行存储，也许最重要的是，HPE M 系列网络交换机在这两者之间传递信息。
过去，无法通过应用程序所需的超低延迟来处理存储和计算之间的带宽量，从而阻碍了 IT 资源分解的能力。 借助由 NVIDIA Spectrum ASIC 提供支持的 HPE M 系列网络交换机，情况不再如此，因为它们可以以一种使 dHCI 成为当今现代数据中心急需的现实的方式处理带宽。 这些交换机与 HPE 服务器以及 HPE Nimble Storage 提供的全闪存存储的强大功能相结合，构成了一个极其灵活的解决方案，可以对其进行配置以满足数据中心的硬件要求，而不会像 HCI 部署那样让昂贵的资源搁置和闲置。 HCI 的主要差异化因素之一是统一管理，但 HPE 通过创建使 运行 dHCI 环境的日常操作 从一个单一的管理控制台成为现实。
本报告由 NVIDIA 赞助。 本报告中表达的所有观点和意见均基于我们对所考虑产品的公正看法。
