随着全球互联网浪潮和数字技术的普及，传统IT架构已无法适应当今IT突飞猛进的变化。从基础设施层面来看，传统IT架构无法满足日益增长的业务需求，在集群资源利用率达到一定程度之后，传统IT架构无法进行快速横向扩展，造成了要么数据孤岛，要么性能急速降低。

问题驱动了技术的进步，伴随着新技术的诞生。在云时代背景下，服务器虚拟化成为了一种新的主流形态。服务器虚拟化在经过多年的高速发展后已经越来越成熟，被接受和应用的领域也越来越广泛。它有效降低了硬件采购成本，提高了资源利用率和可用性，同时大幅提升了运维效率，缓解了IT建设面临的诸多压力。但是，在虚拟化时代的计算集群与存储集群依然是分开的，整个集群“同时横向扩展”的功能还是无法得到解决。

显然，新技术的出现成为另一种期待。SSD的出现带来了软件定义存储（下称“SDS”）的可能，随着SDS的不断完善，IT架构迈向了“超融合”的时代，实现了计算、存储、网络、安全的融会贯通，解决了灵活部署，灵活扩展，减少投入等诸多问题。

为了满足未来业务发展的需要，有效地解决数据安全、集中管控、降低运维成本、快速部署、跨平台访问、节能环保等问题，XXXX一直在关注通过虚拟化、分布式及超融合等互联网相关技术来解决现有数据中心的各种挑战，随着虚拟化及云计算的日益成熟，计划将其数据中心新业务系统运行在的基于互联网基因的超融合基础架构平台上。

1.1 当前数据中心面前的问题

1.1.1 传统架构的制约

在传统数据中心许多组件都是紧密耦合的，牵一发而动全身，很作出改变。造成在各个行业中，企业运维都存在了“海量数据管理压力”、“资源利用率低下”、“系统上线慢”、“业务可靠性差”等问题。

在虚拟化数据中心环境中，计算集群的存储服务靠FC-SAN/IP-SAN提供，造成了两个方面的制约：

首先，由于存储控制器要一步到位，导致了存储无法横扩展，只能进行scale-up扩容。

其次，虚拟化集群中的调度模块无法对底层存储资源进行统一管理和调度，导致了运维需要管理不同功能的系统。

1.1.2 可靠性依赖硬件

永远都存在单点问题，性能是最大的痛，纵向扩展性能有限；即使考虑使用分层，需要额外购买软件许可，成本开销变大。虽然使用的x86服务器虚拟化，但共享存储依然是单点，必须双存储或本地备份，都要额外成本。容灾方案极其复杂，恢复又无保障，不同厂商品牌设备组合效果甚微，而且成本高昂。

1.1.3 运维管理复杂

传统数据中心环境中，复杂冗余长的规划采购动辄就是几个月，而且采购回来的设备，通常连接配置都较复杂，需要分别协调服务器和存储等相关厂商的工程师过来配置调试设备，如RAID配置，LUN划分，Zoning等。等交付以后，日常就需要从存储，计算和网络多方面进行硬件和软件的维护和管理，一旦发生故障，处理比较麻烦，得一层一层的进行排查。加上各个存储厂商的相关管理系统都互不兼容，当采购多家厂商的存储设备来保证数据的安全可靠性时，给管理人员也带来了较大的不便，需要专业的存储管理人员分别登录到不同的存储管理系统进行管理维护。

1.1.4 集群臃肿

新一代数据中心建设包含众多信息化应用的实施，与此相对应，机房服务器和存储设备也必将大量使用，并且随着后期应用扩充和服务扩容，服务器和存储设备的投入必然越来越庞大。一方面，管理硬件基础设施的压力和成本会不断增大；另一方面，由于应用的多样性，服务器和存储难于有效整合，服务器的资源使用都远低于其实际的处理能力，计算能力和存储容量难以充分利用。

1.2 数据中心调研

现有数据中心的挑战：

l 需分别购买服务器、存储交换机、存储、虚拟化、备份、安全、监控等

l 从立项、采购、到货、安装、配置、培训、使用，可长达三个月

l 运维复杂，人工成本高、兼容性差

l 机柜空间、空调制冷、设备耗电

l 应用系统缺乏高可用性保护

1.3 业务系统调研

推荐企业业务系统使用情况：

1.4 超融合系统对比传统架构

传统架构下的虚拟化方案已无法快速响应企业IT发展的需求。“科技创新，速度取胜”，在高速发展的背景下，需要通过更有价值的新架构来解决传统问题。所以在本次方案的规划中，采用了前沿的超融合技术，再一次重塑企业IT架构

超融合基础架构（Hyper-Converged Infrastructure）是指在同一组标准X86服务器设备中不仅仅具备计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术，而且还包括快照技术、纠删码技术、数据或IO本地化等多种技术，而多台X86服务器设备可以通过万兆网络聚合起来，实现模块化的无缝横向扩展（scale-out），形成统一的资源池，提供存储服务、“一站式”工单服务、多租户功能、安全网元、备份等多样化云服务。可以为数据中心带来最优的效率、灵活性、规模、成本和数据保护。使用计算存储超融合的一体化平台，替代了传统的服务器加集中存储的架构，使得整个架构更清晰简单。

图1：传统共享存储架构

图2：超融合架构

下表列举超融合架构与传统集中存储架构差异：

2.1 设计原则

在方案设计中我们将遵循以下总体原则：

l 以业务需求为导向

技术架构最终是为业务服务的，因此技术架构的设计一定要以业务的需求为导向，充分考虑非功能需求，例如系统的重要程度、安全要求、业务连续性等。

l 遵循互联网标准

新业务系统都是面向互联网和物联网业务，因此架构体系要遵循互联网数据中心设计和建设标准，吸收互联网架构的优势。

l 提高资源利用率

现已经部署了大量的服务器，资源使用率低是较突出的一个问题，因此在项目中，提高资源利用率成为一个重要的任务。

l 动态扩展性

在IT发展趋势中，动态基础架构已经成为IT基础架构的发展方向。使IT基础架构成为一个动态、灵活、具有弹性的IT基础架构，同时在IT实时地运营过程可进行灵活的资源动态调整。资源扩展要体现在计算资源和存储资源的同时扩展。

l 分布式一切

应用系统的高可用性是保障服务等级的重要因素，在架构设计中应该以软件定义为主，借助软件的分布式架构满足高可用性要求，实现系统架构和平台架构的无单点故障、无单点瓶颈问题，保障新一代的业务系统健壮性。

l 安全性

在系统设计中，安全性是一个非常重要的问题。在架构中需要考虑到虚拟化架构内外部的安全，包括数据安全等问题，以保证整个系统长期安全稳定的运行。

2.2 建设目标

l 无单点故障和无单点瓶颈；

l “永远在线操作”的业务系统；

l 跨软/硬组件的深度分析能力；

l 利用虚拟化能力的云数据中心；

l 运营管理和维护：简单、简单、再简单；

l IT资源全面软件定义；

传统IT架构（包括虚拟化架构），由于存储的问题无法达到全面软件定义的效果，在新的架构中，采用新架构要解决传统架构不能解决的问题。首当其冲自然是存储，把存储资源全面池化，通过软件定义实现出来。解决存储问题，自然必要实现软件定义计算、软件定义网络、软件定义安全等等，也就是达到“软件定义数据中心”。

2.3 超融合系统总体设计方案

超融合架构在数据中心中承担着计算资源池和分布式存储资源池的作用，极大地简化了数据中心的基础架构，而且通过软件定义的计算资源虚拟化和分布式存储架构实现无单点故障、无单点瓶颈、弹性扩展、性能线性增长等能力；在虚拟化层可以自由选择Hypervisor的品牌，包括KVM、VMware vSphere、MicroSoft Hyper-v；而且通过简单、方便的管理界面，实现对数据中心基础架构层的计算、存储、虚拟化等资源进行统一的监控、管理和运维。

图：超融合总体方案设计图

2.4 超融合系统详细设计方案

2.4.1 搭建超融合系统环境

在数据中心机房新建一套超融合系统集群，并对医院现有的业务系统进行评估，按照评估结果，将适合的业务系统和数据迁移至超融合平台，打破原有竖井式的纵向扩展架构。xxx 等核心业务数据库系统不建议做迁移，由于其对物理机性能要求比较高，而且有数据一致性要求。而目前市场上各个厂商的超融合系统的分布式存储对数据库支持能力不同，为了保证 xxx等核心业务数据库的性能和数据的实时性，需要对选定的超融合系统做更详细的测试， 确定满足条件后再进行迁移。

2.4.2 对原有设备进行淘汰和利旧整合

建议淘汰的设备： 对于使用超过5年以上的服务器，不建议继续使用，可以进行淘汰处理，性能无法达到要求，避免潜在的安全隐患，同时还可以降低整体能耗成本。
利旧整合的设备： 按照推荐的配置进行调整

可以选择部分性能比较好，未过保修期（通常服务器保修年限为三年）且具有整合价值的服务器，然后部署超融合系统，加入到超融合系统群集当中。建议单独设计一个资源池，不要与新采购的超融合系统混用一个资源池，同样做好安全隔离。因为老旧的服务器，即使部署了相同超融合系统软件，由于其 CPU 型号比较旧，而且型号不统一，很难和新采购的超融合系统设备相互兼容，不建议部署在一个资源池。

2.4.3 建立统一的云管理平台

云管理平台主要负责对资源的管理、弹性调度以及操作维护、资源监控等综合管理功能，在同一个 web 界面提供云资源管理、云运维管理和云服务管理的功能。在采购新的超融合系统以后，要求必须能够和现有的云管理平台兼容，能够提供接口进行二次开发和对接。或者直接采用超融合系统的云管理整合原有的虚拟化资源，但是杜绝同时出现多个云管理平台，这样非常不利于资源的统一管理和调配，给企业的信息化管理带来很大的困难。云资源管理负责云平台资源虚拟化和资源分配，将物理资源(计算、存储、网络等)转换成可动态调整的虚拟资源，供虚拟机使用，提供高可用性的弹性虚拟机，保障业务系统的连续性与虚拟机的安全隔离。

云运维管理可以实现物理设备、虚拟设备、应用系统的集中监控、管理维护自动化与动态化。
云服务管理对外的主要工作是实现用户管理、集群管理、业务模板管理、虚拟机管理、虚拟机发放、统一硬件管理、告警、监控等功能。