超融合还是虚拟化？一文了解二者的区别、优缺点与传统虚拟化转型方案

超融合作为一种创新的 IT 基础架构，从最初进入市场，到当下成为主流方案，发展速度十分迅猛，且未来趋势依然向好。但对于国内不少用户而言，“超融合”仍是一个新概念，很容易与“虚拟化”相混淆：“超融合”和“虚拟化”是一回事吗？两者之间有什么区别？“超融合架构”与“传统虚拟化架构”又是什么关系？哪个更适合 IT 基础架构云化转型？

本文，我们将结合国外权威机构报告，从概念与技术层面，深度解析超融合与虚拟化的区别。

三句话解答版： 虚拟化泛指一种资源管理技术，将计算机硬件资源（CPU、存储、网络等）抽象出来并进行动态分配；我们常说的“虚拟化”（VM）并不单指“虚拟化技术”，而是基于服务器虚拟化软件构建的虚拟化平台，通常结合专用的 SAN 网络和集中式存储部署，这种架构称之为“传统虚拟化架构”。 超融合全称为“超融合基础设施”，是一种软件定义的 IT 基础架构，服务器虚拟化是整个超融合基础架构的一个必要的组成部分，不同的超融合厂商对服务器虚拟化产品的支持策略有所不同。 超融合架构在使用服务器虚拟化的同时，将存储和计算融合部署，并以商用服务器和以太网结合分布式存储软件实现存储功能，在精简架构的同时大幅提升性能、可扩展性和资源利用率，降低运维难度与成本。

什么是虚拟化与“传统虚拟化架构”

首先，虚拟化（Virtualization）泛指一种资源管理技术，将计算机硬件资源（CPU、存储、网络等）抽象出来并进行动态分配。常见的虚拟化对象包括服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、桌面虚拟化等。

而在“超融合 vs. 虚拟化（VM）”这个语境下，虚拟化并不单指“虚拟化技术”，而是基于服务器虚拟化软件（如 VMware vSphere）构建的虚拟化平台。“服务器虚拟化”（Server Virtualization）即将服务器软件从硬件中抽象出来，在一个物理服务器上运行多个虚拟化服务器（也就是虚拟机，VM），每个虚拟机上可以运行独立的操作系统，由虚拟机监控程序（Hypervisor）将底层的物理服务器资源分配供各个虚拟机使用。往往，用户在使用虚拟化软件时，会采用专用的 SAN 网络和集中式存储提供存储资源，这种 IT 基础架构也称为“传统虚拟化架构”。

什么是超融合

我们常说的超融合通常是指超融合基础设施 (Hyperconverged Infrastrucutre, HCI)，且通常以软件的形式出现在通用服务器硬件之上。关于超融合的具体含义，Gartner、IDC 和维基百科分别给出如下定义：

来源：超融合从评估到落地 | 架构入门篇

虽然这三种定义在表达上有所不同，但不难发现，他们都强调了超融合的两个特点：

• 超融合是一种软件定义的“IT 基础架构”，而不单单指一套“软件”或一种“技术”。
• 服务器虚拟化（虚拟化计算、存储和网络）是超融合基础架构的必要的组成部分（虚拟化技术与超融合的关系如下图所示）。

虽然这三组定义都提到了超融合与服务器虚拟化的关系，但并没有明确超融合的本质。为了更好地说明，我们以 SmartX 超融合和传统虚拟化部署架构为例进行对比解读。

超融合架构 vs. 传统虚拟化架构

图 1：传统架构（3 层式架构）和超融合架构（2 层式架构）的部署区别

图 2：传统架构（计算资源与存储资源独立管理）和超融合架构（计算资源与存储资源统一管理）的资源管理模式区别

根据以上部署架构与资源管理模式对比图，我们总结了两者的 4 大差异：

传统虚拟化架构一般有三层，在服务器上部署虚拟化软件，并使用光纤交换机和传统的集中式存储磁盘阵列提供网络与存储能力。这种架构下，虚拟盘分别被不同的阵列管理，容量不能共享。

而超融合架构有两项重要改进：

• 首先，去除传统的 SAN 网络和专用的集中式存储阵列，通过商用服务器和以太网结合存储软件实现存储功能。这是一种基于分布式架构的软件定义存储，在统一管理存储资源的同时支持弹性扩容。
• 其次，得益于分布式存储，存储与虚拟化软件（计算）可以进一步融合部署，将 IT 基础架构层级从 3 层简化为 2 层。

这种“分布式存储 + 虚拟化融合部署”才是超融合的本质，也是超融合架构与传统虚拟化架构最重要的区别：超融合的变革首先是分布式存储对传统存储的替代，其他更多优势（例如基于 x86 服务器构建、并发与易于扩展）都是这种替代带来的。而分布式存储和虚拟化这种独有的融合部署模式，进一步简化了用户的 IT 架构，降低了使用成本和运维难度，这些价值也大大加速了用户对分布式存储模式的接受。

这种架构上的优化，使得超融合能够为 IT 基础设施带来全面的提升——不仅是技术上的进步，更是 IT 基础架构可靠性、性能、可扩展性、运维简易度和性价比等多方面的升级。欲了解更多超融合基础架构特点与优势，请阅读：对比超融合与 “VMware + FC SAN” 传统架构：4 大差异与 5 大优势（更新版）。

另外需要注意的是，虽然超融合基础架构提供服务器虚拟化能力，不同的超融合厂商支持的虚拟化方案也有所不同。例如，SmartX 既支持原生虚拟化软件 ELF，也支持 VMware vSphere、Citrix XenServer 等第三方服务器虚拟化平台。其他主流超融合厂商对虚拟化产品的支持能力如下图所示。

来源：超融合从评估到落地 | 架构入门篇

传统虚拟化如何转型至超融合架构

使用传统虚拟化（如 VMware 虚拟化）的用户，在进行超融合架构转型时，需要考虑原有设备的替换、利旧和虚拟机的迁移：

• 设备替换：
  • 超融合架构最大的变化是“分布式存储 + 虚拟化融合部署”替代传统的 SAN 网络和专用的集中式存储阵列，因此 SAN 存储和 FC 交换机不能继续用在资源池中，但可以替换后用于构建冗余的系统。
  • 此外，超融合架构引入分布式存储软件，因此需增加 SSD 缓存、万兆网卡、以太网交换机以及用于存储数据的硬盘。
  • 虚拟化的部分可以继续使用 VMware 或者使用超融合厂商的虚拟化软件，但需要确认超融合厂商对虚拟化的支持情况（见上图）。
  • 欲了解更多超融合转型设备替换与改造内容，请阅读：超融合如何整合原有架构？一文读懂超融合改造设备利旧与业务迁移。
• 设备利旧：由于超融合架构支持标准商用服务器，用户可以继续使用原有服务器，但需要保证服务器以及配件严格符合厂商的兼容性列表要求。以 SmartX 超融合为例，SmartX 支持多厂商 x86/ARM 服务器（包括信创服务器），支持海光、鲲鹏等信创 CPU 架构，用户也可在同一集群中部署基于不同 CPU 主频、硬盘等设备的服务器，并进行统一管理。更多 SmartX 超融合利旧支持能力，请阅读：4 个超融合利旧用户实践，揭秘如何以更低成本实现架构转型。
• 虚拟机迁移：由于超融合架构需要构建一个新的分布式的存储池和虚拟化平台，所以数据和业务的迁移不可避免。使用 SmartX 超融合的用户，可以使用 SMTX 迁移工具，将虚拟机从 VMware 虚拟化平台迁移至 SmartX 超融合原生虚拟化 ELF 平台，或使用 SMTX CloudMove 将各类云平台上的虚拟机和物理机迁移至 ELF 平台。

更多超融合入门基础、方案选型、实施落地等方面的常见问题与必看知识点，欢迎阅读电子书 ： 《超融合架构从评估到落地：用户常见问题
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