什么是超融合基础设施？

传统数据中心使用不同硬件实现各项功能，而超融合系统则采用虚拟机 (VM) 对各组件进行抽象化封装，所有组件均包含于商用标准硬件之中。通过这种方式，采用超融合技术的 IT 基础架构解决方案能够简化数据中心管理与运营，为传统数据中心或公有云计算提供本地化、高性能且经济高效的替代方案。

数据中心加速业务增长的需求日益增长，推动了对超融合基础设施的迫切需求。根据《财富》商业洞察报告，2023 年全球 HCI 市场规模达 96.6 亿美元。预计将从 2024 年的 119.8 亿美元增长至 2032 年的 614.9 亿美元（年复合增长率达22.7%）。¹

为更深入理解超融合基础设施 (HCI)，可通过对比其与融合基础设施 (CI) 的差异来获得清晰认知。

为了将计算、网络和存储功能整合到一个可管理的系统中，采用融合方法的数据中心将服务器、存储和网络等多元组件。这些组件能够将服务器、处理器、存储及网络整合成由模块化或定制硬件构成的统一预制解决方案。

与非融合系统相比，CI 系统确实简化了部署和管理，但未能充分利用软件虚拟化的优势。虽然融合基础设施的某些元素是组合在一起的，但这些系统仍然需要多个独特的硬件（可能是专业的、昂贵的）和 IT 支持来集成和管理系统。

超融合系统将融合推向新层次。超融合系统不是集成各种专用硬件组件，而是在行业标准的 x86 服务器中创建每个数据中心组件（计算、存储和网络）的虚拟版本。

超融合基础设施解决方案包括 Nutanix 云平台 (NCP)、Dell EMC VxRail、IBM Fusion HCI、VMware vSAN 与 Microsoft Azure HCI 堆栈等。

超融合基础设施 (HCI) 和传统的 IT 基础架构（如融合基础设施 (CI) 和非融合基础设施）都使用不同的组件，以保障业务的平稳运行。然而，以往的基础设施模型使用不同的物理硬件组件来完成各类任务，而 HCI 硬件在单个硬件中创建每个组件的虚拟化抽象。

HCI 硬件的性能、存储（如 NAS、SAN、基于 NVMe 的 闪存）与容量均具备可扩展性及云原生特性。HCI 可以纵向扩展以增加基础设施资源总量，也可以横向扩展以提升单个硬件中的单个组件性能。

HCI 不仅将传统基础设施组件虚拟化，还引入若干新组件以实现超融合架构。

HCI 的主要软件组件包括： 

• 虚拟机管理程序： 虚拟机管理程序是一个专门的软件层，通过创建虚拟机 (VM) 来管理超融合系统的工作负载；虚拟机相当于独特硬件组件的数字化模型。

• 节点： 在 HCI 环境中，节点是一个包含计算、存储和网络资源的独立单元。节点协同工作，创建统一的虚拟化 IT 基础架构环境。

• 计算： 计算组件在超融合平台内运行虚拟机和应用程序。 

• 软件定义网络 (SDN)： 每个节点的网络组件都使用软件定义网络 (SDN)来实现节点之间的通信，并促进 HCI 内的数据传输。

• 软件定义存储 (SDS)： 软件定义存储 (SDS) 对数据中心组件的底层物理存储进行抽象化与虚拟化处理。超融合存储的这一关键特性消除了对专用存储阵列的需求，实现整体存储资源的高效分配。这些优势无论使用传统固态硬盘 (SSD) 还是非易失性内存主机控制器接口规范 (NVMe) 存储均可实现。

尽管超融合基础设施 (HCI) 可能并不适合所有应用程序，但相较于更传统类型的 IT 基础架构相比，它确实提供了许多优势。值得注意的是，HCI 通过自动汇集资源，并根据需要动态分配这些资源来提高 IT 效率。

通过自动化机制，HCI 能减轻 IT 团队负担，消除信息孤岛与手动操作，同时提高资源利用率。此外，HCI 还简化了系统升级与维护流程。

HCI 提供的其他优势还包括：

• 可扩展性

• 数据保护

• 成本效益

• 自动化

• 兼容扩展性
  
  

超融合基础设施 (HCI) 的变革力量为众多行业带来了广阔的潜在优势。作为一种高度适配的 IT 基础架构形式，HCI 可广泛应用于各类场景，适合大多数组织机构。它提供敏捷、高效且可扩展的 IT 解决方案，能够处理繁重工作负载与海量数据存储。

这种在适应组织增长的同时高效简化基础设施的能力，使 HCI 成为跨领域应用场景的首选方案。 其应用范围涵盖政府与公共服务运营，乃至大规模公共工程与公用事业等领域。

• 医疗保健

• 金融服务

• 零售业

• 制造业
  
  

在充满挑战的医疗保健领域，HCI 已成为现代化和优化数据中心基础设施的基石。通过融合不同的系统，HCI 可简化电子病历管理，同时确保在严格的监管环境中实现合规性。HCI 系统使患者敏感数据的保护变得更容易，同时也使数据的存储和访问变得更容易。

对于研究医学领域的教育机构而言，HCI 可让学生、教师和研究人员无缝访问由高性能基础设施驱动的虚拟学习环境。

在其他领域，HCI 也已成为高风险金融服务领域的宝贵资源。由于具有可扩展性和灵活性，金融机构正在利用 HCI 快速部署关键应用程序，包括网上银行平台、交易系统和风险管理工具。

扩展传统形式的基础设施会增加资金和时间成本，而 HCI 可提高运营效率，无需昂贵的专用硬件即可快速扩展。

零售业是另一个利用 HCI 整合各种不同系统的行业。HCI 的动态资源分配能力使零售企业能灵活管理库存管理、客户关系管理 (CRM) 与供应链管理 (SCM) 等复杂任务。同时助力整合线上与实体店业务运营。

借助 HCI 的强大功能，零售商可以更好地提供个性化的客户体验，从而以更少的努力和精力实现更高效的销售转化。

事实证明，HCI 在制造业中也极具价值，因为在制造业中，简化生产、库存管理和物流等繁重的任务是一项非常受欢迎的优势。HCI 可为制造商提供优化的解决方案，提高资源效率、能力和可扩展性，非常适合满足波动的市场条件。

除上述关键行业外，HCI 的多功能特性在多种现代商业应用中表现卓越，为各类产业创造价值。受益于 HCI 高效适应性的典型 IT 环境与通用商业应用场景包括：

• 虚拟桌面基础设施 (VDI)： HCI 的高效可扩展特性使其成为虚拟桌面基础设施 (VDI) 部署的首选方案。HCI 既能改善用户体验，又能简化虚拟桌面配置流程。 

• 远程办公室或分支机构 (ROBO)： HCI 支持 ROBO ，即远离企业总部或主 办公区的远程办公场景。通过集中式管理界面，HCI 有助于减少对现场 IT 人员及远程技术支持资源的依赖。

• 高性能应用程序： HCI 系统旨在适应比较严苛的工作负载。需要高性能硬件支持的任务（例如数据分析或高级模拟）可利用 HCI 提供灵活的计算和存储资源，从而获得显著优势。 

• 边缘计算： HCI 具备紧凑性、可扩展性及虚拟化本质，非常适合构建边缘计算基础设施——这类架构通过在地理位置更接近实际用户处处理云服务来降低延迟。

• 多云环境： CI 的组件整合特性与各类云环境高度兼容。该功能使组织能够采用融合本地 私有云 基础设施与 公有云 服务的 混合云 或 多云 战略。

• 人工智能 (AI)： HCI 通过为 人工智能 (AI) 工作负载 提供可扩展、简化的平台来支持  AI 应用场景，涵盖训练、管理与部署全过程。通过将计算、存储和网络资源集成至单一系统，它能够为 大语言模型 (LLM)  及其他 AI 应用程序提供实时或近实时的大规模数据处理能力。