导语
随着全社会数字经济的发展，企业的数字化转型正加速推进。这其中，数据中心的数字化转型对 IT 的依赖极大，而无论是资金还是技术的投入，对于不少企业来说都是不小的负担。本文以此为背景，希望通过以下解析，帮助企业打造经济、弹性、可靠的 IT 基础架构，构建中小云数据中心，从而加速数字化转型与业务创新。
中小云数据中心 IT 基础架构需求特点
基础架构核心需求
降低成本
一些企业 IT 预算比较紧张，每年的投入也不是十分固定，因此对基础架构建设成本较为敏感。大多数情况下企业对于基础架构的性能、功能要求并不是太苛刻， IT 管理者更关注的是如何在满足当前资源需求的情况下，实现最小化投入。
简化管理
中小云数据中心通常缺乏专业的 IT 管理人员（或人数极少），复杂的 IT 设施为运维人员带来较大压力。基础架构设施的使用和运维的简易度，是重要考量之一。
空间节省
中小云数据中心用户通常会选择自建机房，但条件比较一般，面积较小，通风、制冷能力不充裕，甚至经常遭遇停电。也有一部分用户选择 IDC 托管服务，这种模式是按机架空间、电力需求等进行付费，并且由于机房是共享的，机架经常是不连续的，因此空间同样也是比较紧张的。
快速上线
一些企业反应快、决策灵活，也不太接受一个新业务系统的上线需要花费好几个月或者更长的时间。因此需要基础架构能配合业务快速部署，投入使用。
稳定可靠
中小云数据中心用户普遍缺乏复杂 IT 解决方案的运维经验，更倾向使用小巧、稳定、容错能力强、易于运维的 IT 基础架构。
采购场景
企业在信息化建设过程中，根据自身特点以及行事习惯，衍生出了几种常见的基础架构设施采购场景。
资源整合
由于缺乏经验，前期建设较为随意，导致设备杂乱，难以管理，整体资源利用率低等问题凸显。通过采购新的基础架构设施和相关技术，达到整合资源、提升利用率、简化管理的目标。
数据中心改造
由于预算紧张，用户数据中心并不能做到定期更新硬件设备。达到使用年限（或者性能和稳定性已明显下降）的设备逐渐累积，需通过数据中心改造项目对基础架构设施进行更新。
大型/核心业务上线
由于业务发展需要，上线较为重要的新业务系统，如制造企业上线 ERP 系统、MES 系统等。这类系统对于企业正常运转至关重要：资源需求量较大，对性能与可靠性也有一定的要求，原有资源可能无法满足系统的要求，因此单独立项进行采购。
中小云数据中心基础架构资源需求模型
使用中小云数据中心的企业业务系统数量不算很多（10 个业务系统以上），因此虚拟机的规模也不会太大，一般介于 45 VM – 150 VM 之间。常见的虚拟机硬件配置如下：
| 配置 | 小型 VM | 中型 VM | 大型 VM |
| vCPU（core） | 2 | 4 | 8 |
| Mem（GB） | 4 | 16 | 32 |
| vDisk（GB） | 50 | 200 | 500 |
一方面，考虑到这些企业比较偏爱使用 Windows 操作系统，这样几乎不太可能用到小型 VM 的配置；另一方面，业务系统压力较小，配置大型 VM 的业务系统也不多。因此，综合考虑选取中型 VM 作为资源计算的基准。按照一台中等配置的服务器计算，大约可以容纳运行 15 台中型 VM ，后面将以这个标准对比不同方案的特点。资源总量计算如下：
| 规模 | vCpu(Core） | Mem(GB) | vDisk（GB） |
| 45 VMs | 180 | 720 | 9000 |
| 60 VMs | 240 | 960 | 12000 |
| 75 VMs | 300 | 1200 | 15000 |
| 90 VMs | 360 | 1440 | 18000 |
| 105 VMs | 420 | 1680 | 21000 |
| 120 VMs | 480 | 1920 | 24000 |
| 135 VMs | 540 | 2160 | 27000 |
| 150 VMs | 600 | 2400 | 30000 |
市场上常见的方案
针对中小云数据中心，基于虚拟化的基础架构解决方案，以下几种较为常见：
| 方案名称 | 组成 | 特征 |
| 方案 A | 物理服务器、虚拟化软件 | 虚拟机数据存放在服务器本地硬盘，无共享存储，虚拟机无法支持在线迁移、HA 等业务连续性功能 |
| 方案 B | 物理服务器、集中式存储、存储网络交换机、虚拟化软件 | 虚拟机数据存放在集中式存储中，通过 SAN/iSCSI 网络访问共享存储，虚拟机可支持在线迁移、HA 等业务连续性功能 |
| 方案 C | 物理服务器、以太网交换机、超融合软件 | 虚拟机与数据存储高度融合，虚拟机可支持在线迁移、HA 等业务连续性功能 |
| 方案 D | 公有云 | 虚拟机与数据都部署在公有云，极度依赖外部网络访问 |
由于无共享存储的方案（方案 A）有较多的局限性：一旦遭遇服务器故障，系统恢复时间（RTO）基本是以天为单位进行计算；数据可靠性难以保障，扩展能力也差，整体资源利用率较低。即便这种方案有成本上的优势，但诸多的问题使得企业用户也逐渐放弃这种方式；因此，下面分析中将不考虑这种方案（方案 A）。对于方案 C，我们以 SmartX 超融合为例，在下文中进一步与方案 B 和 方案 D 进行对比。
SmartX 面向中小云数据中心的超融合解决方案
方案组成
SMTX OS 超融合软件
| 软件许可 | 规模限制 | 虚拟化平台支持 | 许可特点 |
| SMTX OS 基础版（推荐） | 单集群规模最大 5 节点 | 仅支持 SmartX 内置虚拟化平台 ELF | 软件永久使用，服务费按年付费（初次购买至少 3 年服务），服务到期后按年续费 |
| SMTX OS 基础版订阅许可 | 同上 | 同上 | 软件和服务按年订阅（至少 1 年），软件许可非永久 |
| SMTX OS 标准版 | 单集群规模最大 16 节点 | 支持 SmartX 内置虚拟化软件（ELF） or VMware ESXi | 软件永久使用，服务费按年付费（初次购买至少 3 年服务），服务到期后按年续费 |
| SMTX OS 标准版订阅许可 | 同上 | 同上 | 软件和服务按年订阅（至少 1 年），软件许可非永久 |
SMTX Halo 超融合一体机
| 配置 | Halo 7200L（通用型） |
| CPU | 2*Intel® Xeon® Silver 4310 |
| Mem | 256GB |
| SSD | 2*960GB |
| HDD | 5*4TB |
| NIC | 2*10GbE，2*1GbE |
| OS Disk | 2*240GB M.2 SSD |
以太网交换机
| 配置 | 数量 | 描述 |
| 万兆网络交换机 | 2 | 8-port 10G + 24-port 1000M 或者 16-port 10G |
方案优势分析
稳定可靠的私有云平台
SmartX 超融合产品核心分布式存储软件是完全自研的，掌握核心技术。SMTX OS 超融合软件广泛应用在金融、制造、医疗等行业，经历了长时间的严苛考验，无论是稳定性、可靠性以及性能都非常值得信赖。它具备众多企业级的特性：
- 掉电保护：专门的机制应对服务器突然宕机/掉电场景，最大程度保障数据可靠性；重新来电后集群自动恢复，避免人工介入。
- 虚拟机高可用：服务器遭遇故障，3 分钟内虚拟机自动迁移到可用的服务器上并恢复。
- 多副本冗余保护与自动数据恢复：硬盘故障自动触发数据恢复，更省心。
- 异常磁盘自动探测和隔离：将快要故障的硬盘自动隔离，降低故障风险。
SMTX OS 内置了 SmartX 自研虚拟化软件 ELF（内核基于 KVM），它是一款企业级的虚拟化软件。不少企业用户都采用该方案替代 VMware 虚拟化。使用 ELF 虚拟化，用户支付无需额外的许可费用，同时享受 SmartX 提供的企业级支持和服务，确保用户无后顾之忧。
降低 CapEx
以上文提到的中型 VM 配置作为模板，分析传统架构（方案 B）、SmartX 超融合架构（方案 C）、公有云（方案 D）三种方案在不同规模下的 CapEx 情况。
支出明细说明：
| 方案名称 | 支出组成 |
| 传统架构 | DELL R750 服务器（每台服务器支持 15 VM）SAN 存储设备（参照 DELL EMC Unity 双控混闪中低端存储）SAN 交换机（两台）与光模块VMware vSphere 软件许可及服务 |
| SmartX 超融合 | SmartX Halo 7200s 一体机（每台服务器支持 15 VM）10GbE 网络交换机（两台）与一体线缆 SMTX OS 基础版软件许可及服务 |
| 公有云 | 阿里通用型虚拟机 ecs.g5.xlarge 高效云盘-系统盘（40GB）高效云盘-数据盘（16GB） |
为了简化模型，以上支出只包含虚拟机的计算、存储及存储网络方面的支出。
3 年期内单个虚拟机的成本曲线：
从 3 年期的成本分析可以看到，在 45-150 VM 规模下，SmartX 超融合解决方案 1 虚拟机/年的成本约为 2500 左右，虽略高于公有云的解决方案，但明显优于传统架构，成本下降范围为 14%~41%，平均节省 25% 以上的支出。
5 年期内单个虚拟机的成本对比：
当使用年限扩展到 5 年（通常企业以 5 年为期进行资产管理），SmartX 超融合解决方案的 CapEx 是最低的，单虚拟机成本约为 10000 左右，而公有云的成本已上涨到接近 12000 。在 5 年场景下，SmartX 超融合虚拟机成本相比传统架构平均节省 25% 的支出，相比公有云方案平均节省 17% 的支出。
管理简单
轻松掌控一切
- 一个界面管理完成所有工作：web 管理界面，容易上手；虚拟机、硬件、存储、网络统一管理。
- 扩展方便：插上硬盘，一个点击就能扩容存储，自己都能做，非常便利；在线添加节点，不影响业务运行。
- 在线升级：在线滚动升级，无需停机，告别低效的加班工作。
丰富的数据保护手段
- 多副本冗余保护，当遭遇硬盘故障，系统可自动完成数据恢复。
- 虚拟机回收站，拒绝手滑：虚拟机误删除后，可从回收站快速恢复。
- 使用快照计划保护虚拟机：定时执行快照，一分钟内快速恢复虚拟机。
告别杂乱的机房，还你“低碳”机房
撇除笨重的存储设备
- Halo 一体机以精简的方式构建小型集群，且无需单独购买存储设备，可节省 60% 机架空间。融合架构，节省电力 25% 以上，低碳环保。
卸下沉重包袱，化零为整
- 用 CloudMove 迁移工具，将老旧服务器及应用整体迁移至 SMTX OS 上，轻松淘汰过保、低效的硬件。
- 大幅减少布线，提升网络利用率，降低数据中心管理难度。
快速就绪
- 一体机预装超融合系统，接上电源，1 小时完成集群部署。
- 免费的 v2v 迁移工具，轻松、快速完成 VMware 虚拟机的迁移工作。
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