超融合?三層式?這些常見的企業IT基礎架構有何不同?

閱讀時間約 10 分鐘
這篇分享希望能讓你了解
目前企業在資訊基礎設施上有哪些常用架構,彼此之間又有甚麼樣的差異,
而企業又要如何選擇出適合自己的架構呢?

本篇會分享三種主流架構:
1.三層式架構
2.超融合架構
3.非聚合式超融合架構
4.總結
企業的資訊基礎設施(IT Infrastructure)在現在數位化的時代中,扮演支撐日常維運的關鍵角色,作為穩固的地基讓企業能發展其商業行為,而地基要穩固的關鍵,除了願意投資多少資金之外,挑選出適合且能屈能伸的架構也是非常重要的一環,若地基不穩或是架構不好,除了容易造成企業在營運上的損失之外,也可能會因著未來成長而有所受限。
一個合適架構的重要性,好比說計程車提供載客服務,若只能從路邊攔車、電話叫車或APP叫車等作法中挑選一種,雖然都可以提供載客服務,但三種作法對計程車需要付出的成本以及最後的成效,皆會有不同程度的影響。
因此每種架構都有其優勢與劣勢,企業可以透過不同的架構實現提供服務的目地,但要能清楚了解自身的需求,並在成本與策略的考量進行評估,從中選擇出最合適的方式。
目前企業最常使用的幾種架構包含

三層式架構(Three-Tier Infrastructure)

三層式乍聽起來以為是豬五花的三層肉,但它其實是普遍企業在建置大型的資料中心或小型的IT機房時,最常被採用的型態,也可以說是企業在機房建置與系統導入的典型做法。
那到底甚麼是三層式呢?
與一般公認的軟體應用程式架構的概念類似,在設計系統架構上,將邏輯與實體分為三個層級並各自扮演著不同的角色,包括運算(Server)、網路(LAN & SAN Switch)以及存儲(Storage)單元,企業將這三大塊單元透過實體的網路線相互串聯後,就可以達到資料交換與儲存,提供前端的應用服務。
典型的三層式架構
Resource by definetomorrow.com
三層式架構的好處在於說每個角色的分工與定義明確,大家各司其職完成自己的任務,彼此井水不犯河水,將資源有效的發揮出來,是大多數的企業最常使用的架構。但由於設備數量較多的緣故,對於成本與管理皆會帶來較大的壓力,因此通常有一定規模的企業才能負擔,而在實務上會面臨到的問題,包含幾點:
  • 過多的查找點(伺服器、網路、儲存),讓IT人員在排除上增加困難
  • 無法精準評估所需資源,有Overprovision的問題
  • 擴充上不夠彈性,難以因應未來成長彈性調整
  • 從0-1的導入門檻,與規劃建置的複雜度較高
  • 可能有Muti-Vendor,無法形成統一窗口
  • 設備各自有管理介面,較不易於管理
  • 機櫃的空間與電力成本較高
看完上述幾點,可以發現三層式的架構雖然穩定,但是對於IT人員的管理,帶來許多的不便性與麻煩之外,企業的規模大小與設備數量、架構的複雜程度也形成正比,因此在這樣的背景與技術的成熟之下,逐漸發展出新形態的超融合架構。

超融合架構(Hyper-Converged Infrastructure,HCI)

於2011年左右出現的超融合架構,主要為了解決客戶在傳統三層式架構在管理不易與擴充限制的痛點,將過往三層式架構所具備的運算與存儲單元透過軟體整合至一台x86伺服器節點,除了透過單一介面界進行控制之外,也能夠隨著企業的資料成長而做彈性的擴充,更能簡化異地備援(Disaster Recovery)的架構。
Resource by Summit Partners
與傳統三層式設備堆疊的概念相比,超融合的出現大大的減少企業與IT人的的負擔,將運算與儲存進行整合,讓每一台節點都可被視為完整的基礎設施單元。
就好比說原本煮菜很麻煩,除了需要有各種器具之外,還要煩惱擺放鍋具的空間是否足夠,而且若家裡人變多的話,可能也需要更多的瓦斯爐,而在微波爐出現之後省去很多的麻煩,只要動動手指操作介面,幾秒鐘後就能享受到熱呼呼的飯菜,也可以因應未來的需求再買第二、第三台,不會受限於原先規劃好既定的瓦斯爐數量。
而超融合架構之所以能被實踐,除了客戶的需求之外,相關技術的成熟也是其中的一項因素,這幾種的技術就像人體的腦、骨骼、肌肉與皮膚一樣,這些器官發育並成熟時,就能讓我們做到各式各樣的事情。
  • CPU (大腦)
CPU如同人類的大腦,負責處理各種大小事,如果我們的思考速度越快、耗費的精力越少,就可以幫助我們有效率的處理更多事情,不論是運算或存儲單元,都會有CPU負責處理資料,而超融合將兩者整合為一,至少需要達到1+1 ≥ 2的效益,所以CPU技術的進步,以及成本的降低,是支撐超融合架構的因素之一。
  • 分散式儲存架構 (骨骼)
分散式儲存架構如同一個人的骨骼一樣,是讓超融合可被實踐的必要因素,在一般的儲存架構中資料會儲存在磁碟陣列,而企業級的磁碟陣列往往會設計雙控制器達到高可用性,並且可透過串接磁碟櫃的方式擴充儲存空間,同時以RAID技術進行資料的保護,所以單台的集中式儲存就可以提供相對程度的保護與穩定性。
但超融合架構透過軟體將運算與存儲單元進行整合,所以儲存空間會是由自身的硬碟所貢獻,雖然單台可被視作為完整基礎設施單元,但不足以支撐龐大的企業需求,會面臨在效能、空間與擴充性的瓶頸。
因此超融合透過多節點組成叢集(Cluster)的方式,像悟空使出元氣彈一樣,將多台節點的資源匯集成一個大資源池,而分散式儲存架構的成熟,也讓資料可以被切割、儲存到多台節點之中,不僅平均每台的工作負載,也達到資源擴充、高可用性與資料保護的能力。
  • SSD (肌肉)
SSD像肌肉一樣,肌肉越發達就可以跑得越快,相信大家都有類似經驗,以前電腦用HDD時,開機總是要等個好幾分鐘,後來換成SSD之後,只要30秒左右就可以完成,這就是SSD與HDD在效能上的差異。
早期SSD剛發展出來時,價格與一般的HDD差距非常大,因此較常被作為Cache使用,容量還是由HDD提供,但隨著技術的成熟,SSD的價格也達到可被接受的程度,容量也越來越大,可以提供更好的效能,因此是讓超融合可以立足的一項關鍵。
  • 虛擬化應用 (皮膚)
虛擬化的重要性在於市場的普及與技術的成熟,讓運算與存儲單元能夠在x86伺服器上整併的作法得以被實踐,如果沒有虛擬化技術的話,是無法將運算與存儲兩種角色合而為一的,如同皮膚一樣,覆蓋在骨骼(架構)上。
因此從傳統的三層式架構,發展到近現代的超融合架構,在時空背景的不同和技術革新之下,形成了一個漸進式發展歷程,但都是思考如何在相同目的下有更有效率的方法,降低人力與管理上的成本,而技術的創新扮演著關鍵的角色。
資訊基礎設施架構的發展歷程
Resource by ccsp.alukos.com
所以超融合架構中提供幾項的好處:
  • 能依據企業在不同的發展階段上進行彈性擴充
  • 運算與存儲虛擬化,透過單一管理介面操作
  • 低導入門檻,最少只要二台可建立HA架構
  • 設備數量簡化,從三台縮為一台
但相對的,超融合在實務上還是會遇到一些限制:
  • 效能瓶頸
由於Server與Storage共用CPU、RAM與Disk這些資源,所以會有資源爭奪、資源干擾的問題,並且因著超融合的資料保護與三層式的RAID硬碟架構不同,是透過抄寫資料複本到其他節點的方式實踐,所以在資料流的架構上延遲的時間會較高,無法滿足一些需要低於1ms延遲性的關鍵應用,或是需要高IOPS的服務。
  • 擴充限制
雖然超融合都主打彈性擴充,可以隨著企業在不同的成長階段視需求擴充,與三層式相比的確彈性許多,但限制在於說只能以節點為單位線性擴充,無法做到不對稱擴充。
舉例來說,如果我買了二台超融合,使用了三年之後,運算資源不足但空間還夠,你要擴充的話只能選擇再買一台節點,可是你本來空間就夠了,現在又多了一倍的空間,變相來說反而造成資源的閒置浪費,無法像三層式一樣運算資源不夠就買Server、儲存空間不夠就買Disk/Storage。
  • 品牌綁架
各家超融合品牌都會推出自家的一體機,對於有些不想被綁架的企業來說,就會是一個考量點,因為你買A家的超融合,後續擴充基本上也是繼續買下去,好處就是不需要煩惱太多,但就是貴了點,而這些超融合品牌,通常也會提供所謂的Ready Nodes,也就是有經過認證的白牌硬體,再搭配該品牌的軟體做成超融合架構,好處就是你可以不受到品牌的綁架,或利用既有的資源再利用,但風險就是軟硬體廠商不同,出事時會需要對應多窗口。
所以超融合雖然方便,可以單一平台管理這些組件,但在有些小地方上還是有些可惜,反而三層式相對更有優勢,所以這時候就會想啦,有沒有一個解決辦法,是可以將三層式和超融合兩者架構的優點集結起來呢?基於這樣的想法,各家品牌大廠又推出了一個延伸性的架構,將兩者的優點整合起來,也就是所謂的dHCI。

非聚合式超融合架構(Disaggregated HCI,dHCI)

dHCI名子雖然也有個超融合,但其實是超融合的變形,因為在dHCI的架構中,運算與儲存單元被拆分開來,各自有實體設備,雖然與三層式架構類似,但不同之處在於dHCI運算和存儲是同一個管理介面,所以被稱作非聚合式超融合。
HCI與dHCI差異
Resource by David
這樣的作法算是在三層式與超融合中取得一個平衡點,克服三層式與超融合的瓶頸,包含以下幾點:
  • 可以做到非對稱式擴充,運算不夠擴充Server、空間不夠擴充Storage
  • 因為運算與存儲分開,所以不會有資源爭奪的問題
  • 可像超融合一樣用單一管理平台管理設備
  • 低延遲、高效率,可以運行企業關鍵應用

總結

綜觀上述提到的三種架構,大家可以發現其實每種架構都有他的優缺點,那這樣我到底要如何評估或是選擇呢?
回到開頭提到架構的重要性對於企業的影響,在選擇上首要是看企業的使用情境以及企業/個人的需求面,最後才看有多少的預算,舉例來說,我希望系統穩定度要高、要有能運作關鍵應用的效能,並且預期不會有太多的資料成長需求,那或許可以考慮三層式;如果希望能減少管理負擔、主要運作general的應用、且未來會評估DR的話,可以考慮超融合;若想要超融合的管理方便,但又有資料成長的需求,希望可以依需求彈性擴充,預算也夠的話,可以試試看dHCI。
預算有限,慾望無限,相信身為IT人員都能體會,尤其老闆又要馬兒跑,又要馬兒不吃草,要把錢精準地花在刀口上,若是能了解目前業界常用的幾種架構,再思考目前的使用情境以及想改善的問題,相信可以找到最適合你的架構。
此篇文章會顯示動態置底廣告
為什麼會看到廣告
分享關於我在資訊科技領域學習與成長的心得
留言0
查看全部
avatar-img
發表第一個留言支持創作者!
這篇分享希望能讓你了解 一個朝九晚九、工作與雲端甚少相關的普通上班族,如何在40小時內自學考取Microsoft Azure Fundamentals(AZ-900),若你和我一樣,這篇心得或許能夠幫助你少走一點冤枉 路~ 本篇會從四個面向來分享: 1. 為何需要考取AZ-900 2. 考試範圍與
這篇分享希望能讓你了解 一個朝九晚九、工作與雲端甚少相關的普通上班族,如何在40小時內自學考取Microsoft Azure Fundamentals(AZ-900),若你和我一樣,這篇心得或許能夠幫助你少走一點冤枉 路~ 本篇會從四個面向來分享: 1. 為何需要考取AZ-900 2. 考試範圍與
你可能也想看
Google News 追蹤
Thumbnail
這個秋,Chill 嗨嗨!穿搭美美去賞楓,裝備款款去露營⋯⋯你的秋天怎麼過?秋日 To Do List 等你分享! 秋季全站徵文,我們準備了五個創作主題,參賽還有機會獲得「火烤兩用鍋」,一起來看看如何參加吧~
Thumbnail
11/20日NVDA即將公布最新一期的財報, 今天Sell Side的分析師, 開始調高目標價, 市場的股價也開始反應, 未來一週NVDA將重新回到美股市場的焦點, 今天我們要分析NVDA Sell Side怎麼看待這次NVDA的財報預測, 以及實際上Buy Side的倉位及操作, 從
Thumbnail
Hi 大家好,我是Ethan😊 相近大家都知道保濕是皮膚保養中最基本,也是最重要的一步。無論是在畫室裡長時間對著畫布,還是在旅途中面對各種氣候變化,保持皮膚的水分平衡對我來說至關重要。保濕化妝水不僅能迅速為皮膚補水,還能提升後續保養品的吸收效率。 曾經,我的保養程序簡單到只包括清潔和隨意上乳液
Thumbnail
整部電影不是在生命的盡頭尋求人生的意義,而是體會與透悟生命的本質。
Thumbnail
Hi there,今天來說說我很愛的一首歌,由 Cash Cash 和 Alex Newell 合作的〈The Feels〉(2021),收錄在 Cash Cash 的專輯《Say It Like You Feel It》(2021) 裡,這首歌在專輯中並不是主打單曲,不過卻是我在專輯裡最喜
我的創作之路,就像是一場美妙的冒險,而這場冒險不僅僅局限於藝術,還涉及到生活的各個層面,包括理財。今天,我想和大家分享一下,我是如何將插畫融入到我的平面設計工作中,同時又如何在這過程中學習到理財的智慧。我記得,剛從台大畢業那時候,我就像一張白紙,對於平面設計充滿了好奇和憧憬。當時在廣告公司的日子
Thumbnail
​ 台北市立第一殯儀館因為出殯喪禮天天都不少、參加喪禮人潮也很多。所以台北市立第一殯儀館周邊,人潮洶湧的人氣名店也不少。光是在台北市立第一殯儀館對面台北市民權東路二段一百五十二巷內,一整條美食巷子店家很多。其中就有家香港鴻圖燒臘,這家店的燒臘美味無比,多汁燒鴨搭配獨門醬汁,吸引無數饕來光顧。
Thumbnail
在台灣的音樂圈裡,流行音樂一直扮演著極其重要的角色,不僅見證著時代的變遷,更將台灣的音樂才華傳遞至世界各地。從早期的金曲歌王到現代的跨界音樂製作,台灣的流行音樂始終不斷創新與演進。本文將深入探討台灣流行音樂的歷史、特色,並透過精心挑選的關鍵字,將這一豐富多彩的音樂世界展現給讀者。
Thumbnail
爬山,從不是為了要攻頂,而是要安全回家。關於撤退,我想說的是:山永遠都在(Because it's there.) 轉台到【方格子】已經四月初,大盤已經搖搖欲墜,來不及陳述完空頭市場特徵及操作法,台股看樣子要進入「主跌段」了。
Thumbnail
所謂的 “ be ok not to be okay.” 並不是相信不好也沒關係, 而是相信那個所謂的「不好,」對自己來說才是「最好的。」 意思是,與其讓完美主義者接受不完美的存在,不如讓他們把那些不完美的變成對自己而言最完美的,這才是完美主義的解套模式。
其本上我平日只用C#寫BACKEND, 其他的一律不識. 但日後公司可能需要我去寫一些簡單的AUTOMATION, 而我自己也想學一些AI來做些PHOTO FILTER, 所以我可能會學PYTHON. 但無論如何, 也是基於需要才學下去.
設定: 一、原作:科學超電磁砲 二、CP:白井黑子→御坂美琴。 三、黑子17歲、美琴18歲。 四、接續 Let the skyfall世界,美琴和黑子升上不同高中,食蜂操祈是黑子的直屬學姊,黑子常被食蜂呼來喚去。 五、Skyfall 短篇已完結
Thumbnail
我們才是自己生命中的旅伴,因為我們本就是孤獨的存在,這首來自Selena與Kygo合作的單曲,我很喜歡在夜深人靜的時候 ,聽這種輕旋律的電音歌曲.....
Thumbnail
這個秋,Chill 嗨嗨!穿搭美美去賞楓,裝備款款去露營⋯⋯你的秋天怎麼過?秋日 To Do List 等你分享! 秋季全站徵文,我們準備了五個創作主題,參賽還有機會獲得「火烤兩用鍋」,一起來看看如何參加吧~
Thumbnail
11/20日NVDA即將公布最新一期的財報, 今天Sell Side的分析師, 開始調高目標價, 市場的股價也開始反應, 未來一週NVDA將重新回到美股市場的焦點, 今天我們要分析NVDA Sell Side怎麼看待這次NVDA的財報預測, 以及實際上Buy Side的倉位及操作, 從
Thumbnail
Hi 大家好,我是Ethan😊 相近大家都知道保濕是皮膚保養中最基本,也是最重要的一步。無論是在畫室裡長時間對著畫布,還是在旅途中面對各種氣候變化,保持皮膚的水分平衡對我來說至關重要。保濕化妝水不僅能迅速為皮膚補水,還能提升後續保養品的吸收效率。 曾經,我的保養程序簡單到只包括清潔和隨意上乳液
Thumbnail
整部電影不是在生命的盡頭尋求人生的意義,而是體會與透悟生命的本質。
Thumbnail
Hi there,今天來說說我很愛的一首歌,由 Cash Cash 和 Alex Newell 合作的〈The Feels〉(2021),收錄在 Cash Cash 的專輯《Say It Like You Feel It》(2021) 裡,這首歌在專輯中並不是主打單曲,不過卻是我在專輯裡最喜
我的創作之路,就像是一場美妙的冒險,而這場冒險不僅僅局限於藝術,還涉及到生活的各個層面,包括理財。今天,我想和大家分享一下,我是如何將插畫融入到我的平面設計工作中,同時又如何在這過程中學習到理財的智慧。我記得,剛從台大畢業那時候,我就像一張白紙,對於平面設計充滿了好奇和憧憬。當時在廣告公司的日子
Thumbnail
​ 台北市立第一殯儀館因為出殯喪禮天天都不少、參加喪禮人潮也很多。所以台北市立第一殯儀館周邊,人潮洶湧的人氣名店也不少。光是在台北市立第一殯儀館對面台北市民權東路二段一百五十二巷內,一整條美食巷子店家很多。其中就有家香港鴻圖燒臘,這家店的燒臘美味無比,多汁燒鴨搭配獨門醬汁,吸引無數饕來光顧。
Thumbnail
在台灣的音樂圈裡,流行音樂一直扮演著極其重要的角色,不僅見證著時代的變遷,更將台灣的音樂才華傳遞至世界各地。從早期的金曲歌王到現代的跨界音樂製作,台灣的流行音樂始終不斷創新與演進。本文將深入探討台灣流行音樂的歷史、特色,並透過精心挑選的關鍵字,將這一豐富多彩的音樂世界展現給讀者。
Thumbnail
爬山,從不是為了要攻頂,而是要安全回家。關於撤退,我想說的是:山永遠都在(Because it's there.) 轉台到【方格子】已經四月初,大盤已經搖搖欲墜,來不及陳述完空頭市場特徵及操作法,台股看樣子要進入「主跌段」了。
Thumbnail
所謂的 “ be ok not to be okay.” 並不是相信不好也沒關係, 而是相信那個所謂的「不好,」對自己來說才是「最好的。」 意思是,與其讓完美主義者接受不完美的存在,不如讓他們把那些不完美的變成對自己而言最完美的,這才是完美主義的解套模式。
其本上我平日只用C#寫BACKEND, 其他的一律不識. 但日後公司可能需要我去寫一些簡單的AUTOMATION, 而我自己也想學一些AI來做些PHOTO FILTER, 所以我可能會學PYTHON. 但無論如何, 也是基於需要才學下去.
設定: 一、原作:科學超電磁砲 二、CP:白井黑子→御坂美琴。 三、黑子17歲、美琴18歲。 四、接續 Let the skyfall世界,美琴和黑子升上不同高中,食蜂操祈是黑子的直屬學姊,黑子常被食蜂呼來喚去。 五、Skyfall 短篇已完結
Thumbnail
我們才是自己生命中的旅伴,因為我們本就是孤獨的存在,這首來自Selena與Kygo合作的單曲,我很喜歡在夜深人靜的時候 ,聽這種輕旋律的電音歌曲.....