如何选择超融合（五）降低TCO

序言

超融合的总拥有成本（Total Cost of Owner， TCO）尽管与初次采购成本及每年的运维成本密切相关，但其更重要的因素在于超融合设备的使用寿命。超融合承载用户最宝贵的数据资产，在保证数据安全的前提下，提升超融合的使用寿命是降低TCO的最重要途径之一。

前言

超融合设备普遍采用商用x86标准服务器，其中CPU的寿命可达15-20年，主板、DARM以及网卡的使用寿命平均为5-8年， 电源的平均寿命为5-6年；而机械硬盘的故障率相对较高，前三年的年故障率大约为1%-2.5%之间，而三年后故障率呈现逐年升高的态势，5年后年故障率可达5-10%。

超融合承载着用户最宝贵的数据资产，超融合最基本、最核心的要求是保证数据安全，尤其在硬件开始老化、故障率升高的时候，对用户数据安全的保障将更为重要。因此，超融合使用寿命的长短，取决于超融合软件对硬件的容错能力，以及对硬件的使用状态、健康监控的管理。

三副本超融合的缺陷

数据是企业的核心资产，一旦因存储故障出现数据丢失，将给企业带来无法挽回的巨大损失。

市场上常见的超融合产品，通常采用三副本分布式存储方式来抵御硬件故障，简单来说，就是每个数据块产生三份副本，每个副本保持在不同的存储节点上；当发生节点故障或磁盘故障时，系统会自动在另一个节点产生并保存一个新的副本。

从表面上看，三副本分布式存储近乎完美：不仅提供类似传统RAID6阵列的保护能力，可同时抵御任意两个硬盘的同时损害而不丢失数据；并且，由于数据切割分块后随即分布在各个硬盘中，数据恢复时可同时从多个磁盘上并发进行，可以在很短的时间内重建新的数据副本，具备比传统RAID更快的数据恢复能力。

然而，看似完美的三副本分布式存储，却存在着少为人知但很致命的数据丢失隐患：三副本的数据保护能力依赖于三个副本的一致性，当副本的一致性无法得到保证时，三副本的数据保护能力就会下降，甚至完全失去保护能力。

著名的CAP原理是分布式系统最基本、最重要的理论之一，最初由加州柏克莱计算机科学家布鲁尔教授在2000年提出猜想，两年后由麻省理工的吉尔伯特和林奇教授证明。CAP原理的核心是：当分布式系统出现网络问题（Network Partition），人们只能在数据的一致性（Consistency）与可用性（Availability）二选一。这意味着，在三副本系统中，当网络出现故障时，如果仍试图维持业务在线，即选择Availability（可用性），那么无论软件设计多么巧妙，运维团队多么优秀，都无法保证数据副本之间保持一致，最终可能只有一个副本保持了最新数据，即三副本在网络不稳定的情况下，将不可避免地降级为两副本甚至单副本，成为无形中的“危楼”：一旦出现系统掉电或一个或多个硬盘损坏，将很可能造成严重的数据丢失现象。

如何提升超融合使用寿命？

提升超融合使用寿命的一种有效办法，是提升故障容错能力。

道熵铁力士超融合采用双重RAID架构，通过节点内RAID数据保护与节点间副本保护相结合的方式，将网络副本或EC码建立在节点内RAID基础之上，即使在出现网络故障的情形下，依靠每个节点内独立的RAID数据保护，仍然可以保证数据无忧，有效解决分布式系统中因网络故障而带来的安全隐患。

同时，每个节点采用RAID10或RAID50/60 实现节点内数据保护，可实现硬件故障隔离和本地数据修护。每个节点相当于一个小型的“磁盘阵列”，可抵御节点内单个、甚至多个硬盘故障。在这些“磁盘阵列”之间，还有另外一层基于网络副本的数据保护层，保证在极端情况，即当故障突破磁盘阵列的保护能力时，还可利用网络副本技术来修复数据。正因为这种两层RAID保护机制，当节点硬件出现故障时，可以通过本地RAID对故障进行隔离，不影响业务正常运行。故障修复可以采用延迟修复的策略，并且能自动避让业务，即当业务繁忙时，数据修复减慢数据；当业务空闲时，数据修复可以自动适当加快速度。

机械硬盘仍然是超融合保存数据的主要手段，提升硬盘的寿命可极大提升超融合的使用年限。

硬盘的磁头在高速旋转的磁盘盘体0.2-0.5微米的上方，通过精密控制移动到数据保存的位置上进行读写操作，因此，降低硬盘读写时磁头移动导致的继续磨损与磁记录磨损，对于提升硬盘寿命非常关键。

铁力士超融合在每个节点上采用DRAM与固态硬盘相结合的二级智能缓存技术，通过将大量的热数据缓存到大容量固态硬盘而提升Cache命中率，显著降低对机械硬盘的读写次数，不仅提升读写性能，同时降低了机械硬盘的工作负载和磨损。另外，铁力士超融合使用存储池化与虚拟化技术，将每个节点上的多个随机写请求整合为一个顺序写请求，进一步降低了对机械硬盘的损耗。

总结

总拥有成本是建设数据中心与私有云最重要的考虑因素之一。道熵的铁力士超融合采用双重RAID技术，大幅度提升超融合的硬件故障容错能力，并通过读写优化技术降低对硬盘的读写磨损，延长硬盘寿命，可使超融合系统的有效使用寿命从3~5年延长到6~10年。道熵可帮助客户在超融合总体使用成本（TCO）上降低50%或以上。