超融合架構經歷多年的技術發展，正逐步邁入規模落地階段。如今，超融合已經成為企業數位化轉型背後的重要力量，廣泛應用於數據中心核心業務的承載。隨著被越來越多的用戶所接受，超融合被認為是未來 IT 基礎架構的發展趨勢。
華雲數據作為中國雲計算獨角獸，為了更好地滿足用戶需求，通過自主研發於2019年推出了安超OS。為了能讓用戶快速了解安超OS超融合系統的技術特點，本期大咖說，華雲數據資深解決方案工程師桂燾分為兩期內容，為大家帶來「安超OS超融合系統技術細節」，對華雲數據安超OS超融合系統的核心組件和各組件功能特點等技術細節，進行詳細介紹。
精彩觀點
1. 超融合是以軟體定義為中心的IT基礎架構，HCI將計算、網絡、存儲等資源集成在標準的 X86 硬體中。HCI 包含的最小集合是：虛擬化計算（Hypervisor），虛擬存儲（SDS）和虛擬網絡。
2. 安超OS的設計理念遵循軟體定義是基礎，分布式存儲是核心，架構簡化是目的，致力於打造一個能夠為企業提供高性能、高可用、高效率及易於安裝維護的IT基礎設施平臺，加速政府和企業上雲的進程，為推動企業數位化轉型提供完整的一站式企業上雲的雲作業系統平臺和生態解決方案。
3. 安超系統架構：（1）安超OS部署在每個節點上，與VMware或KVM的Hypervisor緊密結合。（2）安超OS在每個伺服器上部署一個CVM（存儲控制虛擬機或容器），通過該CVM將所有節點的本地存儲聚合成一個統一管理的虛擬化存儲池（Global Namespace）；（3）在底層，安超OS利用內存和SSD作為數據的高速緩存，實現動態的數據分層，將存儲池分為緩存池（Performance Tier）和容量池（Capacity Tier）；（4）在上層，安超OS為不同類型的應用，提供基於策略的性能優化和高可用性設置，實現安超集群內多種應用負載的支撐能力；（5）所有節點上的CVM通過高速乙太網（萬兆乙太網），管理和控制各節點間的數據傳輸和通訊。
4. 安超OS是一款橫向擴展的軟體集成基礎架構系統，採用通用的X86伺服器，不與其他節點共享CPU、內存、本地磁碟等組件；支持供應商和組件的異構性；可以提供快照、克隆、數據壓縮、存儲分層等原來由專有的企業級存儲系統提供功能，同時也可以按需單獨擴展存儲節點（存儲能力），或者只擴展計算節點（計算能力）。
5. 安超OS核心模塊功能包括：文件系統、對象管理器、NFS管理、集群仲裁管理、節點管理、ArIL（Intent Log）&讀緩存。
6. 安超文件系統採用自研的、可伸縮的、具備彈性的分布式文件系統（ArFS），提供企業級共享存儲服務。同時，通過跨集群的實例間同步操作來消除腦裂。此外，還能夠在集群中的每臺伺服器上運行管理實例，提供高可用和可伸縮的全局命名空間。
7. ArFS的讀I/O路徑：通過最靠近Guest虛擬機的本地存儲管理實例（ArSP）處理寫 I/O；數據條帶化儘可能寬，並創建數據副本。數據及其副本通過網絡，寫入至少兩個不同節點快閃記憶體介質上的ArIL；每個節點都確認數據已寫入快閃記憶體介質；在將所有數據（包括副本）寫入快閃記憶體後，寫 I/O 確認信息返回給應用程式VM；數據最終會寫入HDD。
8. 寫操作超時時的處理：（1） 通過最靠近Guest虛擬機的本地存儲管理實例（ArSP）處理寫 I/O；（2）數據及其副本通過網絡寫入至少兩個不同節點快閃記憶體介質上的ArIL；（3） 某個節點數據寫入快閃記憶體介質超時（8s），此節點被標記為STALE；（4）其他節點上數據（包括副本）寫入快閃記憶體後，寫 I/O 確認信息返回給應用程式VM；（5）當被標記為STALE的節點恢復後，數據將被更新同步到該節點，並最終會寫入HDD。
9. 主控制器隨VM浮動時的I/O路徑：（1）傳統的存儲系統以伺服器-客戶端的方式，維護所有 VM 的主控制器，該控制器有可能成為 IO 流量的瓶頸；（2）安超允許主控制器的角色在節點間傳遞，並為每個 VM 維護一個主控制器；（3）當 VM 在節點間遷移時，這種主控制浮動或遷移的機制，可以消除不必要的網絡訪問流量，從而達到改進IO性能的目的。
10. 安超OS能夠提供端到端的數據完整性保護，在不需要對硬體配置進行改變的條件下，安超OS提供的數據完整保護機制可以避免靜默數據損壞。並利用強校驗，讓校驗不僅在讀取塊時進行，在數據存取時也進行驗證，這個驗證過程覆蓋ArIL、讀取緩存、Metadev、HDD 以及所有跨網絡的數據傳輸。最重要的是，安超不僅校驗數據塊自身，同時也校驗數據塊中的數據，當數據塊或數據驗證失敗時，安超可以通過可用副本中的正確數據對損壞的數據塊或數據進行自我修復。