执行概要
各行各业、各种规模的公司都必须积极优化与革新其数据中心，方能在竞争中立于不败之地。Microsoft Azure Stack HCI 解决方案采用超融合基础设施 (HCI)，能帮助企业和机构简化部署、扩大运营、提高可靠性和可管理性，并提升资源利用率。上述这一切都有助于提升数据中心的效率，并且降低数据中心的总成本。
Microsoft Azure Stack HCI 通过在行业标准服务器和组件上结合高度虚拟化的计算、内存与存储以及网络，既能在本地运行虚拟化应用，又能连接到 Microsoft Azure 获得云服务。
Microsoft Azure Stack HCI 已面向第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器进行了优化。作为工作负载优化型平台，第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器能以更高的性能和先进的功能为企业和机构带来所需的敏捷性。将英特尔® 傲腾™ 技术引入 Microsoft Azure Stack HCI 能够帮助企业和机构提高数据吞吐量，减少时延，经济高效地增加内存容量，迅速从大型数据集中挖掘价值以及时获取可行的洞察，同时也有望在更小的数据中心空间内整合更多工作负载。
英特尔创建了多种参考架构，用以加快基础设施决策，解决与存储效率和内存容量相关的问题。这些现代化解决方案有助于协助企业和机构满足当前各种用例的存储和内存要求。
图 1. 英特尔® 傲腾™ 技术帮助使用 Microsoft Azure Stack HCI 的企业优化数据中心。
业务挑战：为数据密集型工作负载选择合适的基础设施
数据集的不断扩大可能会让企业和机构不堪重负，同时也会为那些知道如何从数据中获取价值的公司带来巨大机遇。如今，来自各行各业的各类公司都认识到了利用不断增长的数据量来获取可行洞察的重要性。这些洞察有利于做出更好的业务决策，并使公司保持竞争力。
要想快速挖掘数据，必须有能够根据特定工作负载的内存和存储要求做出调整的基础设施。当今企业和机构需要的解决方案应极其灵活且可扩展，并能经济高效地处理高性能且高密度的数据。而将 HCI（紧密融合的虚拟化计算、内存和存储及网络资源）与英特尔® 傲腾™ 技术相结合，就能帮助他们应对这些挑战。
性能优化用例
当今的企业和机构都希望能大幅提高效率、优化性能，并尽可能地保护其基础设施投资。以下用例说明了 Microsoft Azure Stack HCI 如何帮助他们提高效率与业绩。
- 虚拟桌面基础设施 (VDI)：Azure Stack HCI 适合想要大规模实施远程桌面虚拟化的用户。VDI 通过虚拟桌面代理为用户提供桌面。虚拟桌面连接回 Azure Stack HCI 集群上的虚拟机和中央存储。VDI 可在各类设备上提供客户端桌面，因此用户不必在本地存储数据或从本地设备上传数据，这有助于增强安全性。
- 可靠的企业虚拟化：Azure Stack HCI 在客户希望为托管在虚拟机上的应用提供高安全性和高可用性服务的常规业务场景中均能发挥作用。这种解决方案使用 Hyper-V 系统管理程序创建虚拟安全模式 (VSM) 并将其与正常操作系统隔离开，从而通过基于虚拟化的安全功能 (VBS) 为工作负载提供安全基础设施。启用 VBS 后，就可以在独立于主机操作系统的隔离内存中进行安全要求高的操作。
- 高性能 SQL Server：通过在 Azure Stack HCI 集群中运行 Microsoft SQL Server，用户可以利用虚拟化带来的弹性来运行 SQL Server 及关联应用。Azure Stack HCI 在用于托管 SQL Server 时，还具有一托多优势——系统管理程序、主机操作系统和数据库服务器皆可提供。添加 Azure Backup 可提供全面的数据库备份管理。虽然为支持数据库服务器而构建的 Azure Stack HCI 部署通常都已针对性能做过优化，但用户可以使用基于 PCIe/NVMe 的高带宽英特尔® 固态盘进一步提高性能。用户可以将英特尔® 傲腾™ 固态盘用作缓存，用基于 SATA 接口的固态盘或机械硬盘提高容量，由此进一步提高性能。
- 分支机构和边缘：Azure Stack HCI 可帮助零售店、分支机构、现场站点以及其他边缘站点等应对挑战，因为这些地方需要有经济高效、可用性高且具有弹性的存储，满足关键业务应用和基于容器的新边缘工作负载的需求。面向该用例设计的 Azure Stack HCI 解决方案具有经济高效的容错性和弹性。英特尔® 固态盘既可作为单独一层发挥作用，也可用作缓存层，为容量层中的机械硬盘提供支持。
- 横向扩展存储：如果企业对文件服务有高可扩展性、高性能和高可用性的要求，那么他们就可以使用 Azure Stack HCI 在经过验证并可面向密度、速度或性价比进行优化的硬件基础上提供所需的存储性能。而这只需要一台高性价比的文件服务器和少量硬件的投入。此用例应用了 Microsoft Storage Spaces Direct 的功能，Microsoft Storage Spaces Direct 可用本地连接的硬盘创建一个具有高可用性和高可扩展性的存储池，所需成本低于传统的 SAN 或 NAS 阵列。英特尔® 固态盘支持在横向扩展存储服务器时实现节约成本和优化性能的目标。所有存储设备都使用基于 PCIe/NVMe 的高带宽英特尔® 固态盘将有助于性能优化。将英特尔® 傲腾™ 固态盘用作缓存盘，并将基于 SATA 的固态盘或机械硬盘用作容量盘，就能以较低成本实现出色的性能。
使用 Microsoft Azure Stack HCI 的企业和机构可以通过采用英特尔® 傲腾™ 技术来优化自己的数据中心。
英特尔® 傲腾™ 持久内存 (PMem)
英特尔® 傲腾™ 持久内存采用 DIMM 外形规格，将更大容量和原生数据持久性相结合，使企业能够从更大的数据集中获取更多信息。数据能经实时获取、处理和分析，为企业提供深刻洞察，帮助企业改善运营并创造新的营收来源。
英特尔® 傲腾™ 固态盘性能
英特尔® 傲腾™ 固态盘有助于消除数据瓶颈，并加快交易和洞察的速度，以让用户及时得其所需。英特尔® 傲腾™ 固态盘可提供高质量服务，在低队列深度下速度比 NAND 固态盘至少快 6 倍，即使在最严苛的的环境下都能提供高速且可预测的性能1。
解决方案价值：提速与扩展
Microsoft Azure Stack HCI 是一个超融合 Microsoft Windows Server 2019 集群，它使用经过验证的硬件在本地运行虚拟化工作负载。Microsoft Azure Stack HCI 解决方案将行业标准 x86 服务器上的高度虚拟化计算、存储和网络资源与本地连接的硬盘相结合，创建高度可用、高度可扩展的软件定义存储 (SDS)。解决方案的组件包括 Microsoft Storage Spaces Direct 和 Microsoft Hyper-V，前者内置的技术可同时支持基于 PCIe/NVMe 的英特尔® 固态盘、英特尔® 傲腾™ 固态盘和英特尔® 傲腾™ 持久内存 (PMem)，后者则用作系统管理程序。Azure Stack HCI 能显著简化部署，并确保缓存、存储层、纠删码及全新硬件继续保持出色的效率和性能。
此解决方案基于第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器。该处理器可为虚拟机提供计算功能，并启用了 I/O 和存储效率技术（如重复数据删除、压缩和纠删码）。将英特尔® 傲腾™ 技术添加至 Microsoft Azure Stack HCI 中能实现高性能和低时延。在英特尔® 傲腾™ 技术的支持下，企业和机构无需再在速度和规模之间抉择。英特尔® 傲腾™ 技术在各个层面共同发挥作用，让企业和机构能够处理、存储和传输更大更复杂的数据集。此技术弥合了存储和内存层之间的鸿沟，可提供持久内存、大型系统内存池、快速缓存和快速存储供选择，而这具体取决于所使用的英特尔® 傲腾™ 技术。总的来说，将第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器同英特尔® 傲腾™ 持久内存、英特尔® 傲腾™ 固态盘相结合，能够有效协助企业和机构获取更多数据并整合服务器，同时通过让数据更加靠近 CPU 而大幅降低成本，还能为充满挑战性的数据中心环境提供更出色的敏捷性和价值。
提高缓存速度
在缓存层中采用低时延、高性能、高耐久和可靠的英特尔® 傲腾™ 固态盘可帮助企业突破存储瓶颈，并尽可能地减少 I/O 等待时间。减少 I/O 等待时间有助于恢复 CPU 周期，进而增加工作负载密度，最终减少节点数量。减少节点数量不仅能使硬件投资相应减少，也可能会降低软件许可成本。在模拟 Microsoft Storage Spaces Direct 上的多虚拟机环境的工作负载时，与仅用 SATA 固态盘的解决方案相比，将英特尔® 傲腾™ 固态盘添加到服务器集群后，可在少用一个服务器的同时提高 26.6% 的响应速度，并最多提高 52.9% 的 IOPS （见图 2）2。
图 2. 在高速缓存层使用英特尔® 傲腾™ 固态盘，就能以更少的服务器获得更高的 I/O 性能。
提升内存容量
在处理内存密集型工作负载时，采用英特尔® 傲腾™ 持久内存相比仅配置 DRAM 的方案有着更大优势。英特尔® 傲腾™ 持久内存技术在内存/存储分层架构中新增一个灵活的内存层，可立即用于云、内存计算和存储的工作负载。这项新技术能够提高系统速度和效率，优化数据可用性，并加速获取数据洞察。
内存模式下的英特尔® 傲腾™ 持久内存能使用户高效扩展易失性系统内存，从而增加虚拟机密度和可供应用使用的内存量。通过使用内存模式下的英特尔® 傲腾™ 持久内存，就能经济高效地扩展系统内存，将每节点的虚拟机数量增加多达 36%。此举增加了 Microsoft Azure Stack HCI 集群的虚拟机密度，有助于降低成本（见图 3）3。
图 3. 添加英特尔® 傲腾™ 持久内存，在内存模式下使用可提高资源利用率。
增加带宽和内存
App Direct 模式下的英特尔® 傲腾™ 持久内存可以用作非易失性（持久）缓存。持久特性不仅可以在断电时保护数据，还可以缩短应用重启时间并提高应用的性能，因为内存不再需要被持续刷新到存储设备中。
在 App Direct 双重模式（内存模式加上 App Direct 模式）下，该技术能同时用作非易失性（持久）缓存和高速易失性系统内存，每一种模式都配有一定比例的内存。该配置能使虚拟机密度增加多达 41%，并将吞吐量提升多达 76% （见图 4）4。
图 4. 添加英特尔® 傲腾™ 持久内存，在 App Direct 双重模式下使用能提升效率。
实现以太网低时延
长久以来，存储工作负载都在专用架构上运行。但是，HCI 环境使用标准以太网网络在集群中的各个节点之间分发数据，这使得网络性能成为了 HCI 解决方案中的重要因素。Microsoft Azure Stack HCI 内置支持高性能、低时延的英特尔® 以太网网络适配器的功能，这些适配器支持 RDMA。RDMA 能够提高节点间流量的吞吐量，从而在网络中的应用之间实现低时延、高吞吐量的“内存到内存”直接数据通信。
企业和机构可以利用这些英特尔® 技术来解决自身的内存和存储问题，提升应用速度，从而实现优异的整体效率。
解决方案架构：工作负载驱动型 HCI 设计
英特尔通过定义参考设计简化了基础设施决策。这些参考设计针对需要更快缓存、需要更多内存或两者都需要的企业和机构的特定用例进行了优化。
图 5 列出了可从英特尔® 傲腾™ 技术中受益的工作负载的参考架构。这些方案均采用了英特尔® 傲腾™ 固态盘；方案 2 和方案 3 还配置了英特尔® 傲腾™ 持久内存。详细信息如下：
- 方案 1. 将英特尔® 傲腾™ 固态盘用作缓存，并且将基于 SATA 的 英特尔® 固态盘用作容量层，以加快缓存速度并提高虚拟机密度，从而实现服务器整合。
- 方案 2. 除了在高速缓存层中使用英特尔® 傲腾™ 固态盘，需要 大量内存的工作负载还可以受益于内存模式下的英特尔® 傲腾™ 持久内存。
- 方案 3. 对于需要额外内存和极低时延的工作负载，App Direct 双重模式下的英特尔® 傲腾™ 持久内存是不二之选。在该方案中， 缓存层将使用两层架构，从而更快地分配缓存并释放驱动器空间以获得更大的容量。App Direct 模式下的英特尔® 傲腾™ 持久内存能够替代缓存层中的英特尔® 傲腾™ 固态盘。此配置非常适合高带宽的 SQL Server 用例。
图 5. 添加英特尔® 傲腾™ 技术可以加快缓存速度，增加虚拟机密度，并提高多种工作负载的吞吐量。
打造平衡的架构设计
合理的做法是同比例增加所有子系统，以避免因为一个或多个子系统的缺失产生瓶颈。随着 HCI 解决方案设计方案的增加，所有资源都必须通过一种平衡的方式相互支持。其中的关键是不要使任何子系统配置过度或配置不足。总而言之，每个子系统都需要伴随其他子系统一同扩展，否则很可能会出现瓶颈。
结论
对于希望执行快速数据分析以协助业务决策，从而加速产品上市时间并带来竞争优势的企业和机构而言，优化计算、内存和存储至关重要。企业需要可针对特定业务场景进行调整或符合自身要求的基础设施。他们可以使用基于第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器和英特尔® 傲腾™ 技术的 Microsoft Azure Stack HCI 来提升数据中心的效率，节省硬件和许可成本。该解决方案可以让客户在单台服务器上部署更多虚拟机，从而以更少节点获得更多功能；或是添加更多服务器以大幅提高工作量；还可以扩展系统内存和内存缓存，在增加虚拟机密度的同时提高吞吐量。
在缓存层以英特尔® 傲腾™ 固态盘替代标准固态盘可以帮助企业更快地获得洞察。通过采用英特尔® 傲腾™ 持久内存，企业和机构可以更快地获取热数据，优化基础设施投资，并信心满满地对其数据中心进行革新。在这些技术的共同发力下，各种规模和类型的企业和机构都能够推进其基础设施的革新，充分挖掘数据价值，从而不断发展壮大。
若要了解更多 Microsoft Azure Stack HCI 相关信息，请访问 Azure_Stack HCI 产品目录，其中涵盖了 20 家硬件供应商提供的解决方案。为进一步简化部署，请选择面向 Azure Stack HCI 的英特尔® 精选解决方案。英特尔® 精选解决方案是经过验证的配置，可以加快数据中心和通信网络基础设施的选择和部署。这些解决方案的开发源于英特尔与行业解决方案提供商的深入合作，以及与全球领先的数据中心和服务提供商的广泛协作。
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