IT趋势研究暨云计算系列报告：超融合的春天.pdf

敬请参阅最后一页免责声明 -1- 证券研究报告 2018年 06月 12日 计算机 行业 超融合的春天 新时代 IT趋势研究 暨 云 计算 系列报告 行业专题研究 田杰华（分析师） 刘航（联系人） 谌普江（联系人） tianjiehuaxsdzq 证书编号： S0280517050001 liuhang1xsdzq 证书编号： S0280118020016 chenpujiangxsdzq 证书编号： S0280117120014 IT基础架构不断演变， 超融合进入快速发展期 IT 基础架构随着信息技术的不断发展经历了三个阶段的演变： 传统架构阶段；虚拟化阶段；超融合阶段 。 超融合基础架构（ Hyper-Converged Infrastructure，或简称“ HCI”）是指在同一套单元设备（ x86 服务器）中不仅仅具备计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术，而且还包括缓存加速、重复数据删除、在线数据压缩、备份软件、快照技术等元素，而多节点可以通过网络聚合起来，实现模块化的无缝横向扩展（ scale-out），形成统一的资源池。 超融合架构与传统存储架构相比，具备以下优势： 存储可靠性 更高；存储性能 更好； 横向扩展性 更好； 简化 IT 运维工作 ； 实施成本节省 80%左右 ， 电能节省最高可达 40%。 超融合技术有望 成为私有云 构建的主流 基础架构 之一 ，集中度进一步提升 据 Gartner 数据 ，超融合系统位于期望膨胀期顶点附近，很快超融合就将渡过概念炒作期，进入实际落地阶段。 超融合行业不断进行整合 ， 各大厂商通过收购 等方式迅速提高 竞争力和 市场 份额 ，行业集中度进一步提升。 超融合行业景气度高，国内公司纷纷抢滩超融合市场 IDC预计 2017年全球超融合市场规模为 36.4亿美元，预计 2020年中国超融合市场规模为 6.0亿美元。 而 据 IDC公布的数据， 2017年国内超融合市场规模实现 3.8亿美元，同比增 长 115%。中国超融合代表企业： （一）华为：据 IDC数据 ，华为以 26%的份额位 列 2017年超融合市场第一 。 （二）紫光股份（新华三）： 紫光旗下新华三 UIS超融合系统实现 2017年中国超融合产品销售额同比增长 113.6%。 2017年市占率为 24%， 2017Q4市占率为 25%。 （三）深信服： 2017年深信服的超融合架构在国内企业市占率第三（据IDC数据： 1）、 2017： 13%； 2）、 2017Q4： 19%） 。 （四）浪潮信息： 2017年浪潮联合 VMware发布的 InCloud Rail新一代超融合架构一体机系列面向软件定义数据中心。 （五）天玑科技： 自主研发 PBData、 PhegData、 PriData等超融合产品。 （六）中科曙光： 曙光 StackCube可灵活满足计算和存储需求的变化 。 （七）华云网际： 2010 年，华云网际首个超融合系统正式上线，如今FusionStack是一款结合了“虚拟化 +分布式存储”的超融合基础架构产品 。 （七） SmartX： 软件定义的 SmartX 基础架构 ； 超融合一体机 SmartX Halo。 催化剂： 私有云建设超融合采购量提升；超融合技术进一步提升突破。 重点推荐 ： 深信服、紫光股份、浪潮信息、 中科曙光 风险提示： 技术更新与迭代、新市场拓展不及预期、业绩不达预期 推荐 （ 维持 评级 ） 行业指数 走势 图 相关 报 告 继续重点推荐优质资产，看好工业互联网与智能制造领域 2018-06-11 工信部发布工业互联网发展计划， 2020年底产业体系基本建成 2018-06-07 继续建议布局计算机行业优质资产2018-06-04 科技界盛会强调自主可控，努力建设世界科技强国 2018-05-29 2018 数博会召开，重点关注大数据、云计算和工业互联网板块 2018-05-27 -15%-10%-5%0%5%10%15%20%2017/06 2017/09 2017/12 2018/03 2018/06 计算机 沪深 300 2018-06-12 计算机 行业 敬请参阅最后一页免责声明 -2- 证券研究报告 目 录 1、 IT 基础架构不断演变，超融合进入快速发展期 . 4 1.1、 IT 基础架构经历三大演变，迈入超融合阶段 . 4 1.2、 与传统的集中存储架构相比，超融合的优势体现在哪里？ . 5 1.3、 企业上云成大势所趋，超融合进入快速发展期 . 7 2、 超融合有望成为私有云主流基础架构之一，集中度预计将提升 . 8 2.1、 超融合技术占比逐年提升，已进入实质落地阶段， . 8 2.2、 超融合有望成为构建私有云的主流基础架构之一，行业不断进行并购整合 . 10 2.3、 市场规模快速增长，行业集中度不断提升 . 12 3、 超融合行业景气度高，国内公司纷纷抢滩超融合市场 . 15 3.1、 华为 . 15 3.2、 紫光股份 . 15 3.3、 深信服 . 17 3.4、 华云网际 . 18 3.5、 浪潮信息 . 19 3.6、 SmartX . 19 3.7、 中科曙光 . 20 3.8、 天玑科技 . 21 4、 投资建议 . 22 5、 风险提示 . 22 图表目录 图 1： IT 基础架构演变 . 4 图 2： 物理融合与超融合架构 . 5 图 3： 传统云基础架构与企业云基础架构 . 5 图 4： 传统的集中式 存储架构 . 6 图 5： 超融合存储架构 . 7 图 6： 互联网三级火箭模型 . 8 图 7： 云计算三级火箭模型 . 8 图 8： 多云与混合云支持 . 8 图 9： 全面进化的新一代分布式架 构 . 8 图 10： 2017年中国 ICT技术发展曲线 . 9 图 11： 超融合技术占比越来越高 . 9 图 12： 超融合 2015年魔力象限 . 10 图 13： 超融合 2018年魔力象限 . 10 图 14： 超融合服务器架构 . 11 图 15： 全球超融合市场规模 . 13 图 16： 中国超融合市场规模 . 13 图 17： 2016年超融合行业国际市场份额 . 14 图 18： 2017年超融合行业中国市场份额 . 14 图 19： 华为 FusionCube . 15 图 20： H3C UIS-Cell4000超融合一体机 . 16 图 21： H3C UIS6.0超融合整体架构 . 17 图 22： InCloud Rail超融合整体架构图 . 19 2018-06-12 计算机 行业 敬请参阅最后一页免责声明 -3- 证券研究报告 图 23： SmartX超融合软件定义数据中心方案 . 20 图 24： SmartX Halo超融合一体机 . 20 图 25： 联通沃云超融合平台资源池 . 20 表 1： 超融合领域并购事件不断 . 12 表 2： 国内外超融合品牌和产品对比 . 13 表 3： 深信服超融合产品优势 . 17 表 4： 华云网际 FusionStack超融合产品 . 18 表 5： StackCube超融合一体机优势 . 21 表 6： 天玑科技超融合产品 . 22 2018-06-12 计算机 行业 敬请参阅最后一页免责声明 -4- 证券研究报告 1、 IT基础架构不断演变，超融合 进入快速发展期 1.1、 IT基础架构经历三大演变，迈入超融合阶段 IT基础架构随着信息技术的不断发展经历了三个阶段的演变： （一）传统架构阶段 ： 服务器只向网络内的计算机提供单一的服务，最主流的是 x86架构服务器。随着信息数据大幅增长，服务器数量相对增加，导致部分单位需要大面积、高成本维护，存在单点故障，传统架构的弊端开始显现。 （二） 虚拟化 阶段 ： 自 2014年开始， IT 基础架构开始进入虚拟化阶段，通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机，在一台计算机上 同时 运行多个逻辑计算机，每个逻辑计算机可以运行不同的操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响。 虚拟化以其降低能耗、提高基础架构利用率、高可用、提高灵活性的优点受到了硬件厂商的青睐。 但是 虚拟化不能解决存储问题，扩展需要集中存储，导致存储的管理相对复杂。 图 1： IT基础架构 演变 资料来源： TechWeb， 新时代证券研究所 （三）超融合阶段 ： 超融合基础架构（简称“ HCI”），是指在同一套单元设备（ x86服务器）中不仅仅具备计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术，而且还包括缓存加速、重复数据删除、在线数据压缩、备份软件、快照技术等元素，而多节点可以通过网络聚合起来，实现模块化的无缝横向扩展（ scale-out），形成统一的资源池。 除了虚拟化计算和存储之外，超融合架构可以整合网络以及其它更多的平台和服务。 物理服务器上运行虚拟化软件，通过在虚拟化软件上运行分布式存储服务供虚拟机使用。分布式存储可以运行在虚拟化软件上的虚拟机里 ， 也可以是与虚拟化软件整合的模块。 传统架构阶段： since 1995 虚拟化阶段： since 2011 超融合阶段： since 2014 2018-06-12 计算机 行业 敬请参阅最后一页免责声明 -5- 证券研究报告 图 2： 物理融合与超融合架构 资料来源： ITKeyword， 新时代证券研究所 对于 虚拟化和私有云而言，按照是否完全以虚拟化为中心， 可以 把融合分为物理融合和超融合两种。 物理融合系统 中，计算和存储仍然可以是两个独立的组件，没有直接的相互依赖关系； 超融合与物理融合不同在于，重点以虚拟化计算为中心，存储由虚拟机而非物理机 CVM(Controller VM)来控制并将分散的存储资源形成统一的存储池，而后再提供给 Hypervisor用于创建应用虚拟机。 超融合基础架构能够降低专用超融合基础架构和网络的复杂性，将存储控制器转换为软件服务，可以提供更大的灵活性。 超融合基础架构既利用融合基础架构的现有优势，又增加了额外的软件层，将计算、网络和存储等资源封装在单个容器当中。 超融合基础架构可以在存储硬件当中不再使用存储控制器，将这项功能加入到hypervisor层的软件服务 当中。 图 3： 传统云基础架构与企业云基础架构 资料来源： 深信服招股说明书， 新时代证券研究所 1.2、 与传统的集中存储架构相比 ， 超融合的优势 体现 在哪里？ 我们分析认为， 传统的集中存储架构主要存在以下 问题 ： 性能下降 ： 传统 SAN存储设备一般采用双控制器架构，配臵两台交换机与前端的服务器进行连接，网络带宽容易变成整个存储性能的瓶颈， 如果一个控制2018-06-12 计算机 行业 敬请参阅最后一页免责声明 -6- 证券研究报告 器损坏，系统的性能将大幅下降，影响存储的正常使用。 扩展不灵活 ： 横向扩展性较差受限于前端控制器的对外服务能力，纵向扩展磁盘数量无法有效提升存储设备对外提供服务的能力。前端控制器横向扩展能力非常有限，前端控制器成为整个存储性能的瓶颈。 不易管理 ： 需要 iSCSI, FC, NFS等专业技能，管理工具 不 好 使用 。 不同厂商设备的管理和使用方式各有不同，由于软硬件紧耦合、管理接口不统一等限制因素无法做到资源的统一管理和弹性调度，也会带来存储利用率较低的现象。 图 4： 传统的集中式存储架构 资料来源： private-cloud， 新时代证券研究所 超融合架构与传统存储架构相比具有怎样的优势呢？假设使用同样的hypervisor情况下，主要还是存储层面的对比： 存储可靠性 在冗余模式上，超融合的方式比传统存储的 RAID5/6 更加可靠。 可靠性 主要是系统的冗余度、系统的自愈能力。在冗余度上，超融合可以损坏两个节点，而传统存储最多只能损坏一个控制器或者损坏一两块磁盘。 在管理粒度上，超融合系统可以根据存储池划分不同副本级别，而传统存储是以 RAID组为单位。在恢复速度上，超融合系统数据恢复能力取决于节点数和磁盘数，一般恢复速度至少为 80100MB/s，并可以控制数据恢复速度，而传统存储的数据恢复取决于单个数据盘的性能，一般速度为 60MB/s。在恢复能力上，超融合系统可以自动恢复环境到健康状态，而传统存储需要人工更换热备盘。 存储性能 超融合相对传统存 储其 IO路径更短，超融合系统不需要经过存储控制器以及划 LUN等步骤 ， 此外 超融合系统可以通过横向扩展来提高集群存储性能。 超融合系统的最大的特点是线性扩展，一个节点 8K混合随机读写可达到 3万以上 IOPS，一个 10个节点左右规模的超融合集群就可以提供 30多万 IOPS。 存储复杂性 当资源不足或性能不够时只需增加相应的超融合一体机节点即可相应地增加计算资源和存储资源，整个在线扩容过程时间短不需停机。 而传统存储架构在需要扩容的时候只能增加 RAID扩展柜，创建新的存储池，这样纵向扩展的方式不但扩2018-06-12 计算机 行业 敬请参阅最后一页免责声明 -7- 证券研究报告 展能力有限 ， 在扩容操作方 面的操作更加复杂 。 运维复杂度 超融合系统的实施部署采用全自动化配臵安装的方式，只需 2-3 个小时即可完成。 而传统存储需要提前规划存储网络、划域和划分 RAID组、差不多要花费一周的时间。在使用运维上，当硬盘或节点故障时，超融合系统可以快速恢复环境至健康状态，而传统存储必须及时更换磁盘或存储控制器；在扩容方面，超融合系统相对简单快捷，只需将新节点纳管进资源池即可 。 成本对比 超融合系统采购成本和实施成本、运维成本更低。 超融合系统无需专用 SAN存储及存储设备，同样的配臵下，超融合产品一般只需传统架构的 60%；实施成本，超融合系统实施快捷，实施成本相对传统存储节省 80%左右；运维成本，超融合系统简便运维相对传统存储其运维成本降低 80%左右；用电成本，超融合一体机服务器可以做到高密度整合、模块化配臵，大幅节省机柜占用空间，电能节省最高可达 40%。 图 5： 超融合存储 架构 资料来源： private-cloud， 新时代证券研究所 1.3、 企业上云成大势所趋， 超融合 进入快速发展期 互联网有三级火箭模型，即头部流量、商业化场景和商业闭环，这是从高频到低频，实现从免费到变现的过程 。 其中，二级火箭“商业化场景”是 最为关键的 ，需要从大量免费用户中找到价值用户，并沉淀出商业场景。 2018-06-12 计算机 行业 敬请参阅最后一页免责声明 -8- 证券研究报告 图 6： 互联网三级火箭模型 图 7： 云计算三级火箭模型 资料来源： 搜狐， 新时代证券研究所 资料来源： 搜狐， 新时代证券研究所 微软 Azure Stack以混合云的超融合一体机概念进入 Gartner超融合魔力象限，2018 年 5 月初， VMware 和 Nutanix 分别发布多云环境支持 。 越来越多的企业客户的核心业务上云，传统的平台升级会影响业务连续性。 用户不仅可以从应用中心选择认证的开源应用软件或商业应用软件，也可以创建和发布自己的应用到应用中心。不同租户之间的应用可以共享也可以完全隔离，充分保证租户应用的隐私性和隔离性。 图 8： 多云与混合云支持 图 9： 全面 进化的新一代分布式架构 资料来源： 易捷行云， 新时代证券研究所 资料来源： 易捷行云， 新时代证券研究所 2、 超融合 有望成为 私有云 主流 基础架构 之一 ，集中度 预计将提升 2.1、 超融合技术占比逐年提升 ，已进入实质落地阶段， 据 Gartner Hype cycle for ICT in China 2017报告，超融合系统位于期望膨胀期（ Peak of Inflated Expectations）顶点附近 ， 很快超融合就将渡过概念炒作期，而进入实际落地阶段。 按照这一发展趋势，未来 2-5年时间，超融合将真正成为市场的主流。 头部流量 商业化场景 商业闭环 云开源大势 产品化突围 生态杠杆 2018-06-12 计算机 行业 敬请参阅最后一页免责声明 -9- 证券研究报告 图 10： 2017年 中国 ICT技术发展 曲线 资料来源： Gartner， 新时代证券研究所 未来 5-10 年新一代数据中心基础架构朝着软件定义和超融合方向发展，SAN/NAS存储逐渐被软件定义的存储所替代，超融合架构已经被市场和客户 接受，将成为数据中心基础架构的核心。 DELL 并购 全球最大存储厂商 EMC 也从侧面印证了传统 SAN/NAS存储下滑的态势。超融合架构将成为企业级客户首选，加速业务系统从传统架构向云计算架构的转型。根据 Wikibon 的分析报告， 2016 年将是真正云计算落地的开始，超融合和 ServerSAN未来市场空间将超过 600亿美金，年复合增长率达到 20%以上。 图 11： 超融合技术占比越来越高 资料来源： Wikibon， 新时代证券研究所 2018-06-12 计算机 行业 敬请参阅最后一页免责声明 -10- 证券研究报告 2.2、 超融合 有望 成为构建私有云 的主流 基础架构 之一 ， 行业 不断进行并购 整合 根据 Gartner公布的超融合和集成系统魔力象限，从 2015年到 2018年超融合行业 不断进行 整合 。 Nutanix， HPE， Dell EMC， VMware仍然处于领导者的位臵，而 Cisco， Oracle和 NetApp已经调出了领导者象限；微软和 Stratoscale进入了远见者的位臵，而此前 2015年的远见者 SimpliVity被 HP并购。而之前 2015年的挑战者 Fujistu和 Lenovo已经没有出现在魔力象限之中， 2018年出现在挑战者象限的是华为和 Cisco。 图 12： 超融合 2015年魔力象限 图 13： 超融合 2018年魔力象限 资料来源： Gartner， 新时代证券研究所 资料来源： Gartner， 新时代证券研究所 超融合技术能解决私有云目前存在的 部分 问题，是私有云未来发展的 战略方向 。中国通信研究院 2017 中国私有云发展调查报告显示，私有云企业用户认为私有云目前存在的问题有运维系统功能不完备（ 35.4%），基础功能不完备（ 29.5%），资源调配能力及效率低（ 24.7%），互操作性差（ 23.5%），异构虚拟化实现困难（ 16.6%），安全性差（ 16.6%）和可用性较差（ 13.3%）。 超融合架构可以为数据中心带来最优的效率、灵活性、规模、成本和数据保护。超融合是 在同一套单元设备中 集成计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术，设备之间可以 通过网络聚合起来，实现模块化的无缝横向扩展（ Scale-Out），形成统一的资源池。 社会对 ICT资源的需求逐渐增加，传统企业的 IT能力愈加重要，超融合技术也有助于解决传统企业 IT能力的痛点。 对于一个传统企业来说，与 IT工作相关的部门和员工时常会遇到各种难题。运维人员需要面 对 各种新技术、新应用、新环境的考验，运维压力大。超融合作为私有云的 主要选择 之一，能将运维工作从琐碎繁杂的基础设施层面解放出来，专注于应用层面的运维。