在過去，條條道路通數(shù)據(jù)中心。

　　企業(yè)數(shù)據(jù)中心作為網(wǎng)絡、存儲和計算服務的配置點，應位于關鍵任務功能區(qū)域的中心，原因很簡單：為成千上萬的用戶提供大規(guī)模、集中化服務的成本如此之高，只能通過物理配置所需資源的方法進行管理。

　　如今，所有這一切已經(jīng)發(fā)生了改變。隨著對運作效率、可持續(xù)業(yè)務操作、動態(tài)業(yè)務多元化和成本競爭力的要求不斷增長，盡管數(shù)據(jù)中心的角色與過去相差無幾，但其發(fā)揮作用的方式卻在快速地演進發(fā)展。

　　數(shù)據(jù)中心將經(jīng)歷三個演進發(fā)展階段。首先是計算基板的演進，具體包括服務器的虛擬化和通過虛擬機的實時移植來移動負載和應用。其次是存儲基板的演進，如存儲資源的全局化和虛擬化以及存儲區(qū)域網(wǎng)絡 (SAN) 和網(wǎng)絡附加存儲 (NAS) 的功能性融合。最后，在第三個階段，我們發(fā)現(xiàn)有必要進行底層網(wǎng)絡基板的演進。

　　要實現(xiàn)這三個階段的變革并獲得優(yōu)勢，網(wǎng)絡基板的演進必須與計算域和存儲域的變革同步。企業(yè)數(shù)據(jù)中心必須找到可有效增強營運效率、存儲容量和處理速度，同時降低成本的途徑。新一代數(shù)據(jù)中心可滿足所有這些需求，而且可提供用以確保其長期關聯(lián)性的增長和擴展特性。

　　優(yōu)化網(wǎng)絡基板

　　當數(shù)據(jù)中心首次被設計出來時，其目的旨在為大量用戶提供訪問數(shù)量相對較少的通用應用的途徑。這些應用基于簡單的命令—響應交互模型之上，可處理基于文本的數(shù)據(jù)。

　　其結果是，底層網(wǎng)絡的設計相對初級，而且依靠傳統(tǒng)服務提供商或企業(yè)通常使用的第 2 層（交換）和第 3 層（路由）設備。但是，對于當今的媒體密集型流量而言，這種架構的局限性迅速體現(xiàn)出來，不僅會導致可用傳輸資源和交換資源的利用效率低下，還會給虛擬機的移動性造成不良影響，而這種移動性功能對于多樣化、動態(tài)提供的應用和服務的可用性來說至關重要。這種差強人意的網(wǎng)絡架構會增加數(shù)據(jù)中心的 CAPEX、 OPEX 和功耗，所有這些都違背了新一代數(shù)據(jù)中心的設計宗旨。

　　統(tǒng)一結構

　　當今，部署在數(shù)據(jù)中心服務器機架上的典型服務器都配有 2 個或者 3 個高功耗適配器，用以連接網(wǎng)絡（以太網(wǎng)）、存儲（光纖通道）和集群（InfiniBand 或者專有互聯(lián)）3 個完全不同的結構中。這 3 種結構的互連要求差異很大：網(wǎng)絡互連能夠容忍數(shù)據(jù)包丟失和高時延；存儲互連需保證無數(shù)據(jù)包丟失，而集群互連則需要以最低的時遲協(xié)助進程間通信。這些截然不同的結構導致了“網(wǎng)絡蔓延”現(xiàn)象的出現(xiàn)，即數(shù)以萬計的線纜通過成百上千的網(wǎng)絡交換機、路由器和應用設備，將成千上萬的服務器和存儲設備連接在一起。所有這些必然會導致功耗與冷卻成本的增加，以及管理這些結構所需的 CAPEX 和 OPEX 成本的增長。

　　10G 以太網(wǎng)的出現(xiàn)，加之行業(yè)為滿足存儲和集群互聯(lián)需求而對以太網(wǎng)協(xié)議進行的關鍵擴展，將使現(xiàn)有結構融合為基于以太網(wǎng)的統(tǒng)一整合型網(wǎng)絡結構。這種結構將提供對其所支持的存儲和處理資源的無縫訪問。從純物理資源的角度來看，由于該結構將適配器、線纜和交換機等資源進行了整合，因而可以降低新一代數(shù)據(jù)中心的營運成本和用電成本。

　　扁平網(wǎng)絡

　　當今的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡采用的是針對企業(yè)網(wǎng)和服務提供商網(wǎng)絡開發(fā)的傳統(tǒng) L2 和 L3 網(wǎng)絡設備（交換機和路由器）。這種傳統(tǒng)設備無法為滿足新一代數(shù)據(jù)中心的嚴格要求而進行全面擴展?？刂茀f(xié)議的可擴展性問題導致資源利用效率低下（鏈路、交換機、網(wǎng)絡）、L2 VLAN 和 L3 子網(wǎng)等限制性拓撲結構，以及嚴重超額的層級架構，這一切都會嚴重限制虛擬機的移動性，以及隨之而來的移動工作負載和動態(tài)提供應用的能力。這些問題會在網(wǎng)絡性能和功耗方面導致不盡人意的結果，并會對計算和存儲虛擬化所需的關鍵優(yōu)化工作造成干擾。

　　在過去幾年里，我們看到專用于 L2 和 L3 以太網(wǎng)交換的商用芯片的出現(xiàn)。這些交換芯片可滿足新一代數(shù)據(jù)中心的獨特要求，并提供多路負載均衡、主動擁塞管理和可擴展結構拓撲等增強性能，從而能夠在鏈路、交換機和網(wǎng)絡層面上顯著改善資源的利用效率。

　　控制層協(xié)議的復雜性和專有實施將被可擴展的全新開放式控制協(xié)議管理棧所取代，該管理棧甚至可與數(shù)據(jù)層完全分離?？刂茖拥目蓴U展性能夠擴展出數(shù)以萬計的節(jié)點，從而實現(xiàn)貫穿整個數(shù)據(jù)中心的、無縫與實時的虛擬機遷移。

　　所有這些數(shù)據(jù)層和控制層的增強功能都將促成跨整個數(shù)據(jù)中心的大型、扁平 L2網(wǎng)絡結構的誕生。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡基板的“扁平化”可實現(xiàn)將數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡徹底商品化進而從根本上改變數(shù)據(jù)中心的經(jīng)濟性。

　　邊緣的分布式智能

　　與常規(guī) L2 / L3 交換設備相似，數(shù)據(jù)中心的各種“智能化”設備（負載均衡器、安全設備、應用加速器等）也采用可縱向擴展架構，現(xiàn)已成為嚴重的可擴展性瓶頸。這些設備會在網(wǎng)絡中造成阻塞點，并進一步限制在整個數(shù)據(jù)中心內實現(xiàn)虛擬機的無縫實時移植這一最終目標的實現(xiàn)。

 　　諸如負載均衡器、應用加速器和安全設備（認證、加密、訪問控制、入侵防御等）等解決方案也需要適應虛擬數(shù)據(jù)中心架構。它們必須能夠支持移動用戶、移動虛擬機和動態(tài)網(wǎng)絡配置。數(shù)據(jù)中心將不再使用專有的封閉式可縱向擴展硬件實施方案，而是通過在大型扁平網(wǎng)絡的邊緣標準服務器上運行軟件來部署這些解決方案，這樣就能以極低的成本實現(xiàn)智能化的橫向擴展。

　　能源匹配網(wǎng)絡

　　傳統(tǒng)的網(wǎng)絡設備沒能充分考慮到能源感知或能源匹配問題。即便是行業(yè)領先的交換機和路由器在低利用率下運行時也會消耗接近峰值的功率。在網(wǎng)絡層面，數(shù)據(jù)中心運營商無法通過其網(wǎng)絡的子網(wǎng)來路由流量，也就無法在數(shù)據(jù)中心服務利用率較低的時候對能耗進行優(yōu)化。

　　新一代數(shù)據(jù)中心要求在器件、電路、組件、板件、系統(tǒng)、軟件以及網(wǎng)絡管理等各個層面都實現(xiàn)能源感知和匹配設計。這些技術可顯著減少功耗以及相應的冷卻成本，使數(shù)據(jù)中心運營商可對整個數(shù)據(jù)中心的能耗優(yōu)化進行控制并將其與數(shù)據(jù)中心服務的使用情況相匹配。

　　新一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡將采用“扁平的一體化環(huán)保型”結構。它不僅將阻止大規(guī)模的“蔓延”，并可降低因管理彼此獨立的網(wǎng)絡、存儲和集群結構所帶來的成本，而且還將采用商品化的、能源匹配型交換機，構建可擴展出數(shù)以萬計節(jié)點的大型扁平拓撲，從而實現(xiàn)無縫的虛擬機移動性。

　　最為重要的是，其可將控制權交給數(shù)據(jù)中心運營商，以使其能夠應用基于策略的流量路由和智能化，并管理總體能耗。結果將實現(xiàn)網(wǎng)絡基板的商品化，這不僅會大幅度降低采購成本，亦可在“技術食物鏈”的更高層面推動創(chuàng)新。

　　新一代數(shù)據(jù)中心的實踐操作范例

　　這種新型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡理念的部署實例之一就是微軟的 Monsoon。Monsoon 是一種網(wǎng)狀架構，使用低成本的 L2 設備。其可通過修改在控制層執(zhí)行的源路由以及執(zhí)行數(shù)據(jù)層上的多路徑路由來實現(xiàn)可擴展性。這種模型采用斯坦福大學開發(fā)的 Valiant Load Balancing 技術，能夠跨越廣域主干網(wǎng)建立邏輯型全網(wǎng)狀拓撲，使用不超過 2 個跳轉就能把數(shù)據(jù)從源頭路由至目的地。通過采用簡單的負載均衡技術，其可將負載分布到整個網(wǎng)絡上，從而獲得任意網(wǎng)絡拓撲的支持。

　　在另一個例子中，亞馬遜的彈性計算云 (Elastic Compute Cloud) 及其固有的彈性負載均衡技術都能夠自動將傳輸進入的流量分配到多個亞馬遜 EC2 實例的邏輯層次 (logical appearance) 上。傳輸進入的流量可被分配到位于單個或多個可用域上的多個 EC2 實例中。Elastic Compute Cloud 進程可根據(jù)所進入應用流量的多少自動擴展，并可檢測“非健康”的負載均衡實例，一旦檢測到，EC2 將不再把流量路由到這些實例，而是將流量重新分配到那些工作正常的實例。

　　最近的范例就是斯坦福大學的 OpenFlow 項目。該項目的設計目的是為商用以太網(wǎng)交換機、路由器和無線接入點增加一個功能集。OpenFlow 是一種可提供標準化“API”的開放式標準，便于研究人員在無需要求廠商暴露其網(wǎng)絡設備的專有技術的情況下在網(wǎng)絡上運行實驗。它是一種非常出色的協(xié)議，體現(xiàn)在其充分利用并繼承了原有技術的優(yōu)點。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡架構中，數(shù)據(jù)包轉發(fā)和高級路由決策一般發(fā)生在同一網(wǎng)絡設備中，而采用 OpenFlow，這些功能將被分開。雖然路由決策被轉移到單獨的服務器上，但數(shù)據(jù)路徑仍然保留在交換機上。這樣做可實現(xiàn)分布式的“任務量劃分”并改善數(shù)據(jù)處理效率。

　　新一代數(shù)據(jù)中心的未來

　　那么，這一切對于數(shù)據(jù)中心的演進以及可從新一代數(shù)據(jù)中心的發(fā)展中受益的人來說，意義何在呢？

　　首先必須認識到：環(huán)境在三方面的演進發(fā)展是對不斷變化的市場需求的響應。計算基板的演進包括服務器的虛擬化和移動虛擬機的推出，發(fā)生在第一個階段且大致已經(jīng)完成。下一步是存儲資源的全局化和虛擬化，即 SAN 和 NAS 的功能性融合。最后一個階段仍然在進行當中，是網(wǎng)絡基板的演進，也是另外 2 個階段所依靠的關鍵。

　　隨著網(wǎng)絡從多網(wǎng)絡的層級模型向集成度更高的、單層單網(wǎng)絡模型演進，我們將看到由數(shù)據(jù)中心資源集中化的持續(xù)性優(yōu)勢所帶來的運營成本和能耗成本的下降。同時，我們將更加依賴包括以太網(wǎng)光纖通道 (FCoE) 和傳統(tǒng)高速（千兆位和萬兆位）以太網(wǎng)在內的連接技術，以滿足富媒體內容不斷增長的需求。

　　最終，隨著這種模型落地生根，并成為數(shù)據(jù)中心資源連接的標準，我們將看到一系列優(yōu)勢的顯現(xiàn)。這些優(yōu)勢包括：

•能夠無縫、有效地部署和管理基于云的服務和應用
•通過將以太網(wǎng)作為主要的存儲訪問方式所產(chǎn)生的規(guī)模經(jīng)濟
•由于網(wǎng)絡運營效率的提升，以及網(wǎng)絡和存儲資源間時延的降低，網(wǎng)絡性能將得到大幅度提升
•可支持基于 Web 的服務、面向服務的架構模型和 Web 2.0 應用環(huán)境
•在今后幾年中擴大對移動性的支持，實現(xiàn)針對大部分內容的最終目標的支持
•能效的提升不但可以降低成本，而且更為環(huán)保。

　　新一代數(shù)據(jù)中心既不是一種選項，也不是停留在紙面的理論，而是一種現(xiàn)實。它業(yè)已面世且正在不斷發(fā)展。