《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 通信與網(wǎng)絡(luò) > 設(shè)計應(yīng)用 > 2011年:向“云端”邁進
2011年:向“云端”邁進
來源:IT168
摘要: 數(shù)據(jù)中心全面實現(xiàn)向云計算服務(wù)的轉(zhuǎn)型將會是一個漫長而艱辛的過程,需要做好充分的技術(shù)與運營準(zhǔn)備。我們認(rèn)為從當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心向云服務(wù)數(shù)據(jù)中心的演進可以分為三個階段來分步實施:基礎(chǔ)設(shè)備虛擬化——>平臺虛擬化——>云服務(wù)。
Abstract:
Key words :

如果有人問互聯(lián)網(wǎng)的下一次變革將會從哪里出發(fā)?那一定會是數(shù)據(jù)中心。隨著近年3G+WLAN網(wǎng)絡(luò)的部署實施,我們可以隨時隨地接入網(wǎng)絡(luò);同時隨著寬帶接入的提速以及光纖接入的快速發(fā)展,我們可以以更高的速度接入網(wǎng)絡(luò)。接入更方便了,道路更寬了,大家在網(wǎng)上呆的時間更長了,就更需要豐富的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容來提供,而這些網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容來自哪里——當(dāng)然是數(shù)據(jù)中心;另一方面,越來越多的非PC終端將接入網(wǎng)絡(luò),越來越多的計算處理與存儲將不在終端完成,而越來越依賴網(wǎng)絡(luò)那一頭——數(shù)據(jù)中心。所以有充分的理由相信,新一代數(shù)據(jù)中心的建設(shè)將會是繼寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之后未來幾年的建設(shè)發(fā)展重點。這對于現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心而言,既是一次巨大的發(fā)展機遇,同時也是一次巨大的挑戰(zhàn)。
數(shù)據(jù)中心的運營模式與技術(shù)架構(gòu)十年來幾乎沒有任何變化,已經(jīng)遠遠滯后于整個寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,到了真正需要一場變革的時候。而隨著近年來數(shù)據(jù)中心級交換機、刀片服務(wù)器、云計算等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,我們可以越來越清晰地感覺到數(shù)據(jù)中心正在進行一次美麗的蛻變,正在羽化成蝶。我們可以從兩個層面來分析新一代數(shù)據(jù)中心的演進趨勢:
從商業(yè)模式角度看,新一代數(shù)據(jù)中心提供的主要業(yè)務(wù)將會是內(nèi)容與服務(wù),從而徹底改變原來運營商以機柜、帶寬等基礎(chǔ)資源出租的商業(yè)模式,提供更大的差異化競爭力以及更高的商業(yè)價值。
從技術(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)看,新一代數(shù)據(jù)中心將普遍采用云計算技術(shù),從而改變現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心一個業(yè)務(wù)一堆獨立鐵盒的建設(shè)模式。在基礎(chǔ)層面的網(wǎng)絡(luò)資源、存儲資源、計算資源完全實現(xiàn)虛擬化,與業(yè)務(wù)層沒有直接綁定關(guān)系,而是根據(jù)應(yīng)用需要可以進行動態(tài)調(diào)配;基礎(chǔ)資源池也可以在不影響上層應(yīng)用的情況下,實現(xiàn)靈活的動態(tài)擴充或削減。
數(shù)據(jù)中心全面實現(xiàn)向云計算服務(wù)的轉(zhuǎn)型將會是一個漫長而艱辛的過程,需要做好充分的技術(shù)與運營準(zhǔn)備。我們認(rèn)為從當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心向云服務(wù)數(shù)據(jù)中心的演進可以分為三個階段來分步實施:基礎(chǔ)設(shè)備虛擬化——>平臺虛擬化——>云服務(wù)。

       云計算實現(xiàn)路徑

                                                                  圖1. 云計算實現(xiàn)路徑
從新一代運營商數(shù)據(jù)中心整體技術(shù)架構(gòu)來看,將主要包括云網(wǎng)絡(luò)、云計算、云存儲三大核心組成部分,同時還包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、安全防護、運營管理、業(yè)務(wù)測試等配套組件。
       
                                       圖2. 下一代運營商數(shù)據(jù)中心技術(shù)架構(gòu)
而其中云計算交換中心作為新一代數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)支柱之一,首先面臨技術(shù)的全面升級。正如俗話所說“要致富,先修路”,沒有一條寬敞的大道,計算與存儲能力再強,也無法帶給用戶最佳的體驗。
從SOHU、淘寶、百度等互聯(lián)網(wǎng)公司的實踐來看,新一代云計算數(shù)據(jù)中心是一個高密度,大容量的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場合,所以對網(wǎng)絡(luò)的帶寬、端口密度、安全防護、管理等各方面都提出了嚴(yán)峻的考驗。比如基于云計算應(yīng)用的數(shù)據(jù)中心流量再也不像傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心只是有簡單的匯聚型流量,相對固定的交互流量,而是呈現(xiàn)高度的不定向突發(fā)性,傳統(tǒng)城域網(wǎng)交換機的性能難以滿足;比如數(shù)據(jù)中心設(shè)備高密度擺放,傳統(tǒng)城域網(wǎng)交換機橫插板的左右風(fēng)道設(shè)計因此不能滿足綠色節(jié)能的要求等等。新的應(yīng)用趨勢要求新一代數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有如下關(guān)鍵特征。
特征一:統(tǒng)一交換
新一代云計算數(shù)據(jù)中心將存在計算網(wǎng)、存儲網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)三張網(wǎng),如果按原來建網(wǎng)方式,將可能會建設(shè)三張采用Infiniband、Fiber  Chanel、Ethernet不同技術(shù)的網(wǎng)絡(luò),其不僅大大增加建設(shè)與維護成本,而且技術(shù)異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)將無法實現(xiàn)統(tǒng)一的虛擬化,從而難以實現(xiàn)真正意義上的云計算。幸運的是,隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及整個產(chǎn)業(yè)鏈的成熟,Ethernet已經(jīng)可以取代甚至超越Infiniband、Fiber Chanel網(wǎng)絡(luò),我們可以采用基于Ethernet的統(tǒng)一交換網(wǎng)來建設(shè)新一代數(shù)據(jù)中心,從而構(gòu)建真正的云計算平臺。
       
                                   圖3. 數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一交換架構(gòu)
特征二:萬兆端口密度
從服務(wù)器數(shù)量上看,數(shù)據(jù)中心呈現(xiàn)一個明顯的發(fā)展規(guī)律———萬臺服務(wù)器規(guī)模的數(shù)據(jù)中心將是發(fā)展主流。同時,隨著單臺服務(wù)器集成的計算核數(shù)量的增長,其消耗的帶寬也同步增長,而10GE網(wǎng)卡采的硬件加速技術(shù)(TCP offload, iSCSI offload, RDMA acceleration)使服務(wù)器的吞吐能力接近線速。Gartner及Dell’Oro預(yù)測2006-2010年10GE交換端口的年增長率超過100%。
                                                       圖4. 萬兆端口市場發(fā)展預(yù)測
以一個10000臺服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心計算,按1:4的收斂比,其至少需要250個萬兆匯聚端口,連接安全防護等其它設(shè)備的端口,至少需要300個萬兆端口,而且絕大多數(shù)都需要線速端口。如果再考慮到IP存儲設(shè)備所需要的萬兆端口數(shù)量,那么所需的萬兆端口數(shù)還將增加一倍。
特征三:40G/100G接口支持能力
現(xiàn)在相當(dāng)多的數(shù)據(jù)中心出口帶寬已達到100G以上,并且還在以每年50%-400%的速度增長。如果采用傳統(tǒng)的10G接口,則要用16-40個端口捆綁才能滿足未來一至兩年的需求。采用如此多的端口進行捆綁不僅消耗了大量寶貴的光纖資源,而且大大增加了管理維護的工作量。隨著40G/100G標(biāo)準(zhǔn)的最終定稿,可以預(yù)見一場40G/100G接口的普及風(fēng)暴很快就會到來。
                                           圖5. IDC網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的趨勢
特征四:虛擬化能力
云計算不僅僅需要服務(wù)器與存儲實現(xiàn)虛擬化,網(wǎng)絡(luò)同樣需要與時俱進,能實現(xiàn)虛擬化。虛擬化的網(wǎng)絡(luò)不僅可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)調(diào)配,在線擴充,簡化網(wǎng)絡(luò)配置與管理,而且可以大大提高數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
特征五:突發(fā)流量吸收能力
由于不同時刻各服務(wù)器上分布的應(yīng)用都是動態(tài)調(diào)配的,而且服務(wù)器與服務(wù)器之間自動交互的頻繁度也將比現(xiàn)在獨立的應(yīng)用時要高得多,所以云計算環(huán)境下的流量特征將比現(xiàn)在的多媒體流量環(huán)境下更為復(fù)雜、更難預(yù)測,突發(fā)性也將更明顯。所以云計算數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)必須選用專門的數(shù)據(jù)中心級交換機來架構(gòu)。與傳統(tǒng)的城域網(wǎng)交換機相比,數(shù)據(jù)中心交換機有幾個突出優(yōu)點,從而能滿足云計算數(shù)據(jù)中心這種嚴(yán)酷的環(huán)境。
l 完全無阻塞交換網(wǎng):數(shù)據(jù)中心級交換機采用CLOS交換網(wǎng),這是一種完全無阻塞交換架構(gòu),從而保證在任何流量特征的環(huán)境下,交換網(wǎng)都是可以實現(xiàn)無阻塞交換。
2分布式大緩存:云計算環(huán)境下,機機交互的頻率大大增加,從而使得瞬間多端口向一端口轉(zhuǎn)發(fā)的機率也大大增加,流量的突發(fā)性非常嚴(yán)重。傳統(tǒng)的城域網(wǎng)交換機一般僅在出端口方向裝配有很小的緩存,通常每板只有32-64M,緩存時間只有10-20mS左右。遇到多端口向單一端口轉(zhuǎn)發(fā)流量時,一個端口本來就很小的緩存還要應(yīng)對多端口的流量沖擊,迅速就發(fā)生緩存擁塞丟包。而丟包后,將會引起應(yīng)用層的重傳,從而進一步導(dǎo)致更嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)擁塞。數(shù)據(jù)中心級交換機采用入端口分布式大緩存的革新架構(gòu),其平均每個10G端口的入緩存可達256M,GE端口的緩存達20M,從而保證在任何流量模型情況下,端口緩存時間最大均可達到200mS以上,為云計算的應(yīng)用提供了一個扎實的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。
                 圖7. 分布式緩存技術(shù)有效應(yīng)對云計算的突發(fā)流量
特征六:IPv4/IPv6支持能力
隨著越來越多的終端設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)IPv4地址已將消耗殆盡,從IPv4向IPv6的全面演進已迫在眉睫。作為新一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò),支持IPv4/IPv6的雙棧接入也是必然的要求,并且要求對IPv4/IPv6均要能提供線速的轉(zhuǎn)發(fā)能力,高性能、靈活地實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)互訪。
特征七:綠色節(jié)能
數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為耗能大戶,如何才能建設(shè)一個綠色節(jié)能的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為關(guān)注的重點。數(shù)據(jù)中心的節(jié)能是一個系統(tǒng)工程,IT設(shè)備功耗占總體能耗的31%左右,而空調(diào)、冷風(fēng)機等的能耗占了40%左右。所以不僅IT設(shè)備本身的功耗,而且IT設(shè)備對空調(diào)、冷風(fēng)機的功耗影響也是需要關(guān)注的重點。
根據(jù)TIA-942標(biāo)準(zhǔn)及業(yè)內(nèi)實踐來看,采用下送風(fēng)專用機柜,背對背方式排列,冷風(fēng)在機柜底部前邊進風(fēng),進入數(shù)據(jù)設(shè)備后熱風(fēng)在數(shù)據(jù)機柜后側(cè)排出,與上送風(fēng)形式相比空調(diào)風(fēng)機耗電量節(jié)省30%。所以綠色數(shù)據(jù)中心設(shè)備都要求是堅插槽,后端下進風(fēng),上端前出風(fēng)的設(shè)備,以滿足數(shù)據(jù)中心整體布局要要求。
隨著2010年的到來,很多運營商對新一代數(shù)據(jù)中心的探索都已步入實踐階段。我們看到,IDC規(guī)模正在大幅度升級向云計算數(shù)據(jù)中心邁進,小型IDC基本不再新建;部分城市開始將城域內(nèi)的多個IDC進行網(wǎng)絡(luò)整合,形成一個邏輯上的城域IDC從而進一步簡化運營管理,統(tǒng)一客戶服務(wù)質(zhì)量,減輕對城域網(wǎng)的流量壓力;還有部分運營商正在開展云計算、云存儲的相關(guān)試驗,力爭能在向云計算的邁進的道路上拔得頭籌。我們也相信,新一代數(shù)據(jù)中心將會帶給人類一個更加精采的網(wǎng)絡(luò)世界。
此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。