1網(wǎng)絡在云計算數(shù)據(jù)中心中的作用
數(shù)據(jù)中心是通過網(wǎng)絡提供服務的“生產(chǎn)工廠”，隨著整個世界對云計算的使用頻率的增加，其規(guī)模變得越來越大，網(wǎng)絡也隨之成為數(shù)據(jù)中心和云計算的基礎。數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)大集中而形成的集成IT應用環(huán)境，是各種業(yè)務的提供中心，是數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)交換的中心，包括服務器、網(wǎng)絡存儲設備及數(shù)據(jù)中心交換機等設備。那么這些設備之間的關系如何呢?如果把數(shù)據(jù)中心比喻成一臺超級計算機，那么服務器就好比一個個負責運算的處理器，網(wǎng)絡存儲設備就相當于硬盤，而數(shù)據(jù)中心交換機就是負責連接處理器、硬盤以及各種輸入、輸出設備的總線控制器了。“總線控制器”可以提供的帶寬大小和處理速率直接影響到數(shù)據(jù)中心這臺“計算機”的運算性能。由此可以了解到網(wǎng)絡在云計算數(shù)據(jù)中心中的重要性。
2云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡拓撲
云計算數(shù)據(jù)中心有別于傳統(tǒng)的IDC的應用，服務器沒有特定的應用，而是根據(jù)服務器資源情況，動態(tài)的調(diào)整服務器的角色——可以是計算節(jié)點，也可以是存儲節(jié)點 因此，所有的服務器之間都是對等的，即所有的服務器之間的帶寬必須均衡。下圖是Clos結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)中心的拓撲結(jié)構(gòu)。
上述的拓撲中，一個服務器集群的規(guī)模可以用如下的公式計算：集群容量=ToR交換機端口數(shù)×EoR的端口數(shù)量。因此，要組建大的集群，就需要解決集群的端口數(shù)量的問題。數(shù)據(jù)中心是一個龐大的建筑群，需要部署以千級的設備，包含服務器，交換機。數(shù)量龐大的設備，如何進行部署／配置／管理，將是數(shù)據(jù)中心所面臨的考驗。
近年來，服務器多核技術和網(wǎng)卡技術的發(fā)展提升了服務器的網(wǎng)絡吞吐能力。IOGE網(wǎng)卡采用了硬件加速技術(TCP offload，iSCSI offload，RDMA acceleration)使服務器的吞吐能力接近線速。數(shù)據(jù)中心業(yè)務不斷增加，同時能效要求、布線壓力使得業(yè)務部署向高密度發(fā)展。千兆接入逐漸成為瓶頸，服務器向萬兆發(fā)展。下面是萬兆數(shù)據(jù)中心的應用拓撲。
上述拓撲有以下特點：
1)萬兆接入，40G匯聚鏈路：2)核心設備提供硬件級的高可靠特性(熱各、電源、風扇)：3)采用二層(TRILL)／三層(ECMP)模式對接；4)支持星型、雙星型架構(gòu)；5)雙星型架構(gòu)部署模式，提供核心設備問的冗余，單個核心失效時，整網(wǎng)收斂比減半；6)支持FC接口， 提供服務器和接入交換機通過Fc相連；7)支持虛擬機的部署。
3數(shù)據(jù)中心與云計算罔終發(fā)展方向
隨著IT建設成本的增長，以及用戶對數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)挖掘、高性能計算的需求不斷增長，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模變得越來越大，導致傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心建設模式已經(jīng)無法滿足這種變化的需求。數(shù)據(jù)中心與云計算網(wǎng)絡的未來發(fā)展將向著以下幾個方向發(fā)展：
3．1融合架構(gòu)，統(tǒng)一交換。
網(wǎng)絡是數(shù)據(jù)中心資源的交換通道。當前數(shù)據(jù)中心分為數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)交換三大部分。隨著現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心規(guī)模的逐漸增大，出現(xiàn)多種布線系統(tǒng)、設備繁多、網(wǎng)絡管理復雜等問題。針對現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心面臨的問題，在新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中，存儲Fc、網(wǎng)絡IP等業(yè)務最終都將承載在以太網(wǎng)上，采取國際標準FCoE(FC overEthernet，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包內(nèi)部FC幀與IP數(shù)據(jù)分離設計)的設計方式。這就有助于將網(wǎng)絡中原有Fc存儲網(wǎng)絡(FC交換機)可連接到數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)交換機上，下一代FCoE磁盤陣列可直接連接到數(shù)據(jù)中心交換機上。同時，由于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包內(nèi)部Fc幀與IP數(shù)據(jù)分離設計，可有效保證存儲網(wǎng)絡安全。
3．2虛擬化。
基于云計算的數(shù)據(jù)中心中，虛擬化是最為關鍵的技術之一，通過虛擬化技術使得各種資源能夠被合理的利用，提高了物理設備的利用效率，同時也增加了各種業(yè)務部署的靈活性，最終通過云調(diào)度系統(tǒng)來協(xié)調(diào)各種業(yè)務的使用和遷移。
從數(shù)據(jù)中心的構(gòu)成上看，虛擬化又可以分為服務器虛擬化、存儲虛擬化及網(wǎng)絡虛擬化。服務器的虛擬化趨勢，一臺服務器上面跑多個vM系統(tǒng)。與服務器虛擬化不同，網(wǎng)絡設備的虛擬化在目前為止還沒有很明確定義和概念。于是各個產(chǎn)商針對自身的解決方案特點、技術特長發(fā)展了幾種網(wǎng)絡設備虛擬化的技術，也有些實力雄厚的公司在幾方面都有涉及產(chǎn)品。如思科一分多網(wǎng)絡設備虛擬機技術及多合一網(wǎng)絡設備統(tǒng)一管理技術等。
3.3 40G／100G網(wǎng)絡。
在基于云計算的數(shù)據(jù)中心中，由于資源的虛擬化，以及各類設備之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，使設備之間的橫向數(shù)據(jù)流量將占到總流量70％以上。為了滿足這種突增的數(shù)據(jù)量，用于數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡設備必須具備較高的端口容量和接口密度，伴隨傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的轉(zhuǎn)型，IEEE802．3ba 40G／100G標準也于2010年正式獲批通過，成為大型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡規(guī)模部署的新標準。隨著應用的逐漸成熟化，40G／IOOG端口將成為新的大型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡必然的配置。
3．4低功耗。
能源問題是當今世界的熱門課題，各企業(yè)在開發(fā)新產(chǎn)品時都紛紛高舉節(jié)能降耗的旗幟，而像數(shù)據(jù)中心這樣的高耗能場所，節(jié)能降耗顯得更加意義重大。隨著云計算模式的變化，硬件設備資源的規(guī)模會變得非常龐大，每年在能耗上的支出將是一大筆費用，而且會占到數(shù)據(jù)中心總體支出的60％以上。故在設備的選擇上必須選擇采用節(jié)能環(huán)保設計的產(chǎn)品。
4結(jié)語
網(wǎng)絡作為云計算數(shù)據(jù)中心的重要組成部分，其能否提供高性能、高可靠性的服務具有重要意義。基于CLOS架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)以其良好的可擴展性已經(jīng)得到很好的應用。技術總是在解決問題中不斷進步，為解決數(shù)據(jù)中心現(xiàn)在面臨的問題，下一代云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡將朝向融合統(tǒng)一、虛擬化、高帶寬及低功耗的方向發(fā)展。
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