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云計算怎樣影響網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)？

來源：塔塔 更新時間：2013-12-03

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持續(xù)整合與優(yōu)化IT架構(gòu)

針對云計算的變革，文章分析云計算發(fā)展的幾大趨勢，闡述適應(yīng)云計算的關(guān)鍵是要提供高彈性、高擴展性、易管理和開放的網(wǎng)絡(luò)，并建議未來理想的云計算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)是一個無阻塞、可自愈、即插即用的黑盒網(wǎng)絡(luò)平臺，它可持續(xù)演進，并能提供開放的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。

引言

2005年Jeffery發(fā)布Mapreduce全新計算架構(gòu)文章，2006年亞馬遜推出EC2業(yè)務(wù)，隨后Google首次推出云計算概念，到2009年，云計算被主流分析機構(gòu)認為是戰(zhàn)略IT技術(shù)之首。云計算成為未來業(yè)務(wù)提供模式也得到廣泛的認同，圍繞著云計算的許多新技術(shù)創(chuàng)新以及新模式，不斷推動云計算從試點和構(gòu)想階段，進入到優(yōu)化和實用階段。在該階段，云計算的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)如何結(jié)合新的趨勢，更好地支撐云計算從試點到實用階段的轉(zhuǎn)型，顯得尤為關(guān)鍵。

云計算趨勢

持續(xù)整合與優(yōu)化IT架構(gòu)，向云計算遷移

近幾年來， 各企業(yè)和政府機構(gòu)都在持續(xù)整合和優(yōu)化其IT架構(gòu)，目前效果開始顯現(xiàn)。以IBM為例，其已將200多個數(shù)據(jù)中心整合為12個，并利用虛擬化進一步整合資源，減少了93%的軟件license費用，通過數(shù)據(jù)中心和IT架構(gòu)的整合為IBM帶來了41億美元的效益。再如華為，一直在推動虛擬化以及桌面云的應(yīng)用，到目前為止已有幾百臺服務(wù)器實施了虛擬化，有效提高了業(yè)務(wù)提供的可靠性;其上海研究所1萬多臺PC桌面云的成功應(yīng)用開始向其它研究所推廣，深圳、北京、西安等都規(guī)模部署桌面云，有效提高了員工的工作效率，節(jié)約了公司的信息化成本。

與此同時，企業(yè)也在積極將其IT業(yè)務(wù)逐步向云計算平臺遷移。根據(jù)IDC的報告，2011年有80%的企業(yè)應(yīng)用是在云平臺上開發(fā)的，到2014年，將有30%的企業(yè)應(yīng)用費用花在云計算供應(yīng)的業(yè)務(wù)上。

影響：由于整合以及虛擬化應(yīng)用使服務(wù)器的密度以及利用率提升，云計算網(wǎng)絡(luò)將對設(shè)備性能和端口密度提出較高要求。

云計算業(yè)務(wù)流量和大數(shù)據(jù)快速增長

預(yù)計2015年將有150億個終端和超過30億用戶接入互聯(lián)網(wǎng)，全球數(shù)據(jù)中心IP流量年平均增長率為33%;同時2016年數(shù)據(jù)將增長到4.8ZB?；ヂ?lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)爆發(fā)式發(fā)展，尤其是社交網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)等快速發(fā)展以及移動終端的智能化，推動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化信息的快速增長，同時企業(yè)信息化進程和物聯(lián)網(wǎng)的興起也正在推動企業(yè)信息的爆發(fā)。據(jù)IDC預(yù)計，2011年全球的信息總量達到1.8ZB，下一個10年，全球存儲數(shù)據(jù)的服務(wù)器數(shù)量將增加10倍，有待管理的數(shù)據(jù)量將增加50倍。

這些猛增的大數(shù)據(jù)以非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主，將成為企業(yè)的戰(zhàn)略資產(chǎn)，如何低成本有效維護這些數(shù)據(jù)，以及從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)新的商業(yè)機會， 成為企業(yè)面臨的新問題。以銀行為例，每年積累的個人、公司的賬戶交易和流水信息在逐年增加，而這些數(shù)據(jù)也是企業(yè)的重要資產(chǎn)，企業(yè)需要低成本地維護好大量的歷史賬戶信息。目前，部分銀行開始采用低成本的Hadoop計算存儲架構(gòu)來處理和維護這些信息，取得了良好經(jīng)濟效果，有效地節(jié)約了成本。影響：云計算業(yè)務(wù)流量的激增，帶來了對高性能網(wǎng)絡(luò)的需求;與此同時，面對數(shù)量巨大的大數(shù)據(jù)處理，業(yè)務(wù)模式也發(fā)生了變化，尤其是Hadoop的低成本軟件架構(gòu)，從評估來看，該種業(yè)務(wù)架構(gòu)將更依賴于網(wǎng)絡(luò)的帶寬、可靠性、適當(dāng)緩存以及信令優(yōu)先級保證等因素。

服務(wù)器正在經(jīng)歷由GE向10GE轉(zhuǎn)變的變革期

2012年3月，占x86服務(wù)器市場70%~80%份額的英特爾公司發(fā)布了以新一代至強E5處理器為核心的平臺。這是一個為云計算而生的服務(wù)器平臺，帶來了包括處理器、芯片組、主板設(shè)計和外圍擴展在內(nèi)的全方位解決方案。該服務(wù)器采用低功耗和模塊化的10GE以太網(wǎng)LOM設(shè)備，即主板直接出10GBase-T接口，這樣使得服務(wù)器在具有更強大的處理能力的同時，也提供更快的互連和更高速的IO，突破了GE時代低速IO的諸多限制，這也將開啟10GE服務(wù)器時代。

據(jù)IDC預(yù)計， 數(shù)據(jù)中心端口將在2012-2014年之間實現(xiàn)GE與10GE端口數(shù)量之間的交叉，即10GE端口數(shù)量超過GE端口數(shù)量。隨著10GE服務(wù)器的推出和成熟商用，云計算數(shù)據(jù)中心也將進一步提升其計算能力和性能，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速和高效的處理。

計算時代關(guān)注開放的生態(tài)鏈

云計算涉及到云應(yīng)用、云管理平臺、虛擬化平臺、分布式存儲架構(gòu)、中間件、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲等諸多環(huán)節(jié)，提供端到端解決方案是非常困難的事情，云計算的開放主要通過平臺的開源和對外的接口開放，來實現(xiàn)集成與被集成。

隨著云計算推進， S D N(Software Defined Network, 軟件定義網(wǎng)絡(luò))也正在被熱炒，目前雖然還未有定論，但基本上有兩個共識：第一是集中控制，這里控制可以是狹義的控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離，也可以是針對部分業(yè)務(wù)的集中控制;第二是網(wǎng)絡(luò)的開放和可編程，即將網(wǎng)絡(luò)能力進一步開放出來。

影響：針對網(wǎng)絡(luò)而言SDN是一個非常好的例子。云計算的網(wǎng)絡(luò)一方面把網(wǎng)絡(luò)的能力進一步開放出來，另一方面就是更好地讓其他廠商集成自己，并融入到云計算的產(chǎn)業(yè)鏈，為客戶提供完善的云計算解決方案。

云計算趨勢對網(wǎng)絡(luò)的影響

從以上趨勢：如云計算的整合與優(yōu)化、業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)增長、10GE時代到來以及開放等，可以看出業(yè)務(wù)的不斷變革也推動網(wǎng)絡(luò)的不斷變化。

從網(wǎng)絡(luò)本身來看，隨著云計算趨勢的推動，以往以園區(qū)交換機構(gòu)建的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能適應(yīng)云計算的發(fā)展，因此近兩年來，各個廠商也在不斷推出自己定義的數(shù)據(jù)中心交換機，雖然大家的定義是不同的，但有一點比較清晰就是支撐云計算。由此可見，云計算正深遠影響著網(wǎng)絡(luò)的變革，從以上分析可歸納出幾個關(guān)鍵影響和需求。

1) 推動網(wǎng)絡(luò)的彈性提升。網(wǎng)絡(luò)的彈性主要有三個方面：一方面是針對計算性能的，如服務(wù)器部署的密度，10GE網(wǎng)卡快速增長，服務(wù)器虛擬化使服務(wù)器性能提升，網(wǎng)絡(luò)的性能也應(yīng)該是有彈性的，既可支持高密GE服務(wù)器接入，也能支持高密10GE服務(wù)器接入，并具有良好的性能可演進性;另一方面是虛擬機遷移應(yīng)用，針對虛擬機相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)配置，也需要動態(tài)遷移而無需人工參與，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)配置的彈性;最后就是針對多租戶的邏輯網(wǎng)絡(luò)資源快速部署，更好地配合計算資源的靈活供應(yīng)。因此網(wǎng)絡(luò)的彈性對于支撐云計算是至關(guān)重要的。

2) 需要簡化網(wǎng)絡(luò)管理運維。云計算數(shù)據(jù)中心的規(guī)模越來越大，且新技術(shù)應(yīng)用(如大二層網(wǎng)絡(luò))需要提供豐富的運維手段和工具，以簡化網(wǎng)絡(luò)運維管理;同時，隨著云計算資源的快速部署，網(wǎng)絡(luò)資源也需要自動地快速部署，實現(xiàn)云計算業(yè)務(wù)的快速供應(yīng);最后，服務(wù)器虛擬化給網(wǎng)絡(luò)帶來的最大改變就是vSwITch，即虛擬網(wǎng)絡(luò)，目前與物理網(wǎng)絡(luò)的管理是割裂的，如何把物理網(wǎng)絡(luò)和虛擬網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理起來，也是簡化網(wǎng)絡(luò)管理的關(guān)鍵。

3) 需要開放的網(wǎng)絡(luò)。云計算網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)是一個連通的平臺，所以開放的網(wǎng)絡(luò)是非常關(guān)鍵的。首先，作為云計算一種資源的網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該為云計算平臺所管理，即網(wǎng)絡(luò)能開放給云計算平臺，被其管理和自動化部署;其次，隨著服務(wù)器虛擬化的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)需要與虛擬化平臺更好地結(jié)合;最后，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該提供開放的平臺，根據(jù)云計算業(yè)務(wù)需要增刪網(wǎng)絡(luò)增值業(yè)務(wù)。通過網(wǎng)絡(luò)的開放性與云計算、虛擬化平臺等很好地融合，形成完整的高效低成本的云計算解決方案，顯得尤為關(guān)鍵。

對未來云計算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的幾點思考

彈性網(wǎng)絡(luò)、易管理網(wǎng)絡(luò)和開放的網(wǎng)絡(luò)，這3個需求的提出是適應(yīng)未來云計算的支撐關(guān)鍵。面對云算的新變化和趨勢，許多廠商提出了自己的思路和方案，其中比較典型的有兩個：一是把網(wǎng)絡(luò)看做一臺完整設(shè)備，即一個核心和多個拉遠的線卡，提供高性能、完全的流量負載均衡和真正集中管理控制的網(wǎng)絡(luò)平臺，最新實現(xiàn)由于技術(shù)問題無法克服，不得不退而求其次，放棄理想平臺的部分思路;另一個是重新定義網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)架構(gòu)，并完全開放網(wǎng)絡(luò)的能力。從當(dāng)前來看，這兩種方式都存在致命的缺陷，并增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度。

筆者認為理想的云計算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下，假定數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)是一個黑盒，首先它應(yīng)：無阻塞，保證點到點之間性能是等同的;可自愈，無需任何外部部件參與，網(wǎng)絡(luò)可以提供和保持基本連通能力;即插即用，任意網(wǎng)絡(luò)部件插入即可使用。這樣的網(wǎng)絡(luò)就是基本網(wǎng)絡(luò)和連接的平臺，提供一個物理的網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)。

其次，它是一個持續(xù)演進的彈性平臺，應(yīng)具有：性能可演進，滿足10GE服務(wù)器以及未來40/100GE的服務(wù)器接入;業(yè)務(wù)可演進性，例如，未來演進到IPv6網(wǎng)絡(luò)是否需要網(wǎng)絡(luò)整體升級，再如FCoE的整網(wǎng)融合是否可以平滑演進。最后，它是開放的。一方面是網(wǎng)絡(luò)能力的開放，根據(jù)業(yè)務(wù)需求把網(wǎng)絡(luò)的能力開放給上層應(yīng)用和業(yè)務(wù);另一方面網(wǎng)絡(luò)能與其他云計算廠商快速集成，形成特色云計算解決方案。

綜上所述，云計算仍處于變革期，從熱炒到試點再到實用，在這個過程中企業(yè)在整合業(yè)務(wù)的同時，也應(yīng)思考如何遷移到云計算平臺上，如何更加有效地降低成本、提升效率是其中的關(guān)鍵。面對云計算的變革期，網(wǎng)絡(luò)需要具備高彈性、高擴展性、易管理和開放性。整體來看，未來云計算網(wǎng)絡(luò)將是一個無阻塞、可自愈、即插即用的黑盒網(wǎng)絡(luò)平臺，可持續(xù)演進，并提供開放的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，以適應(yīng)快速變化的云計算業(yè)務(wù)需求。