隨著云計(jì)算時(shí)代的到來，爆發(fā)式的數(shù)據(jù)增長，讓數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)架構(gòu)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，一場由應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的變革正席卷著整個(gè)IT行業(yè)，在這場變革中最主流的思路是硬件重構(gòu)和軟件定義，硬件重構(gòu)由于需要極強(qiáng)的硬件研發(fā)能力，顯然不太適合傳統(tǒng)行業(yè)，因此SDDC必然將成為未來數(shù)據(jù)中心發(fā)展的主流方向。
圖1 軟件定義數(shù)據(jù)中心時(shí)代的到來
軟件定義數(shù)據(jù)中心（SDDC）的概念最早于2012年由VMware首次提出。軟件定義的數(shù)據(jù)中心，簡單說就是虛擬化、軟件化數(shù)據(jù)中心的一切資源，包括服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全等。通過虛擬化的技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)由虛擬資源組成的資源池。在軟件定義的數(shù)據(jù)中心，用戶可以把它橫向變成計(jì)算的池子、變成內(nèi)存的池子、變成存儲的池子、變成網(wǎng)絡(luò)的池子，然后讓它變成一個(gè)一個(gè)小的虛擬的數(shù)據(jù)中心，即VDC，這樣就可以使它的資源被更好地利用。
數(shù)據(jù)中心為何需要軟件來定義？
我們都知道，軟件相比硬件更具有靈活性，并且是用戶主要的交互界面，因此，軟件定義意味著我們可以通過對軟件的操作來實(shí)現(xiàn)資源的隔離、劃分等，而很少需要去碰底下的物理資源，省時(shí)省力賺更多錢。有的數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式是，用戶先選定硬件平臺、數(shù)據(jù)庫、中間件、管理軟件，再選定一個(gè)方案商進(jìn)行實(shí)施。在“軟件定義數(shù)據(jù)中心”的模式下，用戶首先考慮的是應(yīng)用——哪些應(yīng)用模式類似、哪些是核心應(yīng)用、哪些是次級應(yīng)用，然后根據(jù)這些應(yīng)用搭建平臺，因此，“軟件定義數(shù)據(jù)中心”也可以理解為“應(yīng)用定義數(shù)據(jù)中心”，在確定了應(yīng)用后，通過軟件實(shí)現(xiàn)硬件資源調(diào)配。
數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施資源主要包括：計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源、存儲資源，并且這些虛擬數(shù)據(jù)中心和物理架構(gòu)是動(dòng)態(tài)的。而SDDC正是對這三大資源進(jìn)行了軟件定義，其目的都是為了應(yīng)對數(shù)據(jù)中心的爆發(fā)式擴(kuò)展問題，具體可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：
- 底層無差化，屏蔽底層物理設(shè)備差異，增加基礎(chǔ)架構(gòu)的彈性、靈活性、可擴(kuò)展性；
- 資源虛擬化，提高資源的利用率，降低設(shè)備成本；
- 管理集中化，提高運(yùn)維效率，降低人力成本；
- 應(yīng)用驅(qū)動(dòng)化，應(yīng)用按需動(dòng)態(tài)調(diào)度基礎(chǔ)資源，使基礎(chǔ)資源更敏捷的為應(yīng)用服務(wù)。
圖2 數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施資源
軟件定義數(shù)據(jù)中心面臨的挑戰(zhàn)
隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的快速增長以及云計(jì)算的部署，在網(wǎng)絡(luò)的管理、業(yè)務(wù)的支撐、綠色節(jié)能等方面對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)提出了更多和更高的要求，具體表現(xiàn)如下：
圖3 高效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)
（1）集中高效的網(wǎng)絡(luò)管理要求
大型云計(jì)算數(shù)據(jù)中心普遍具有上萬臺物理服務(wù)器、數(shù)十萬臺虛擬機(jī)。如此大規(guī)模的服務(wù)器群需要數(shù)千臺的物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)萬臺的vSwitch進(jìn)行連接和承載。這樣大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)需要統(tǒng)一集中管理，以提高維護(hù)效率；需要快速的故障定位和故障排除，以提高網(wǎng)絡(luò)的可用性。
（2）高效靈活的組網(wǎng)需求
云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、組網(wǎng)復(fù)雜，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，為了保障網(wǎng)絡(luò)的可靠性和靈活性，需要設(shè)計(jì)冗余鏈路、保護(hù)鏈路，部署相應(yīng)的保護(hù)機(jī)制。在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)中大量采用的VRRP、雙鏈路上聯(lián)、STP等技術(shù)，存在著網(wǎng)絡(luò)利用率低，容易出現(xiàn)故障，且僅能實(shí)現(xiàn)局部保護(hù)等問題。
（3）虛擬機(jī)的自動(dòng)化部署和遷移需求
云計(jì)算數(shù)據(jù)中心部署了大量的虛擬機(jī)，并且虛擬機(jī)需要根據(jù)業(yè)務(wù)的需要進(jìn)行遷移。這就需要數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)能夠感知虛擬機(jī)，能夠根據(jù)虛擬機(jī)的部署和遷移，靈活配合部署相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)策略。
（4）全面的數(shù)據(jù)中心IaaS要求
在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心中，云計(jì)算技術(shù)的引入，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算資源和存儲資源的虛擬化，為用戶提供了計(jì)算資源和存儲資源的IaaS服務(wù)，但常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)資源還無法按需提供虛擬化，難以提供計(jì)算資源+存儲資源+網(wǎng)絡(luò)資源的全面IaaS服務(wù)。
軟件定義數(shù)據(jù)中心廠商及方案
VMware vCloud Suite——首個(gè)由軟件定義的數(shù)據(jù)中心解決方案
在過去相當(dāng)長的時(shí)間中，VMware已經(jīng)在資源池管理方面積累了眾多的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)基礎(chǔ)，以此為依托，VMware也成功的在服務(wù)器和存儲虛擬化方面取得了優(yōu)勢的市場地位。VMware運(yùn)用軟件定義的方法將行業(yè)領(lǐng)先的虛擬化技術(shù)延展到計(jì)算領(lǐng)域之外的網(wǎng)絡(luò)和存儲領(lǐng)域，使數(shù)據(jù)中心服務(wù)像虛擬機(jī)一樣易于配置和管理且經(jīng)濟(jì)高效。
VMware vCloud Suite被看作是業(yè)界首個(gè)支持構(gòu)建“由軟件定義的數(shù)據(jù)中心”的解決方案。它的核心是一系列由軟件定義的數(shù)據(jù)中心服務(wù)，它將抽取、池化和自動(dòng)化的虛擬化原則近一步運(yùn)用到存儲、網(wǎng)絡(luò)、安全和高可用性領(lǐng)域。
圖4 VMware的SDDC體系結(jié)構(gòu)
通過將數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)的每一層重鑄到一系列業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)硬件上運(yùn)行的軟件服務(wù)中，VMware vCloud Suite將簡化并自動(dòng)化操作，同時(shí)確保資源最密集的業(yè)務(wù)關(guān)鍵應(yīng)用的服務(wù)水平。VMware vCloud Suite 5.1集成了客戶構(gòu)建、運(yùn)行并管理其云基礎(chǔ)架構(gòu)的所有組件，包括虛擬化、由軟件定義的數(shù)據(jù)中心服務(wù)、基于策略的資源調(diào)配、災(zāi)難恢復(fù)和應(yīng)用以及運(yùn)營管理。
VMware vCloud Suite建立在全球部署最廣泛的虛擬化平臺的更新版基礎(chǔ)上，其中包括100多項(xiàng)改進(jìn)功能和新功能，用來為包括關(guān)鍵工作負(fù)載、低延遲、I/O敏感型應(yīng)用在內(nèi)的所有應(yīng)用提供最高水平服務(wù)。VMware vSphere 5.1的主要改進(jìn)包括具有更多強(qiáng)大的虛擬機(jī)和創(chuàng)新功能，支持客戶擁有更為穩(wěn)健的網(wǎng)絡(luò)功能，同時(shí)避免故障情況的發(fā)生。
VMware軟件定義的數(shù)據(jù)中心的用途
圖5 VMware雙活數(shù)據(jù)中心
- 完全虛擬化的基礎(chǔ)架構(gòu)
軟件定義的方法將行業(yè)領(lǐng)先的 vSphere 虛擬化技術(shù)延展到計(jì)算領(lǐng)域之外的網(wǎng)絡(luò)和存儲領(lǐng)域，使數(shù)據(jù)中心服務(wù)像虛擬機(jī)一樣易于配置和管理且經(jīng)濟(jì)高效。VCE VxRAIL 超融合基礎(chǔ)架構(gòu)虛擬設(shè)備是可提供計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)連接、存儲和管理功能的面向 SDDC 的新一代構(gòu)造塊。
- 基于私有云與混合云的靈活組合進(jìn)行交付
可以同時(shí)在部署在本地的私有云以及安全的“基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)”(IaaS) 平臺上調(diào)配和運(yùn)行應(yīng)用及服務(wù)，并可在整個(gè)混合環(huán)境中無縫地移動(dòng)工作負(fù)載。您幾乎可以利用任何硬件，從而最大限度減少對專用基礎(chǔ)架構(gòu)的需求。
- 由全面的云計(jì)算管理平臺監(jiān)管
由于采用的是策略驅(qū)動(dòng)的統(tǒng)一技術(shù)，用戶可以跨異構(gòu)云環(huán)境自動(dòng)執(zhí)行和管理 IT 服務(wù)。與傳統(tǒng)解決方案不同，該平臺專用于編排不斷變化的軟件定義的工作負(fù)載。
- 客戶可隨時(shí)使用的軟件定義的數(shù)據(jù)中心解決方案
一款采用由 EMC、Pivotal、RSA 和 VMware 提供的一流技術(shù)的聯(lián)合解決方案，這款解決方案旨在滿足關(guān)鍵任務(wù)企業(yè)級應(yīng)用的需求，它經(jīng)過全面集成、設(shè)計(jì)、測試和驗(yàn)證，可幫助您更快地轉(zhuǎn)型為軟件定義的企業(yè)。
VMware“軟件定義的”數(shù)據(jù)中心優(yōu)勢：
- 簡化應(yīng)用的部署過程，實(shí)現(xiàn)快速上市：虛擬化的 IT 服務(wù)和自動(dòng)化運(yùn)維管理可進(jìn)一步提高資源利用率和員工的工作效率。
- 簡化IT復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)維：跨多個(gè)平臺和云環(huán)境運(yùn)行新應(yīng)用和現(xiàn)有應(yīng)用，并向使用任何桌面或移動(dòng)設(shè)備的任何用戶即時(shí)交付應(yīng)用。
- 靈活選擇資源供給方式：基于策略的配置可以讓您在數(shù)分鐘內(nèi)交付工作負(fù)載，并自動(dòng)調(diào)整資源級別以滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求。
華為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)SDN方案
為了幫助客戶快速適應(yīng)未來的各種云業(yè)務(wù)變化，華為公司創(chuàng)新性地推出了面向云計(jì)算的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)SDN方案——敏捷數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)解決方案，旨在為客戶構(gòu)筑彈性、簡單、開放的云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，支撐企業(yè)云業(yè)務(wù)長期發(fā)展。敏捷數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)方案包含全聯(lián)接SDN方案、100G聯(lián)接+25G接入方案和開放云生態(tài)系統(tǒng)。
圖6 華為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)SDN方案
方案介紹
華為敏捷數(shù)據(jù)中心解決方案提供了多層次的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，為用戶提供一站式服務(wù)，簡化客戶的數(shù)據(jù)中心建網(wǎng)工作。敏捷數(shù)據(jù)中心方案基于全球最高配置的旗艦級核心交換機(jī)CloudEngine 12800系列，以及高性能的盒式交換機(jī)CloudEngine 8800/7800/6800/5800系列，可為客戶提供高擴(kuò)展性的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)基于齊全的傳輸路由、安全及網(wǎng)管產(chǎn)品族，為客戶打造一站式的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)方案。
技術(shù)優(yōu)勢：
彈性：業(yè)界首個(gè)"100G聯(lián)接+25G接入"方案，實(shí)現(xiàn)下一代數(shù)據(jù)中心的高效互聯(lián)。
簡單：業(yè)界唯一的數(shù)據(jù)中心全聯(lián)接SDN方案，云業(yè)務(wù)上線周期提速10倍。
開放：構(gòu)建完整的數(shù)據(jù)中心SDN生態(tài)鏈，打造全方位開放云生態(tài)系統(tǒng)。
中興軟件定義數(shù)據(jù)中心解決方案
中興通訊軟件定義數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)主要分為三大部分：承載轉(zhuǎn)發(fā)功能的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備和虛擬化轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化的SDN控制器，以及統(tǒng)一網(wǎng)管。推薦采用基于VXLAN技術(shù)的大二層組網(wǎng)，同時(shí)也支持SDN控制下的VLAN大二層組網(wǎng)。其中，SDN控制器用于實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（物理交換機(jī)和虛擬交換機(jī)）的集中管理和控制，還負(fù)責(zé)與云平臺的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化部署、虛擬機(jī)遷移策略跟隨、對外DC互聯(lián)等功能。
圖7 中興通訊軟件定義數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)解決方案
在軟件定義數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)解決方案中，中興通訊擁有完整的產(chǎn)品家族，對于不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)可以選擇不同的產(chǎn)品組合：
SDN控制器：自主研發(fā)的ZENIC SDN分布式集群控制器，支持小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)到大型DC網(wǎng)絡(luò)的平滑擴(kuò)容；
VTEP設(shè)備：根據(jù)組網(wǎng)需求可以選擇ZX-DVS虛擬化交換機(jī)或者ZXR10 5960系列ToR交換機(jī)；
VXLAN GW：根據(jù)組網(wǎng)需求可以選擇ZX-VSG虛擬化路由器、ZXR10 9900系列交換機(jī)或者ZXR10 M6000-S系列路由器；
提供L4-L7 Service設(shè)備：包括虛擬負(fù)載均衡器、虛擬防火墻以及虛擬IPSec VPN等軟件設(shè)備。
技術(shù)優(yōu)勢
中興通訊的軟件定義數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)解決方案，主要有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢：
- 集中高效的網(wǎng)絡(luò)管理和運(yùn)維
SDN采用轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離、控制邏輯集中的方式，由中興通訊的ZENIC SDN控制器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的集中全面控制。ZENIC SDN控制器擁有全網(wǎng)的靜態(tài)拓?fù)浼皠?dòng)態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)信息，可實(shí)施全網(wǎng)的高效管理和優(yōu)化，更有利于網(wǎng)絡(luò)故障的快速定位和排除。如：在具有全網(wǎng)靜態(tài)拓?fù)浜蛣?dòng)態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)信息的基礎(chǔ)上，支持端到端的故障診斷和流鏡像功能，使得流量可視化，實(shí)現(xiàn)故障的快速定位和處理，提高運(yùn)維的效率。用戶配置和部署邏輯/虛擬網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)自動(dòng)化完成虛擬網(wǎng)絡(luò)到物理網(wǎng)絡(luò)的映射。
- 靈活組網(wǎng)與多路徑轉(zhuǎn)發(fā)
軟件定義數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)采用統(tǒng)一的ZENIC SDN控制器實(shí)施控制，網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則和動(dòng)作由控制器統(tǒng)一控制和下發(fā)，能有效避免環(huán)路，能根據(jù)業(yè)務(wù)的需求通過轉(zhuǎn)發(fā)流表的控制，實(shí)現(xiàn)多路徑轉(zhuǎn)發(fā)和負(fù)載均衡，大幅提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和利用率。
- 智能的虛擬機(jī)部署和遷移
虛擬機(jī)的部署和遷移需要網(wǎng)絡(luò)的配合。在軟件定義數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的方案中，通過IDC管理平臺、VM服務(wù)管理器以及SDN控制器協(xié)同實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的智能化部署和遷移。當(dāng)某臺虛擬機(jī)需要遷移時(shí)，首先是VM服務(wù)管理器感知到，并向IDC管理平臺發(fā)出請求，提出網(wǎng)絡(luò)配合請求；IDC管理平臺受到網(wǎng)絡(luò)配合請求后，向SDN控制器發(fā)送網(wǎng)絡(luò)配合請求，SDN控制器實(shí)施網(wǎng)絡(luò)控制，將相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)策略下發(fā)到虛擬機(jī)遷移的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并撤銷虛擬機(jī)原來所在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)策略。從而實(shí)現(xiàn)了虛擬機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的無縫協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了虛擬機(jī)遷移的自動(dòng)化和智能化。
- 海量虛擬租戶支持
針對海量租戶的承載需求，中興通訊的解決方案采用VRF+ VNET子網(wǎng)的方式，很好地實(shí)現(xiàn)了租戶VNI的隔離，提供每個(gè)租戶的虛擬網(wǎng)絡(luò)視圖、資源控制和安全保障。
- 計(jì)算+存儲+網(wǎng)絡(luò)的IaaS服務(wù)
基于SDN控制器，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化，按需提供；同時(shí)結(jié)合IDC管理平臺實(shí)現(xiàn)了SDN控制器與VM服務(wù)管理器的協(xié)同，從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算資源和存儲資源與網(wǎng)絡(luò)資源的無縫協(xié)同，向用戶提供按需的計(jì)算+存儲+網(wǎng)絡(luò)資源的IaaS服務(wù)。所見即所得，用戶管理虛擬資源和物理資源體驗(yàn)一致。
- 異構(gòu)云平臺兼容管理
ZENIC SDN控制器支持對異構(gòu)資源池的統(tǒng)一管理，兼容各種虛擬化和非虛擬化主機(jī)設(shè)備。
中興通訊的解決方案中，可采用vSwitch作為VTEP點(diǎn)，也可以將VTEP點(diǎn)提高到ToR，VM通過SR-IOV或原有vSwitch直通方式接入ToR，這樣也能減少大規(guī)模單一虛擬化DC中的VTEP點(diǎn)數(shù)量，降低復(fù)雜度。裸金屬設(shè)備可接入ToR交換機(jī)，ToR充當(dāng)VTEP點(diǎn)。對于對性能、時(shí)延特別敏感的VM，可通過SR-IOV技術(shù)接入到ToR，此時(shí)可通過端口和VLAN識別虛擬機(jī)，不必完整實(shí)現(xiàn)802.1Qbg VEPA技術(shù)，降低對SR-IOV網(wǎng)卡及業(yè)務(wù)VM的要求。
應(yīng)用場景
中興通訊的軟件定義數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)解決方案，針對不同的應(yīng)用場景，可分為下列幾類：
圖8 中興通訊軟件定義數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)解決方案應(yīng)用場景
軟件定義數(shù)據(jù)中心的展望
軟件定義數(shù)據(jù)中心已成為數(shù)據(jù)中心演進(jìn)的一個(gè)新的方向和趨勢。SDDC總體上處于發(fā)展初期，標(biāo)準(zhǔn)化工作剛剛起步，業(yè)界對概念的推廣遠(yuǎn)超過技術(shù)和方案進(jìn)度，其主要原因是計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)硬件還沒有足夠的能力去適應(yīng)虛擬化一切這樣的日常開銷，軟件定義數(shù)據(jù)中心的實(shí)現(xiàn)尚需時(shí)日。
其次，SDDC更為強(qiáng)調(diào)“軟件定義”的價(jià)值，軟件研發(fā)能力成為核心競爭力，要求較高的個(gè)性研發(fā)和集成創(chuàng)新能力。這對于希望構(gòu)建DevOps環(huán)境（研發(fā)運(yùn)維一體化）的用戶，利用SDDC可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的敏捷部署，而對于擁有多個(gè)數(shù)據(jù)中心的用戶而言，應(yīng)用SDDC可提高運(yùn)維自動(dòng)化水平，降低運(yùn)維工作難度。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標(biāo)題：軟件定義數(shù)據(jù)中心技術(shù)及方案介紹
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