1網絡在云計算數據中心中的作用
數據中心是通過網絡提供服務的“生產工廠”,隨著整個世界對云計算的使用頻率的增加,其規模變得越來越大,網絡也隨之成為數據中心和云計算的基礎。數據中心是數據大集中而形成的集成IT應用環境,是各種業務的提供中心,是數據處理、數據存儲和數據交換的中心,包括服務器、網絡存儲設備及數據中心交換機等設備。那么這些設備之間的關系如何呢?如果把數據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,網絡存儲設備就相當于硬盤,而數據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!翱偩控制器”可以提供的帶寬大小和處理速率直接影響到數據中心這臺“計算機”的運算性能。由此可以了解到網絡在云計算數據中心中的重要性。
2云計算數據中心網絡拓撲
云計算數據中心有別于傳統的IDC的應用,服務器沒有特定的應用,而是根據服務器資源情況,動態的調整服務器的角色——可以是計算節點,也可以是存儲節點 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結構的數據中心的拓撲結構。
上述的拓撲中,一個服務器集群的規?梢杂萌缦碌墓接嬎悖杭喝萘=ToR交換機端口數×EoR的端口數量。因此,要組建大的集群,就需要解決集群的端口數量的問題。數據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。數量龐大的設備,如何進行部署/配置/管理,將是數據中心所面臨的考驗。
近年來,服務器多核技術和網卡技術的發展提升了服務器的網絡吞吐能力。IOGE網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。數據中心業務不斷增加,同時能效要求、布線壓力使得業務部署向高密度發展。千兆接入逐漸成為瓶頸,服務器向萬兆發展。下面是萬兆數據中心的應用拓撲。
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;5)雙星型架構部署模式,提供核心設備問的冗余,單個核心失效時,整網收斂比減半;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數據中心與云計算罔終發展方向
隨著IT建設成本的增長,以及用戶對數據存儲、數據挖掘、高性能計算的需求不斷增長,數據中心的規模變得越來越大,導致傳統的數據中心建設模式已經無法滿足這種變化的需求。數據中心與云計算網絡的未來發展將向著以下幾個方向發展:
3.1融合架構,統一交換。
網絡是數據中心資源的交換通道。當前數據中心分為數據處理、數據存儲、數據交換三大部分。隨著現有數據中心規模的逐漸增大,出現多種布線系統、設備繁多、網絡管理復雜等問題。針對現有數據中心面臨的問題,在新的數據中心網絡中,存儲Fc、網絡IP等業務最終都將承載在以太網上,采取國際標準FCoE(FC overEthernet,以太網數據包內部FC幀與IP數據分離設計)的設計方式。這就有助于將網絡中原有Fc存儲網絡(FC交換機)可連接到數據中心以太網交換機上,下一代FCoE磁盤陣列可直接連接到數據中心交換機上。同時,由于以太網數據包內部Fc幀與IP數據分離設計,可有效保證存儲網絡安全。
3.2虛擬化。
基于云計算的數據中心中,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務部署的靈活性,最終通過云調度系統來協調各種業務的使用和遷移。
從數據中心的構成上看,虛擬化又可以分為服務器虛擬化、存儲虛擬化及網絡虛擬化。服務器的虛擬化趨勢,一臺服務器上面跑多個vM系統。與服務器虛擬化不同,網絡設備的虛擬化在目前為止還沒有很明確定義和概念。于是各個產商針對自身的解決方案特點、技術特長發展了幾種網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品。如思科一分多網絡設備虛擬機技術及多合一網絡設備統一管理技術等。
3.3 40G/100G網絡。
在基于云計算的數據中心中,由于資源的虛擬化,以及各類設備之間實現數據交互,使設備之間的橫向數據流量將占到總流量70%以上。為了滿足這種突增的數據量,用于數據中心的網絡設備必須具備較高的端口容量和接口密度,伴隨傳統數據中心的轉型,IEEE802.3ba 40G/100G標準也于2010年正式獲批通過,成為大型數據中心網絡規模部署的新標準。隨著應用的逐漸成熟化,40G/IOOG端口將成為新的大型數據中心網絡必然的配置。
3.4低功耗。
能源問題是當今世界的熱門課題,各企業在開發新產品時都紛紛高舉節能降耗的旗幟,而像數據中心這樣的高耗能場所,節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,而且會占到數據中心總體支出的60%以上。故在設備的選擇上必須選擇采用節能環保設計的產品。
4結語
網絡作為云計算數據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;贑LOS架構的數據中心網絡架構以其良好的可擴展性已經得到很好的應用。技術總是在解決問題中不斷進步,為解決數據中心現在面臨的問題,下一代云計算數據中心網絡將朝向融合統一、虛擬化、高帶寬及低功耗的方向發展。
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