云計算將怎樣影響網絡基礎架構？

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

　　引言

　　2005年Jeffery發(fā)布Mapreduce全新計算架構文章，2006年亞馬遜推出EC2業(yè)務，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認為是戰(zhàn)略IT技術之首。云計算成為未來業(yè)務提供模式也得到廣泛的認同，圍繞著云計算的許多新技術創(chuàng)新以及新模式，不斷推動云計算從試點和構想階段，進入到優(yōu)化和實用階段。在該階段，云計算的網絡基礎架構如何結合新的趨勢，更好地支撐云計算從試點到實用階段的轉型，顯得尤為關鍵。

　　1 云計算趨勢

　　1.1 持續(xù)整合與優(yōu)化IT架構，向云計算遷移

　　近幾年來， 各企業(yè)和政府機構都在持續(xù)整合和優(yōu)化其IT架構，目前效果開始顯現。以IBM為例，其已將200多個數據中心整合為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，通過數據中心和IT架構的整合為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用，到目前為止已有幾百臺服務器實施了虛擬化，有效提高了業(yè)務提供的可靠性；其上海研究所1萬多臺PC桌面云的成功應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)務逐步向云計算平臺遷移。根據IDC的報告，2011年有80%的企業(yè)應用是在云平臺上開發(fā)的，到2014年，將有30%的企業(yè)應用費用花在云計算供應的業(yè)務上。

　　影響：由于整合以及虛擬化應用使服務器的密度以及利用率提升，云計算網絡將對設備性能和端口密度提出較高要求。

　　1.2 云計算業(yè)務流量和大數據快速增長

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

　　這些猛增的大數據以非結構化數據為主，將成為企業(yè)的戰(zhàn)略資產，如何低成本有效維護這些數據，以及從數據中發(fā)現新的商業(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，而這些數據也是企業(yè)的重要資產，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計算存儲架構來處理和維護這些信息，取得了良好經濟效果，有效地節(jié)約了成本。影響：云計算業(yè)務流量的激增，帶來了對高性能網絡的需求；與此同時，面對數量巨大的大數據處理，業(yè)務模式也發(fā)生了變化，尤其是Hadoop的低成本軟件架構，從評估來看，該種業(yè)務架構將更依賴于網絡的帶寬、可靠性、適當緩存以及信令優(yōu)先級保證等因素。

　　1.3 服務器正在經歷由GE向10GE轉變的變革期

　　2012年3月，占x86服務器市場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器平臺，帶來了包括處理器、芯片組、主板設計和外圍擴展在內的全方位解決方案。該服務器采用低功耗和模塊化的10GE以太網LOM設備，即主板直接出10GBase-T接口，這樣使得服務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服務器時代。

　　據IDC預計， 數據中心端口將在2012－2014年之間實現GE與10GE端口數量之間的交叉，即10GE端口數量超過GE端口數量。隨著10GE服務器的推出和成熟商用，云計算數據中心也將進一步提升其計算能力和性能，以實現數據快速和高效的處理。

　　1.4 計算時代關注開放的生態(tài)鏈

　　云計算涉及到云應用、云管理平臺、虛擬化平臺、分布式存儲架構、中間件、服務器、網絡、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，來實現集成與被集成。

　　隨著云計算推進， S D N（Software Defined Network, 軟件定義網絡）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發(fā)分離，也可以是針對部分業(yè)務的集中控制；第二是網絡的開放和可編程，即將網絡能力進一步開放出來。

　　影響：針對網絡而言SDN是一個非常好的例子。云計算的網絡一方面把網絡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業(yè)鏈，為客戶提供完善的云計算解決方案。

　　2 云計算趨勢對網絡的影響

　　從以上趨勢：如云計算的整合與優(yōu)化、業(yè)務與數據增長、10GE時代到來以及開放等，可以看出業(yè)務的不斷變革也推動網絡的不斷變化。

　　從網絡本身來看，隨著云計算趨勢的推動，以往以園區(qū)交換機構建的數據中心網絡已經不能適應云計算的發(fā)展，因此近兩年來，各個廠商也在不斷推出自己定義的數據中心交換機，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絡的變革，從以上分析可歸納出幾個關鍵影響和需求。

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

　　2） 需要簡化網絡管理運維。云計算數據中心的規(guī)模越來越大，且新技術應用（如大二層網絡）需要提供豐富的運維手段和工具，以簡化網絡運維管理；同時，隨著云計算資源的快速部署，網絡資源也需要自動地快速部署，實現云計算業(yè)務的快速供應；最后，服務器虛擬化給網絡帶來的最大改變就是vSwITch，即虛擬網絡，目前與物理網絡的管理是割裂的，如何把物理網絡和虛擬網絡統(tǒng)一管理起來，也是簡化網絡管理的關鍵。

　　3） 需要開放的網絡。云計算網絡本質是一個連通的平臺，所以開放的網絡是非常關鍵的。首先，作為云計算一種資源的網絡，應該為云計算平臺所管理，即網絡能開放給云計算平臺，被其管理和自動化部署；其次，隨著服務器虛擬化的應用，網絡需要與虛擬化平臺更好地結合；最后，網絡應該提供開放的平臺，根據云計算業(yè)務需要增刪網絡增值業(yè)務。通過網絡的開放性與云計算、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，顯得尤為關鍵。

　　3 對未來云計算網絡架構的幾點思考

　　彈性網絡、易管理網絡和開放的網絡，這3個需求的提出是適應未來云計算的支撐關鍵。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：一是把網絡看做一臺完整設備，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絡平臺，最新實現由于技術問題無法克服，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絡轉發(fā)架構，并完全開放網絡的能力。從當前來看，這兩種方式都存在致命的缺陷，并增加了網絡的復雜度。

　　筆者認為理想的云計算網絡架構如下，假定數據中心網絡是一個黑盒，首先它應：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，網絡可以提供和保持基本連通能力；即插即用，任意網絡部件插入即可使用。這樣的網絡就是基本網絡和連接的平臺，提供一個物理的網絡連接的服務。

　　其次，它是一個持續(xù)演進的彈性平臺，應具有：性能可演進，滿足10GE服務器以及未來40/100GE的服務器接入；業(yè)務可演進性，例如，未來演進到IPv6網絡是否需要網絡整體升級，再如FCoE的整網融合是否可以平滑演進。最后，它是開放的。一方面是網絡能力的開放，根據業(yè)務需求把網絡的能力開放給上層應用和業(yè)務；另一方面網絡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)務的同時，也應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鍵。面對云計算的變革期，網絡需要具備高彈性、高擴展性、易管理和開放性。整體來看，未來云計算網絡將是一個無阻塞、可自愈、即插即用的黑盒網絡平臺，可持續(xù)演進，并提供開放的網絡業(yè)務，以適應快速變化的云計算業(yè)務需求。

來源：CIO時代網

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