在云計(jì)算漫漫之旅上，虛擬化將是我們建設(shè)架構(gòu)即服務(wù)云不得不跨越的一道坎，而大規(guī)模部署虛擬化更是給傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心管理模式、服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃管理帶來巨大的挑戰(zhàn)。

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在云計(jì)算漫漫之旅上，虛擬化將是我們建設(shè)架構(gòu)即服務(wù)云不得不跨越的一道坎，而大規(guī)模部署虛擬化更是給傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心管理模式、服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃管理帶來巨大的挑戰(zhàn)。為培養(yǎng)提高IT團(tuán)隊(duì)服務(wù)水平和總結(jié)有關(guān)這些方面的IT管理方法，筆者結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，與大量用戶交流與反饋，閱讀了國內(nèi)外一些書籍、互聯(lián)網(wǎng)資料，在本文就云計(jì)算虛擬化交換網(wǎng)絡(luò)原理、邊緣網(wǎng)絡(luò)、核心網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)品與發(fā)展趨勢等方面給出了業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析和解決方案，希望對(duì)讀者有所啟發(fā)。

第一節(jié) 云計(jì)算虛擬化交換網(wǎng)絡(luò)——原理篇

架構(gòu)即服務(wù)云計(jì)算

云計(jì)算是實(shí)現(xiàn)方便、快速、簡單、按需訪問可配置計(jì)算資源的管理模型 (部分定義來自nist)，云計(jì)算是企業(yè)IT資源管理的高級(jí)階段，隨業(yè)務(wù)變化而變化，而不僅僅是IT技術(shù)簡單合并與應(yīng)用。云計(jì)算所包含內(nèi)容非常廣泛，如圖1所示，分成不同層次，從最接近用戶的上層到最下面的物理層，包含有業(yè)務(wù)接口層、應(yīng)用平臺(tái)層、分布式操作系統(tǒng)層、虛擬化層、硬件架構(gòu)層和數(shù)據(jù)中心設(shè)施層，同時(shí)有支撐不同層次之間管理和平臺(tái)，技術(shù)之外就作為商業(yè)模式出現(xiàn)的云服務(wù)交付體系和互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)等。而架構(gòu)即服務(wù)云計(jì)算是什么呢，很簡單，就是根據(jù)用戶需求，在虛擬化層、硬件層和數(shù)據(jù)中心設(shè)施基礎(chǔ)等實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)資源管理與調(diào)配的云計(jì)算服務(wù)，具備了這些特征計(jì)算模式就可以稱之為架構(gòu)即服務(wù)云。
 

在實(shí)現(xiàn)架構(gòu)即服務(wù)云計(jì)算過程中，虛擬化部署與實(shí)施是邁向成功的最關(guān)鍵一步。這里的虛擬化概念是更大范圍的架構(gòu)虛擬化，與我們平時(shí)所認(rèn)為的狹義服務(wù)器虛擬化不同，架構(gòu)即服務(wù)云的虛擬化應(yīng)該是端對(duì)端的虛擬化，包括數(shù)據(jù)中心虛擬化和桌面用戶虛擬化，而數(shù)據(jù)中心虛擬化（英文稱為Virtual Data Center或更細(xì)分為vPoD，Virtual Point of Delivery）又包含了服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化。在所有虛擬化實(shí)現(xiàn)方式之中，以網(wǎng)絡(luò)虛擬化實(shí)現(xiàn)、設(shè)計(jì)和部署難度最大，因?yàn)榇蠖鄶?shù)網(wǎng)絡(luò)還是基于傳統(tǒng)硬件芯片轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，無法實(shí)現(xiàn)靈活升級(jí)，所以只有實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)虛擬化，我們才能真正最終實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)架構(gòu)端對(duì)端的虛擬化，才能實(shí)現(xiàn)架構(gòu)資源動(dòng)態(tài)調(diào)度。

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心資源融合演變

談到云計(jì)算數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，我們知道，如圖2所示，數(shù)據(jù)中心最基本的三種基礎(chǔ)資源組成信息基礎(chǔ)架構(gòu)，即服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前融合趨勢之一是服務(wù)器與存儲(chǔ)相互融合，服務(wù)器增加內(nèi)置硬盤容量替代大量直聯(lián)和近線存儲(chǔ)，以分布式文件系統(tǒng)方式管理，存儲(chǔ)設(shè)備則利用標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模橫向、豎向擴(kuò)展和更高性能架構(gòu)，將原本在服務(wù)器上的文件系統(tǒng)內(nèi)置于存儲(chǔ)架構(gòu)，通過存儲(chǔ)內(nèi)的元數(shù)據(jù)信息做到了應(yīng)用智能感知和處理；融合趨勢之一是服務(wù)器計(jì)算節(jié)點(diǎn)虛擬化需要更高比如萬兆、更強(qiáng)、更靈活網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持，而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能也從游離在服務(wù)器之外進(jìn)入到內(nèi)部物理，即虛擬化軟件交換機(jī)，不但如此還在服務(wù)器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了虛擬防火墻或虛擬負(fù)載均衡，CPU作為服務(wù)器內(nèi)部計(jì)算核心在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)將發(fā)揮更大作用；融合趨勢之三是基于IP扁平化存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合更加緊密，需要優(yōu)化以IP網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)支撐的云存儲(chǔ)，作為存儲(chǔ)服務(wù)被異構(gòu)服務(wù)器或客戶端調(diào)用。在服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)硬件三種基礎(chǔ)資源平臺(tái)上，虛擬化和管理平臺(tái)建立統(tǒng)一架構(gòu)資源池，通過標(biāo)準(zhǔn)如RESTful接口進(jìn)行即時(shí)調(diào)度管理。

實(shí)際上，我們仔細(xì)分析一下，從云計(jì)算數(shù)據(jù)中心存在的三個(gè)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)就不難理解前面所述架構(gòu)融合趨勢。如圖3，第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)是服務(wù)器與前端客戶之間通信網(wǎng)，特點(diǎn)是高接入、協(xié)議兼容，目前常用以太網(wǎng)絡(luò),用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)價(jià)格彈性和敏感性較高；第二個(gè)網(wǎng)絡(luò)是服務(wù)器與服務(wù)器之間進(jìn)程通信網(wǎng)，特點(diǎn)是高可靠、低延遲，進(jìn)程消息微秒級(jí)實(shí)時(shí)同步，目前常用InfinitBand網(wǎng)絡(luò)，大規(guī)模部署時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)價(jià)格敏感性高；第三個(gè)網(wǎng)絡(luò)是服務(wù)器與存儲(chǔ)陣列之間通信網(wǎng)，特點(diǎn)是滿足SCSI的Initiator和Target之間高帶寬、高IOPS和可靠性傳輸，目前通常維持獨(dú)立IP SAN或FC SAN，對(duì)網(wǎng)絡(luò)價(jià)格敏感性一般，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)在總存儲(chǔ)成本只是少部分，來自數(shù)據(jù)保護(hù)和關(guān)鍵業(yè)務(wù)的需要也降低了價(jià)格彈性。這些兩兩對(duì)象之間的需求就是云計(jì)算數(shù)據(jù)中心架構(gòu)資源包括網(wǎng)絡(luò)需求在內(nèi)的最基本需求。要分析業(yè)務(wù)IT架構(gòu)需求、了解用戶痛點(diǎn)，規(guī)劃、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，根據(jù)圖2和圖3確定的基本原則，就可以做到有的放矢，迎刃而解。

進(jìn)一步分析，在我們建立虛擬化環(huán)境后，服務(wù)器與服務(wù)器之間通信網(wǎng)被融合到單臺(tái)物理機(jī)內(nèi)部的不同虛擬機(jī)之間，從而服務(wù)器與存儲(chǔ)通信網(wǎng)、服務(wù)器與前端客戶網(wǎng)絡(luò)也被拉到單臺(tái)物理機(jī)內(nèi)部，導(dǎo)致南北流量從90%減少25%，東西流量成為主流占據(jù)75%，如圖4所示，這樣趨勢下，傳統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)勢必相應(yīng)改變才能適應(yīng)設(shè)計(jì)要求。這就是我們今天要談的云計(jì)算虛擬交換網(wǎng)絡(luò)。 

從歷史來看，云計(jì)算虛擬交換網(wǎng)絡(luò)由服務(wù)器內(nèi)部基于軟件虛擬交換發(fā)展而來，進(jìn)化發(fā)展到基于硬件的數(shù)據(jù)中心邊緣網(wǎng)絡(luò)，再升級(jí)到到數(shù)據(jù)中心核心層演變，層次疊進(jìn)，由用戶需求推動(dòng)到不同層面技術(shù)革新，從技術(shù)創(chuàng)新新反哺到用戶需求業(yè)務(wù)發(fā)展，又有新需求促進(jìn)反復(fù)作用，不斷提高和前進(jìn)的過程。