雲計算怎樣影響網路基礎架構？

持續整合與優化IT架構針對雲計算的變革，文章分析雲計算發展的幾大趨勢，闡述適應雲計算的關鍵是要提供高彈性、高擴充性、易管理和開放的網路，並建議未來理想的雲計算網路架構應是一個無阻塞、可自愈、隨插即用的黑盒網路平臺， 它可持續演進，並能提供開放的網路業務。 引言2005年Jeffery發佈Mapreduce全新計算架構文章，2006年亞馬遜推出EC2業務，隨後Google首次推出雲計算概念，到2009年，雲計算被主流分析機構認為是戰略IT技術之首。 雲計算成為未來業務提供模式也得到廣泛的認同，圍繞著雲計算的許多新技術創新以及新模式，不斷推動雲計算從試點和構想階段，進入到優化和實用階段。 在該階段，雲計算的網路基礎架構如何結合新的趨勢，更好地支撐雲計算從試點到實用階段的轉型，顯得尤為關鍵。 雲計算趨勢持續整合與優化IT架構，向雲計算遷移近幾年來， 各企業和政府機構都在持續整合和優化其IT架構，目前效果開始顯現。 以IBM為例，其已將200多個資料中心整合為12個，並利用虛擬化進一步整合資源，減少了93%的軟體license費用，通過資料中心和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雲的應用，到目前為止已有幾百台伺服器實施了虛擬化，有效提高了業務提供的可靠性;其上海研究所1萬多台PC桌面雲的成功應用開始向其它研究所推廣，深圳、北京、西安等都規模部署桌面雲， 有效提高了員工的工作效率，節約了公司的資訊化成本。 與此同時，企業也在積極將其IT業務逐步向雲計算平臺遷移。 根據IDC的報告，2011年有80%的企業應用是在雲平臺上開發的，到2014年，將有30%的企業應用費用花在雲計算供應的業務上。 影響：由於整合以及虛擬化應用使伺服器的密度以及利用率提升，雲計算網路將對設備性能和埠密度提出較高要求。 雲計算業務流量和大資料快速增長預計2015年將有150億個終端和超過30億使用者接入互聯網，全球資料中心IP流量年平均增長率為33%;同時2016年資料將增長到4.8ZB。 互聯網業務爆發式發展，尤其是社交網路、電子商務等快速發展以及移動終端的智慧化，推動互聯網數位化資訊的快速增長，同時公司資訊化進程和物聯網的興起也正在推動公司資訊的爆發。 據IDC預計，2011年全球的資訊總量達到1.8ZB，下一個10年，全球存儲資料的伺服器數量將增加10倍，有待管理的資料量將增加50倍。 這些猛增的大資料以非結構化資料為主，將成為企業的戰略資產，如何低成本有效維護這些資料，以及從資料中發現新的商業機會， 成為企業面臨的新問題。 以銀行為例，每年積累的個人、公司的帳戶交易和流水資訊在逐年增加，而這些資料也是企業的重要資產，企業需要低成本地維護好大量的歷史帳戶資訊。 目前，部分銀行開始採用低成本的Hadoop計算存儲架構來處理和維護這些資訊，取得了良好經濟效果，有效地節約了成本。 影響：雲計算業務流量的激增，帶來了對高性能網路的需求;與此同時，面對數量巨大的大資料處理，業務模式也發生了變化，尤其是Hadoop的低成本軟體架構，從評估來看，該種業務架構將更依賴于網路的頻寬、可靠性、 適當緩存以及信令優先順序保證等因素。 伺服器正在經歷由GE向10GE轉變的變革期2012年3月，占x86伺服器市場70%~80%份額的英特爾公司發佈了以新一代至強E5處理器為核心的平臺。 這是一個為雲計算而生的伺服器平臺，帶來了包括處理器、晶片組、主機板設計和週邊擴展在內的全方位解決方案。 該伺服器採用低功耗和模組化的10GE乙太網LOM設備，即主機板直接出10GBase-T介面，這樣使得伺服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伺服器時代。 據IDC預計， 資料中心埠將在2012-2014年之間實現GE與10GE埠數量之間的交叉，即10GE埠數量超過GE埠數量。 隨著10GE伺服器的推出和成熟商用，雲計算資料中心也將進一步提升其計算能力和性能，以實現資料快速和高效的處理。 計算時代關注開放的生態鏈雲計算涉及到雲應用、雲管理平臺、虛擬化平臺、分散式存儲架構、中介軟體、伺服器、網路、存儲等諸多環節，提供端到端解決方案是非常困難的事情，雲計算的開放主要通過平臺的開源和對外的介面開放， 來實現集成與被集成。 隨著雲計算推進， S D N(Software Defined Network, 軟體定義網路)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，這裡控制可以是狹義的控制和轉發分離，也可以是針對部分業務的集中控制 ;第二是網路的開放和可程式設計，即將網路能力進一步開放出來。 影響：針對網路而言SDN是一個非常好的例子。 雲計算的網路一方面把網路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，並融入到雲計算的產業鏈，為客戶提供完善的雲計算解決方案。 雲計算趨勢對網路的影響從以上趨勢：如雲計算的整合與優化、業務與資料增長、10GE時代到來以及開放等，可以看出業務的不斷變革也推動網路的不斷變化。 從網路本身來看，隨著雲計算趨勢的推動，以往以園區交換器構建的資料中心網路已經不能適應雲計算的發展，因此近兩年來，各個廠商也在不斷推出自己定義的資料中心交換器，雖然大家的定義是不同的，但有一點比較清晰就是支撐雲計算。 由此可見，雲計算正深遠影響著網路的變革，從以上分析可歸納出幾個關鍵影響和需求。 1) 推動網路的彈性提升。 網路的彈性主要有三個方面：一方面是針對計算性能的，如伺服器部署的密度，10GE網卡快速增長，伺服器虛擬化使伺服器性能提升，網路的性能也應該是有彈性的，既可支援高密GE伺服器接入，也能支援高密10GE伺服器接入， 並具有良好的性能可演進性;另一方面是虛擬機器遷移應用，針對虛擬機器相應的網路相關配置，也需要動態遷移而無需人工參與，從而實現網路設定的彈性;最後就是針對多租戶的邏輯網路資源快速部署，更好地配合計算資源的靈活供應。 因此網路的彈性對於支撐雲計算是至關重要的。 2) 需要簡化網路管理運維。 雲計算資料中心的規模越來越大，且新技術應用(如大二層網路)需要提供豐富的運維手段和工具，以簡化網路運維管理;同時，隨著雲計算資源的快速部署，網路資源也需要自動地快速部署，實現雲計算業務的快速供應;最後， 伺服器虛擬化給網路帶來的最大改變就是vSwITch，即虛擬網路，目前與物理網路的管理是割裂的，如何把物理網路和虛擬網路統一管理起來，也是簡化網路管理的關鍵。 3) 需要開放的網路。 雲計算網路本質是一個連通的平臺，所以開放的網路是非常關鍵的。 首先，作為雲計算一種資源的網路，應該為雲計算平臺所管理，即網路能開放給雲計算平臺，被其管理和自動化部署;其次，隨著伺服器虛擬化的應用，網路需要與虛擬化平臺更好地結合;最後，網路應該提供開放的平臺， 根據雲計算業務需要增刪網路增值業務。 通過網路的開放性與雲計算、虛擬化平臺等很好地融合，形成完整的高效低成本的雲計算解決方案，顯得尤為關鍵。 對未來雲計算網路架構的幾點思考彈性網路、易管理網路和開放的網路，這3個需求的提出是適應未來雲計算的支撐關鍵。 面對雲算的新變化和趨勢，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：一是把網路看做一台完整設備，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路平臺，最新實現由於技術問題無法克服，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路轉發架構，並完全開放網路的能力。 從當前來看，這兩種方式都存在致命的缺陷，並增加了網路的複雜度。 筆者認為理想的雲計算網路架構如下，假定資料中心網路是一個黑盒，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，網路可以提供和保持基本連通能力;隨插即用，任意網路部件插入即可使用。 這樣的網路就是基本網路和連接的平臺，提供一個物理的網路連接的服務。 其次，它是一個持續演進的彈性平臺，應具有：性能可演進，滿足10GE伺服器以及未來40/100GE的伺服器接入;業務可演進性，例如，未來演進到IPv6網路是否需要網路整體升級，再如FCoE的整網融合是否可以平滑演進。 最後，它是開放的。 一方面是網路能力的開放，根據業務需求把網路的能力開放給上層應用和業務;另一方面網路能與其他雲計算廠商快速集成，形成特色雲計算解決方案。 綜上所述，雲計算仍處於變革期，從熱炒到試點再到實用，在這個過程中企業在整合業務的同時，也應思考如何遷移到雲計算平臺上，如何更加有效地降低成本、提升效率是其中的關鍵。 面對雲計算的變革期，網路需要具備高彈性、高擴充性、易管理和開放性。 整體來看，未來雲計算網路將是一個無阻塞、可自愈、隨插即用的黑盒網路平臺，可持續演進，並提供開放的網路業務，以適應快速變化的雲計算業務需求。