数据中心网络变幻中演进

传统的数据中心网络需要借助过多的交换层才能解决性能低下等应用问题。在下一代数据中心网络核心平台上,将不断熔炼虚拟化、云计算等新技术,满足数据中心的发展要求。

数据中心正处在新一轮技术变革的中心地带。云计算等新技术已经开始配合相应的数据处理、存储以及软件系统,逐渐丰富了传统数据中心的应用。这也对网络提出了更高的要求。当今的企业都在规划其网络革新的方式,重点的考量因素就是如何通过网络在今后几年中建立自己的竞争优势。

新的环境产生了新的市场需求。新技术使人们有可能迅速实现计算和存储虚拟,集中基础架构,扩展运营。与此同时,企业和消费者要求通过任何设备、任何地点实现更多、更丰富和更快的内容与服务交付。从目前的技术发展来看,云计算和虚拟化等技术手段可以满足这些新的功能和需求,但这一切只有当数据中心克服传统网络设计中存在的不足之后才能实现。

大多数网络管理者都会发现,在自己企业的数据中心网络中面临以下这些应用挑战。首先。传统网络应用模式可以对通信服务器和客户端之间的应用流量进行限制,却无法进行扩展以满足更大量的用户需求。今天以服务为导向的网络架构可以通过多个专用服务器拓展流量,从而对网络产生新的要求。其次,移动化的内容与储存日益丰富,且迅猛增长,每一项创新或性能改善都会造成更多的网络需求。此外,便携式客户终端和无线客户终端呈爆炸式发展,加上所有服务器和存储基础架构都需要适应这些客户终端,造成网络流量不断增多,网络连接日益复杂。

在越来越大的数据压力和流量压力下,很多互联网企业的代表,诸如搜狐、淘宝等已经纷纷开始兴建下一代数据中心,并希望通过提供更快速、更稳定、更人性化的网络和服务来满足用户的需求。

关于下一代数据中心网络的架构,各家厂商都有自己的看法和产品,这使得未来数据中心的发展让广大用户琢磨不透。到底用户需要什么样的数据中心,厂商的下一代数据中心是否会出现大融合,哪些技术和指标将成为发展重点?

从某种意义上说,数据中心网络的演进,可以理解为一个可持续发展,一个不断发展、不断完善的演进过程,需要通过多种创新技术,对数据中心进行整合。在演进中,首先需要提高数据中心系统的效率,这其中包括降低使用成本,利用新技术改善自身能耗等问题。同时,为了让数据中心满足客户的更多需求,对于网络服务的响应更加快速,这样也使得数据中心的扩容和部署更加方便和快捷。对于应用开发人员来说,他们同样需要利用新的工具和技术更快速地开发新服务,从而满足Web2.0时代用户的需求。

思科公司在2007年就提出了数据中心3.0的理念,其主要观点是基于企业现有的数据中心架构来建设一个整合服务器、存储、应用及其他IT资源的网络平台。H3C在2009年也基于数据中心的演进提出了新一代数据中心网络架构,其观点认为未来数据中心一定是统一智能的网络架构。而今年5月,瞻博网络基于其“层云网络计划”,推出了一种名为“3-2-1”的数据中心网络架构模式,力图通过虚拟化、云计算等技术将数据中心网络从三层简化到一层架构。表面看来,这些厂商提出的观点似乎各有不同,但从本质上讲,这些观点背后的实质是一样的,那就是让数据中心更好地为企业用户服务,更大地发挥数据中心的价值,同时降低数据中心的拥有成本。

传统数据中心网络是依靠不断添加设备来提升网络性能,这种方法增加了数据中心的成本和复杂性,也牺牲了网络系统的扩展性和灵活性。新一代数据中心的发展推动了网络技术的演进,而智能化、扁平化、虚拟化和统一交换正在成为未来数据中心网络的发展方向。

趋势一 虚拟化

思科:虚拟化从架构做起

在上海世博会上,思科公司在思科馆中展示了十年后IT技术为人们生活所带来的变化,在这一愿景中,学校、政府、医疗、交通、电信、建筑都通过互联网络连接起来,组成了一个覆盖整个城市和所有居民的“云平台”。而这个巨大云平台的核心,将是一个超大型的数据中心。这个超级数据中心就像城市的大脑,与各个行业的数据中心以及电脑、手机等智能终端通过网络连接。

为了承载“城市云”,思科推出了数据中心3.0的解决方案,方案针对未来数据中心的应用需求特别设计,包含了统一网络、统一计算、统一虚拟化、统一安全、统一管理等五个部分组成的虚拟计算环境。

思科全球执行副总裁骆义德表示,数据中心3.0改变了目前的数据中心中服务器、存储和网络相对独立的运行情况,将它们统一到单一架构和共享的网络服务中,系统运行效率可以获得突破性的提升。

目前,普通数据中心部署的服务器大多通过千兆以太网网络接口和独立光纤通道主机总线适配器(HBA)与网络相连。这些数据中心的生产虚拟机密度一般较低,只有不到10%的生产工作负载在虚拟机上运行。随着应用需求的扩展,客户将使用VMware ESX、Microsoft Hyper 或Xen 等服务器虚拟化技术来整合服务器,以降低使用成本。虚拟机密度的提高鼓励企业升级到万兆以太网,将其作为连接服务器的默认机制,这是因为单一服务器上的多个虚拟机会快速使一条千兆以太网链路饱和,而多条千兆以太网链路的经济性很低。

思科认为网络是一个新的平台,通过网络可以实现交互式的应用。进入数据中心3.0后,全新的理念让数据中心成为一个集中化的、提供应用服务的业务平台。虚拟化、绿色节能、网络服务以及智能控制等许多新技术、新概念越来越深刻地影响着数据中心的未来发展。这里需要特别指出的是,虚拟化的引入在初期仅体现在服务器端,而身处数据中心3.0时代,思科认为虚拟化已经融入到了整个数据中心的IT架构里面。通过虚拟化,企业可以更加有效地使用现有设备更快地进行扩展IT架构部署,进而实现自动化,这是数据中心3.0的最终目标。

为了更好地实现未来数据中心的虚拟化,思科还和EMC、VMware共同组成了VCE联盟,创造性地提出了Vblock架构。Vblock架构是一个高端配置,专为大规模和虚拟化应用而设计,它充分利用了思科的UCS、Nexus 1000v、MDS(多媒体定向交换机)以及EMC的Symmetrix V-Max 存储和VMware的vSphere 平台,帮助未来数据中心实现真正的虚拟化。

趋势二 扁平化

瞻博网络:向单层架构演进

作为思科公司的老对手,瞻博网络也认为,现在已经到了数据中心网络变革的时候。未来的网络将是开放的、可扩展的、简化的、安全的和自动化的,未来数据中心的网络思维应以智能型系统及开放式软件平台为基础,能应对爆炸式增长的个人及商务互联网服务。

在瞻博网络看来,传统的数据中心架构时代即将结束,云计算凭借其强大的优势,已经渐渐成为在公共网络和IT基础架构上提供应用和服务的一种新方法。可以预见,企业数据中心网络即将跨入云计算的时代。

为顺应这一趋势,瞻博网络在5月18日推出了一个全新的“3-2-1”数据中心网络架构。新推出的架构可以帮助客户简化其现有数据中心网络,即将原有的三层网络架构减少到现在的两层。 瞻博官方表示,今后会通过 “层云计划”,帮助企业实现单层网络结构。同时,瞻博认为在自动化、虚拟化和架构技术方面的重要创新可以帮助节省高达50%的运营时间,减少多达35%的数据中心网络资本性支出(CAPEX)。

瞻博提出的新网络架构,其实是将数据中心传统的核心层、汇聚层简化合并到一个层面,从而将传统的“核心层-汇聚层-接入层”网络模式,通过某种手段转变为“核心层-完成汇聚功能的接入层”模式。

据了解,瞻博网络的“3-2-1架构”不仅能够帮助客户简化数据中心网络,还能够改善IT和最终用户的体验并提高经济效益。现在,客户可以将整个交换层从他们的网络中消除,从而实现更低的延迟性和更高的性能。此外,用户在降低资源占用面积和耗电量的同时,还能简化管理并降低总拥有成本。而汇聚层是形成数据中心网络复杂性的主要原因,通过在接入层采用瞻博的网络集换(Virtual Chassis)结构技术,数据中心用户将来可以不再需要网络汇聚层。与传统的三层网络相比,它可以大幅度减少交换机之间的交互次数,从而减少数据传输的迟延,提升应用程序的性能。

瞻博网络执行副总裁兼架构和交换技术部总经理颜维伦表示:“传统数据网络本身就很复杂,并且它们经常迫使客户不得不在用户体验和经济效益之间做出妥协。我们正在提出一个帮助用户扁平化其网络的方法,能消除多层网络带来的高成本和复杂性。”

为了配合这一网络简化计划,瞻博网络将于近期对其EX4200交换机进行升级,新的EX4500交换机可支持多达48个10GB接口,同时还将增加对融合增强型以太网和以太网光纤通道的支持,未来产品还可以通过软件升级模式实现对网络集换架构技术的支持。

趋势三统一交换

H3C:让统一交换更高效

企业信息化建设逐渐展开,使得数据更加集中,传统的数据中心正面临着降低成本、提高效率、能源管理等重重挑战。由于传统数据中心在性能、架构上的逐渐滞后,以及Web2.0、移动3G等新技术带来的应用需求,集成统一架构、虚拟化、绿色等技术的新一代数据中心已成为了人们普遍接受的主流。

H3C网络安全产品线副总裁孙德和在H3C 2010年数据中心解决方案巡展北京站现场接受采访时表示,新一代数据中心的建设已经成为很多用户迫在眉睫的任务。新一代数据中心让资源动态分配,更大的网络吞吐量让业务响应更迅速,绿色的技术降低整体TCO,所有的益处都会让用户直接感触到。未来数据中心网络平台的发展方向将是标准化、虚拟化、一体化和智能化。融合的统一交换架构将有效支撑业务的前端访问、服务器高速互联和存储访问。

目前企业用户对新一代数据中心的主要需求体现在以下方面:首先,现有的数据中心基本上是基于比较低的标准进行建设的,这跟过去标准制定偏低有一定关系;其次,原来企业往往把数据中心建设工作看成是一个多种计算设备的集成工程,新一代数据中心则是把数据中心建设看成一个系统工程,是同时要综合考虑机电设施建设的系统工程;此外,带宽保障方面也是衡量下一代网络改造的重要指标。

现在以太网技术发展是以10倍速方式跃进的,当前的千兆接入、万兆骨干已是普遍现象,随着成本的持续下降,万兆技术也开始从网络的核心推进到网络边缘。

虽然目前只有极少的数据中心网络能实现这一理想的模式,但大部分数据中心可以通过简化网络结构实现数据中心的整合。为迎合市场和用户对新一代数据中心的热切期盼,H3C于去年推出了新一代数据中心解决方案,目标是在以太网和IP技术的基础上,实现IT基础网络架构的统一,以及安全策略的统一部署与管理。H3C基于统一交换架构的新一代数据中心解决方案可帮助企业用户构建起高性能的网络基础设施,可轻松应对数据中心的突发流量同时H3C创新性的技术第二代智能弹性架构(IRF2),大幅简化日常部署实施和运营管理。满足数据中心的高可靠性、高可用性和可维护的要求。这对于业务逐渐增多,数据流量不断增长的企业数据中心来说,显得尤为重要。

孙德和表示,在2009年H3C参与的数据中心网络建设项目中,绝大部分都属于新一代数据中心应用。其中既有中国工商银行、中国银行等金融行业,也有中石油、中石化、湖北电力等能源行业,又有北京国税、黑龙江国税等政府行业,还有华润集团、北车集团等大型企业,在超算领域和互联网行业也斩获颇丰。

趋势四 智能化

Radware:智能感知业务

随着新一轮IT技术的发展,数据中心架构的变化对下一代数据中心应用基础设施提出更多的要求,如可靠强大的业务驱动、适应性、面向服务、虚拟化、协作、绿色安全等,IT环境的日趋复杂已成为数据中心业务发展所面临的最大障碍。

要把企业原有的数据中心改建成新一代数据中心,通常会遇到三个问题:如何保证数据的虚拟化,如何实现服务的可用性;以及自动化的弹性扩展。而这些,我们都可以通过智能化的网络负载均衡来实现。目前有很多负载均衡设备商都开始全面启动业务智能数据中心战略,向用户提供量身定制的下一代数据中心应用基础架构解决方案,帮助用户积极面对当前复杂的IT环境,确保业务流程的高效运行和全面的投资保护。

以Radware公司为例,其所推出的业务智能数据中心战略的核心正是采用业务智能网络技术,借助一系列网络优化产品为用户专门设计定制IT解决方案,使其满足下一代数据中心在扩容、升级、优化等方面的所有要求。在实际应用中,Radware业务智能数据中心系列解决方案可以帮助用户降低成本、提高生产力并增强业务敏捷性。

特别是在收购北电的企业网业务之后,Radware在不到一年时间里,就推出了针对4～7层应用的交换机Alteon 4系列,该产品可以给数据中心网络提供必需的应用识别能力,以根据业务需求来有效衡量网络设备的服务与吞吐量水平。通过按需定制的基础架构平台,数据中心用户可以根据当前业务需求选择相应的带宽和应用服务,然后利用“pay-as-you-grow(按需扩展)”模式,在无需替换硬件设备,保持4～7层高性能水平的同时,扩展应用交付平台的容量和服务能力。

Radware CEO Roy曾对媒体表示,Radware正在帮助数据中心网络用户实现从“智能网络”到“智能业务”的转型。Radware正在努力将数据中心从目前基础虚拟化阶段,进一步推进到智能虚拟化阶段,并希望在虚拟化负载均衡方面取得突破。