警惕数据中心网络流量剧增

服务器和存储的虚拟化被广泛应用于今天的数据中心，为我们带来了更加灵活、高效、高可用的IT计算环境。但当众多的虚拟机在同一时刻承载大规模网络流量时，数据中心就会出现流量剧增（或峰值冲击）现象。

虚拟化带来流量变化

过去，由于物理服务器的利用率一般仅有10%~20%，因此，数据中心不曾出现网络流量剧增（或峰值冲击）现象。但随着虚拟化和云计算的应用，服务器的利用率可达50%~60%，且占用空间更少、集成度更高。因此，数据中心网络流量开始发生变化。

IDC 2010年全球服务器市场预测报告指出，目前虚拟服务器的增长率远远超过了物理服务器。一个拥有20台服务器的机架过去仅能支持20个应用，而现在每个虚拟服务器能支持4~10个应用，所以，现在一个机架就能实现对200个应用的支持。

当使用旧服务器时，一个机架上仅运行几十个应用程序就会导致网络流量剧增（峰值冲击）的发生，我们称之为“网络巨浪”。但如果采用较新的高密度服务器，一个机架内运行的应用程序在达到200多个时会造成流量容量的不匹配。当其中某个应用程序的绑定数据丢失后，这时需要重新进行数据传输，这就会在网络上产生更大的流量，这些流量可能会影响到其他应用程序。

与正常流量剧增状况相比，虽然这种重大的流量剧增（或峰值冲击）事件发生频率较低，但它们确实存在，而且出现时毫无征兆。正是由于导致这种状况的因素非常复杂，才使流量剧增变得不可预期。

云计算趋势正在推动网络流量模型不断发生变化，使应用程序越来越向少数几个数据中心集中，托管和门户公司正在管理庞大的数据中心，并提供过去由企业内部IT部门负责提供的计算服务。此外，企业内部IT部门也在发生转变，所拥有的数据中心规模有所扩大，企业内部IT部门越来越趋向集中化。伴随着少量大型数据中心的出现，网络正在承载越来越多的流量。由于虚拟化与云计算的迅速普及正改变着网络流量模型，IT部门管理者需要对其数据中心网络进行重新构建。

积极防范有新招

对于以上现象，数据中心如不积极采取预防性措施，可能会导致灾难性后果。流量突增(或峰值冲击)可能会持续数秒甚至是一两分钟，这会导致系统中断，其所产生的影响会以梯级状态呈现，并且可能会持续数小时。

目前，支持虚拟化数据中心的网络所经历的流量模型不同于以往。随着应用程序的增多，产生的网络流量也在增长，这种变化不仅仅是量的变化，并且流量的模型也有所不同。虽然不断增多的应用程序产生的流量不断增加，但是流量聚合的结果可能是流量波峰/波谷出现频率的降低，这是因为每个应用所产生的波峰与波谷会相互影响或抵消。然而，当多数应用在同一时刻产生突发网络流量时，大规模的流量突增（或峰值冲击）将会发生。此类大规模的流量冲击需要更高的服务器密度，并且可能会导致丢包现象，进而导致网络性能低下。

对于传统网络流量而言，丢失的数据包仅需简单地重新传输，只是网络运行速度会变慢。但对于存储网络而言，就拿iSCSI来说，数据包丢失后需要被重新传输的可能是含有大量数据的数据段，重新发送会增加网络的承载压力。随着服务器网络与存储网络流量融合趋势不断加强，iSCSI和光纤通道（FC）协议被广泛采用，这使预防数据丢包正变得至关重要。不幸的是，大部分现有的完整标准，如数据中心桥接，都是针对10G以太网的，而大部分的数据中心无论是服务器还是网络都依然运行在1G以太网上（尽管拥有多个1G的链接）。

当高度虚拟化的数据中心开始出现流量剧增迹象时，IT管理人员必须关注交换架构，以确保该架构能够胜任重大流量剧增的处理工作。不过，要设计出大规模流量冲击的临界点模型是需要付出昂贵代价的。

幸运的是，到目前为止，不可预测的高流量冲击频发的时代还尚未真正到来。目前，最具成本效益的方式是利用交换机来实现更多的缓存，以应对流量剧增问题。

一个典型的数据中心柜顶式（Top-of-Rack）交换机具有8MB~16MB的缓冲容量，如果超越了这个范围，将会发生数据包丢失现象。避免数据包丢失的传统方法有：

（1）寻找多种方式通过“操纵流量阀门”来控制流量，即通过辨别这些“破坏性”的应用程序，并“驯服”它们，或将这些应用转移到一个独立的网络/机架上；

（2）为问题网络配置更多的带宽，例如新增一个1G接口或把整个基础架构升级到10G；

（3）采用Cadillac方法，部署整合网络适配器和FCoE等功能的10G网络基础架构。

现在最新的、具有突破性意义的交换机已经面世了，它能够提供无阻塞的线速性能以及数千兆的缓存容量。每个端口会被配置特定的缓存容量，运行中如果超出该缓存容量值时，该端口会根据必要程度动态调用庞大的容量池内存库，从而最终确保缓存容量是可自我调节的，流量剧增只会简单地带来对更大的缓存容量池的调用。由于这种新型交换机可以提供1G的无阻塞线速性能，IT管理人员无需过早地将其基础设施升级到10G，以保护数据中心投资。

IT管理人员应该有计划地淘汰那些老旧的无法有效应对流量突增的交换机，并部署具有充足的、可动态调整缓存容量的交换机，以应对来自服务器与存储架构的任何需求。