云计算将如何影响网络基础架构
来源:CBSi中国 更新时间:2014-01-16
 
适应云计算的关键是要提供高弹性、高扩展性、易管理和开放的网络,未来理想的云计算网络架构应是一个无阻塞、可自愈、即插即用的黑盒网络平台,它可持续演进,并能提供开放的网络业务。
    2005年Jeffery发布Mapreduce全新计算架构文章,2006年亚马逊推出EC2业务,随后Google首次推出云计算概念,到2009年,云计算被主流分析机构认为是战略IT技术之首。云计算成为未来业务提供模式也得到广泛的认同,围绕着云计算的许多新技术创新以及新模式,不断推动云计算从试点和构想阶段,进入到优化和实用阶段。在该阶段,云计算的网络基础架构如何结合新的趋势,更好地支撑云计算从试点到实用阶段的转型,显得尤为关键。
  云计算趋势:持续整合与优化IT架构,向云计算迁移
  近几年来, 各企业和政府机构都在持续整合和优化其IT架构,目前效果开始显现。以IBM为例,其已将200多个数据中心整合为12个,并利用虚拟化进一步整合资源,减少了93%的软件license费用,通过数据中心和IT架构的整合为IBM带来了41亿美元的效益。再如华为,一直在推动虚拟化以及桌面云的应用,到目前为止已有几百台服务器实施了虚拟化,有效提高了业务提供的可靠性;其上海研究所1万多台PC桌面云的成功应用开始向其它研究所推广,深圳、北京、西安 等都规模部署桌面云,有效提高了员工的工作效率,节约了公司的信息化成本。
  与此同时,企业也在积极将其IT业务逐步向云计算平台迁移。根据IDC的报告,2011年有80%的企业应用是在云平台上开发的,到2014年,将有30%的企业应用费用花在云计算供应的业务上。
  影响:由于整合以及虚拟化应用使服务器的密度以及利用率提升,云计算网络将对设备性能和端口密度提出较高要求。
  云计算业务流量和大数据快速增长
  预计2015年将有150亿个终端和超过30亿用户接入互联网,全球数据中心IP流量年平均增长率为33%;同时2016年数据将增长到 4.8ZB。互联网业务爆发式发展,尤其是社交网络、电子商务等快速发展以及移动终端的智能化,推动互联网数字化信息的快速增长,同时企业信息化进程和物联网的兴起也正在推动企业信息的爆发。据IDC预计,2011年全球的信息总量达到1.8ZB,下一个10年,全球存储数据的服务器数量将增加10倍,有 待管理的数据量将增加50倍。
  这些猛增的大数据以非结构化数据为主,将成为企业的战略资产,如何低成本有效维护这些数据,以及从数据中发现新的商业机会,成为企业面临的新问题。以银行为例,每年积累的个人、公司的账户交易和流水信息在逐年增加,而这些数据也是企业的重要资产,企业需要低成本地维护好大量的历史账户信息。目前,部分银行开始采用低成本的Hadoop计算存储架构来处理和维护这些信息,取得了良好经济效果,有效地节约了成本。
  影响:云计算业务流量的激增,带来了对高性能网络的需求;与此同时,面对数量巨大的大数据处理,业务模式也发生了变化,尤其是Hadoop的低成本软件架构,从评估来看, 该种业务架构将更依赖于网络的带宽、可靠性、适当缓存以及信令优先级保证等因素。
  服务器正在经历由GE向10GE转变的变革期
  2012年3月,占x86服务器市场70%~80%份额的英特尔公司发布了以新一代至强E5处理器为核心的平台。这是一个为云计算而生的服务器平台,带来了包括处理器、芯片组、主板设计和外围扩展在内的全方位解决方案。该服务器采用低功耗和模块化的10GE以太网LOM设备,即主板直接出 10GBase-T接口,这样使得服务器在具有更强大的处理能力的同时,也提供更快的互连和更高速的IO,突破了GE时代低速IO的诸多限制,这也将开启 10GE服务器时代。
  据IDC预计, 数据中心端口将在2012-2014年之间实现GE与10GE端口数量之间的交叉,即10GE端口数量超过GE端口数量。随着10GE服务器的推出和成熟商用,云计算数据中心也将进一步提升其计算能力和性能,以实现数据快速和高效的处理。
  计算时代关注开放的生态链
  云计算涉及到云应用、云管理平台、虚拟化平台、分布式存储架构、中间件、服务器、网络、存储等诸多环节,提供端到端解决方案是非常困难的事情,云计算的开放主要通过平台的开源和对外的接口开放,来实现集成与被集成。
  随着云计算推进, S D N(Software Defined Network, 软件定义网络)也正在被热炒,目前虽然还未有定论,但基本上有两个共识:第一是集中控制,这里控制可以是狭义的控制和转发分离,也可以是针对部分业务的集中控制;第二是网络的开放和可编程,即将网络能力进一步开放出来。
  影响:针对网络而言SDN是一个非常好的例子。云计算的网络一方面把网络的能力进一步开放出来,另一方面就是更好地让其他厂商集成自己,并融入到云计算的产业链,为客户提供完善的云计算解决方案。
  云计算趋势对网络的影响
  从以上趋势:如云计算的整合与优化、业务与数据增长、10GE时代到来以及开放等,可以看出业务的不断变革也推动网络的不断变化。
  从网络本身来看,随着云计算趋势的推动,以往以园区交换机构建的数据中心网络已经不能适应云计算的发展,因此近两年来,各个厂商也在不断推出自己定义的数据中心交换机,虽然大家的定义是不同的,但有一点比较清晰就是支撑云计算。由此可见,云计算正深远影响着网络的变革,从以上分析可归纳出几个关键影响和需求。
    1) 推动网络的弹性提升。
  网络的弹性主要有三个方面:一方面是针对计算性能的,如服务器部署的密度,10GE网卡快速增长,服务器虚拟化使服务器性能提升,网络的性能也应该是有弹性的,既可支持高密GE服务器接入,也能支持高密10GE服务器接入,并具有良好的性能可演进性;另一方面是虚拟机迁移应用,针对虚拟机相应的网络相关配置,也需要动态迁移而无需人工参与,从而实现网络配置的弹性;最后就是针对多租户的逻辑网络资源快速部署,更好地配合计算资源的灵活供应。因此网络的弹性对于支撑云计算是至关重要的。
    2) 需要简化网络管理运维。
  云计算数据中心的规模越来越大,且新技术应用(如大二层网络)需要提供丰富的运维手段和工具,以简化网络运维管理;同时,随着云计算资源的快速部署,网络资源也需要自动地快速部署,实现云计算业务的快速供应;最后,服务器虚拟化给网络带来的最大改变就是vSwITch,即虚拟网络,目前与物理网络的管理是割裂的,如何把物理网络和虚拟网络统一管理起来,也是简化网络管理的关键。
    3) 需要开放的网络。
  云计算网络本质是一个连通的平台,所以开放的网络是非常关键的。首先,作为云计算一种资源的网络,应该为云计算平台所管理,即网络能开放给云计算平台,被其管理和自动化部署;其次,随着服务器虚拟化的应用,网络需要与虚拟化平台更好地结合;最后,网络应该提供开放的平台,根据云计算业务需 要增删网络增值业务。通过网络的开放性与云计算、虚拟化平台等很好地融合,形成完整的高效低成本的云计算解决方案,显得尤为关键。
  对未来云计算网络架构的几点思考
  弹性网络、易管理网络和开放的网络,这3个需求的提出是适应未来云计算的支撑关键。面对云算的新变化和趋势,许多厂商提出了自己的思路和方案,其中比较典型的有两个:一是把网络看做一台完整设备,即一个核心和多个拉远的线卡,提供高性能、完全的流量负载均衡和真正集中管理控制的网络平台,最新实现由于技术问题无法克服,不得不退而求其次,放弃理想平台的部分思路;另一个是重新定义网络转发架构,并完全开放网络的能力。从当前来看,这两种方式都存在致命的缺陷,并增加了网络的复杂度。
  理想的云计算网络架构如下,假定数据中心网络是一个黑盒,首先它应:无阻塞,保证点到点之间性能是等同的;可自愈,无需任何外部部件参与,网络可以提供和保持基本连通能力;即插即用,任意网络部件插入即可使用。这样的网络就是基本网络和连接的平台,提供一个物理的网络连接的服务。
  其次,它是一个持续演进的弹性平台,应具有:性能可演进,满足10GE服务器以及未来40/100GE的服务器接入;业务可演进性,例如,未来演进到IPv6网络是否需要网络整体升级,再如FCoE的整网融合是否可以平滑演进。
  最后,它是开放的。一方面是网络能力的开放,根据业务需求把网络的能力开放给上层应用和业务;另一方面网络能与其他云计算厂商快速集成,形成特色云计算解决方案。
  综上所述,云计算仍处于变革期,从热炒到试点再到实用,在这个过程中企业在整合业务的同时,也应思考如何迁移到云计算平台上,如何更加有效地降低成本、提升效率是其中的关键。面对云计算的变革期,网络需要具备高弹性、高扩展性、易管理和开放性。整体来看,未来云计算网络将是一个无阻塞、可自愈、即插即用的黑盒网络平台,可持续演进,并提供开放的网络业务,以适应快速变化的云计算业务需求。