第1章 總述

　　為進一步推進信息化建設(shè)，以信息化推動業(yè)務(wù)工作的改革與發(fā)展，需要建設(shè)的新一代綠色高效能數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。

　　1.1 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求

　　1.1.1 傳統(tǒng)架構(gòu)存在的問題

　　現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)采用傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建，隨著各類業(yè)務(wù)應(yīng)用對IT需求的深入發(fā)展，業(yè)務(wù)部門對資源的需求正以幾何級數(shù)增長，傳統(tǒng)的IT基礎(chǔ)架構(gòu)方式給管理員和未來業(yè)務(wù)的擴展帶來巨大挑戰(zhàn)。具體而言存在如下問題：

　　*維護管理難：在傳統(tǒng)構(gòu)架的網(wǎng)絡(luò)中進行業(yè)務(wù)擴容、遷移或增加新的服務(wù)功能越來越困難，每一次變更都將牽涉相互關(guān)聯(lián)的、不同時期按不同初衷建設(shè)的多種物理設(shè)施，涉及多個不同領(lǐng)域、不同服務(wù)方向，工作繁瑣、維護困難，而且容易出現(xiàn)漏洞和差錯。比如數(shù)據(jù)中心新增加一個業(yè)務(wù)類型，需要調(diào)整新的應(yīng)用訪問控制需求，此時管理員不僅要了解新業(yè)務(wù)的邏輯訪問策略，還要精通物理的防火墻實體的部署、連接、安裝，要考慮是增加新的防火墻端口、還是需要添置新的防火墻設(shè)備，要考慮如何以及何處接入，有沒有相應(yīng)的接口，如何跳線，以及隨之而來的VLAN、路由等等，如果網(wǎng)絡(luò)中還有諸如地址轉(zhuǎn)換、7層交換等等服務(wù)與之相關(guān)聯(lián)，那將是非常繁雜的任務(wù)。當(dāng)這樣的IT資源需求在短期內(nèi)累積，將極易在使得系統(tǒng)維護的質(zhì)量和穩(wěn)定性下降，同時反過來減慢新業(yè)務(wù)的部署，進而阻礙公司業(yè)務(wù)的推進和發(fā)展。

　　*資源利用率低：傳統(tǒng)架構(gòu)方式對底層資源的投入與在上層業(yè)務(wù)所收到的效果很難得到同比發(fā)展，最普遍的現(xiàn)象就是忙的設(shè)備不堪重負(fù)，閑的設(shè)備資源儲備過多，二者相互之間又無法借用和共用。這是由于對底層網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是以功能單元為中心進行建設(shè)的，并不考慮上層業(yè)務(wù)對底層資源調(diào)用的優(yōu)化，這使得對網(wǎng)絡(luò)的投入往往無法取得同樣的業(yè)務(wù)應(yīng)用效果的改善，反而浪費了較多的資源和維護成本。

　　*服務(wù)策略不一致：傳統(tǒng)架構(gòu)最嚴(yán)重的問題是這種以孤立的設(shè)備功能為中心的設(shè)計思路無法真正從整個系統(tǒng)角度制訂統(tǒng)一的服務(wù)策略，比如安全策略、高可用性策略、業(yè)務(wù)優(yōu)化策略等等，造成跨平臺策略的不一致性，從而難以將所投入的產(chǎn)品能力形成合力為上層業(yè)務(wù)提供強大的服務(wù)支撐。

　　因此，按傳統(tǒng)底層基礎(chǔ)設(shè)施所提供的服務(wù)能力已無法適應(yīng)當(dāng)前業(yè)務(wù)急劇擴展所需的資源要求，本次數(shù)據(jù)中心建設(shè)必須從根本上改變傳統(tǒng)思路，遵照一種嶄新的體系結(jié)構(gòu)思路來構(gòu)造新的數(shù)據(jù)中心IT基礎(chǔ)架構(gòu)。

　　1.1.2 數(shù)據(jù)中心目標(biāo)架構(gòu)

　　面向服務(wù)的設(shè)計思想已經(jīng)成為Web2.0下解決來自業(yè)務(wù)變更、業(yè)務(wù)急劇發(fā)展所帶來的資源和成本壓力的最佳途徑。從業(yè)務(wù)層面上主流的IT廠商如IBM、BEA等就提出了摒棄傳統(tǒng)的“面向組件(Component)”的開發(fā)方式，而轉(zhuǎn)向“面向服務(wù)”的開發(fā)方式，即應(yīng)用軟件應(yīng)當(dāng)看起來是由相互獨立、松耦合的服務(wù)構(gòu)成，而不是對接口要求嚴(yán)格、變更復(fù)雜、復(fù)用性差的緊耦合組件構(gòu)成，這樣可以以最小的變動、最佳的需求溝通方式來適應(yīng)不斷變化的業(yè)務(wù)需求增長。鑒于此，數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)應(yīng)用正在朝“面向服務(wù)的架構(gòu)Service Oriented Architecture(SOA)”轉(zhuǎn)型。與業(yè)務(wù)的SOA相適應(yīng)，提出支撐業(yè)務(wù)運行的底層基礎(chǔ)設(shè)施也應(yīng)當(dāng)向“面向服務(wù)”的設(shè)計思想轉(zhuǎn)變，構(gòu)造“面向服務(wù)的數(shù)據(jù)中心”(Service Oriented Data Center，SODC)。

　　傳統(tǒng)組網(wǎng)觀念是根據(jù)功能需求的變化實現(xiàn)對應(yīng)的硬件功能盒子堆砌而構(gòu)建企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的，這非常類似于傳統(tǒng)軟件開發(fā)的組件堆砌，被已經(jīng)證明為是一種較低效率的資源調(diào)用方式，而如果能夠?qū)⒄麄€網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建看成是由封裝完好、相互耦合松散、但能夠被標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一調(diào)度的“服務(wù)”組成，那么業(yè)務(wù)層面的變更、物理資源的復(fù)用都將是輕而易舉的事情。SODC就是要求當(dāng)SOA架構(gòu)下業(yè)務(wù)的變更，導(dǎo)致軟件部分的服務(wù)模塊的組合變化時，松耦合的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)也能根據(jù)應(yīng)用的變化自動實現(xiàn)重組以適配業(yè)務(wù)變更所帶來的資源要求的變化，而盡可能少的減少復(fù)雜硬件的相關(guān)性，從運行維護、資源復(fù)用效率和策略一致性上徹底解決傳統(tǒng)設(shè)計帶來的頑疾。

　　具體而言SODC應(yīng)形成這樣的資源調(diào)用方式：底層資源對于上層應(yīng)用就象由服務(wù)構(gòu)成的“資源池”，需要什么服務(wù)就自動的會由網(wǎng)絡(luò)調(diào)用相關(guān)物理資源來實現(xiàn)，管理員和業(yè)務(wù)用戶不需要或幾乎可以看不見物理設(shè)備的相互架構(gòu)關(guān)系以及具體存在方式。SODC的框架原型應(yīng)如下所示：

　　在圖中，隔在物理架構(gòu)和用戶之間的“交互服務(wù)層”實現(xiàn)了向上提供服務(wù)、向下屏蔽復(fù)雜的物理結(jié)構(gòu)的作用，使得網(wǎng)絡(luò)使用者看到的網(wǎng)絡(luò)不是由復(fù)雜的基礎(chǔ)物理功能實體構(gòu)成的，而是一個個智能服務(wù)——安全服務(wù)、移動服務(wù)、計算服務(wù)、存儲服務(wù)……等等，至于這些服務(wù)是由哪些實際存在的物理資源所提供，管理員和上層業(yè)務(wù)都無需關(guān)心，交互服務(wù)層解決了一切資源的調(diào)度和高效復(fù)用問題。

　　SODC和SOA構(gòu)成的數(shù)據(jù)中心IT架構(gòu)必將是整個數(shù)據(jù)中心未來發(fā)展的趨勢，雖然實現(xiàn)真正理想的SODC和SOA融合的架構(gòu)將是一個長期的歷程，但在向該融合框架邁進的每一步實際上都將會形成對網(wǎng)絡(luò)靈活性、網(wǎng)絡(luò)維護、資源利用效率、投資效益等等方面的巨大改善。因此本次數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，要求盡可能的遵循如上所述的新一代面向服務(wù)的數(shù)據(jù)中心設(shè)計框架。

　　1.2 數(shù)據(jù)中心設(shè)計目標(biāo)

　　在基于SODC的設(shè)計框架下，新一代數(shù)據(jù)中心應(yīng)實現(xiàn)如下設(shè)計目標(biāo)：

　　*簡化管理：使上層業(yè)務(wù)的變更作用于物理設(shè)施的復(fù)雜度降低，能夠最低限度的減少了物理資源的直接調(diào)度，使維護管理的難度和成本大大降低。

　　*高效復(fù)用：使得物理資源可以按需調(diào)度，物理資源得以最大限度的重用，減少建設(shè)成本，提高使用效率。即能夠?qū)崿F(xiàn)總硬件資源占用量降低了，而每個業(yè)務(wù)得到的服務(wù)反而更有充分的資源保證了。

　　*策略一致：降低具體設(shè)備個體的策略復(fù)雜性，最大程度的在設(shè)備層面以上建立統(tǒng)一、抽象的服務(wù)，每一個被充分抽象的服務(wù)都按找上層調(diào)用的目標(biāo)進行統(tǒng)一的規(guī)范和策略化，這樣整個IT將可以達到理想的服務(wù)規(guī)則和策略的一致性。

　　1.3 數(shù)據(jù)中心技術(shù)需求

　　SODC架構(gòu)是一種資源調(diào)度的全新方式，資源被調(diào)用方式是面向服務(wù)而非象以前一樣面向復(fù)雜的物理底層設(shè)施進行設(shè)計的，而其中交互服務(wù)層是基于服務(wù)調(diào)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。交互服務(wù)層的形成是由網(wǎng)絡(luò)智能化進一步發(fā)展而實現(xiàn)的，它是底層的物理網(wǎng)絡(luò)通過其內(nèi)在的智能服務(wù)功能，使得其上的業(yè)務(wù)層面看不到底層復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，不用關(guān)心資源的物理調(diào)度，從而最大化的實現(xiàn)資源的共享和復(fù)用。要形成SODC要求的交互服務(wù)層，必須對網(wǎng)絡(luò)提出以下要求：

　　1.3.1 整合能力

　　SODC要求將數(shù)據(jù)中心所需的各種資源實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的整合，這是后續(xù)上層業(yè)務(wù)能看到底層網(wǎng)絡(luò)提供各類SODC服務(wù)的基礎(chǔ)。整合的概念不是簡單的功能增多，雖然整合化的一個體現(xiàn)是很多獨立設(shè)備的功能被以特殊硬件的方式整合到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，但其真正的核心思想是將資源盡可能集中化以便于跨平臺的調(diào)用，而物理存在方式則可自由的根據(jù)需要而定。

　　數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)所必須提供的資源包括：

　　*智能業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)所必須的智能功能，比如服務(wù)質(zhì)量保證、安全訪問控制、設(shè)備智能管理等等;

　　*數(shù)據(jù)中心的三大資源網(wǎng)絡(luò)：高性能計算網(wǎng)絡(luò);存儲交換網(wǎng)絡(luò);數(shù)據(jù)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。

　　這兩類資源的整合將是檢驗新一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)SODC能力的重要標(biāo)準(zhǔn)。

　　1.3.2 虛擬化能力

　　虛擬化其實就是把已整合的資源以一種與物理位置、物理存在、物理狀態(tài)等無關(guān)的方式進行調(diào)用，是從物理資源到服務(wù)形態(tài)的質(zhì)變過程。虛擬化是實現(xiàn)物理資源復(fù)用、降低管理維護復(fù)雜度、提高設(shè)備利用率的關(guān)鍵，同時也是為未來自動實現(xiàn)資源協(xié)調(diào)和配置打下基礎(chǔ)。

　　新一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)要求能夠提供多種方式的虛擬化能力，不僅僅是傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)虛擬化(比如VLAN、VPN等)，還必須做到：

　　*交換虛擬化

　　*智能服務(wù)虛擬化

　　*服務(wù)器虛擬化

　　1.3.3 自動化能力

　　自動化是SODC架構(gòu)中上層自動優(yōu)化的實現(xiàn)服務(wù)調(diào)用必須條件。在高度整合化和虛擬化的基礎(chǔ)上，服務(wù)的部署完全不需要物理上的動作，資源在虛擬化平臺上可以與物理設(shè)施無關(guān)的進行分配和整合，這樣我們只需要將一定的業(yè)務(wù)策略輸入給智能網(wǎng)絡(luò)的策略服務(wù)器，一切的工作都可以按系統(tǒng)自身最優(yōu)化的方式進行計算、評估、決策和調(diào)配實現(xiàn)。

　　這部分需要做到兩方面的自動化：

　　*網(wǎng)絡(luò)管理的自動化

　　*業(yè)務(wù)部署的自動化

　　1.3.4 綠色數(shù)據(jù)中心要求

　　當(dāng)前的能源日趨緊張，能源的價格也飛揚直上;綠地(Green Field)是我們每個人都關(guān)心的議題。如何最大限度的利用能源、降低功耗，以最有效率方式實現(xiàn)高性能、高穩(wěn)定性的服務(wù)是新一代的數(shù)據(jù)中心必須考慮的問題。