數據中心三大應用架構滿足富媒體增長需求

Force10公司大中國區總經理 | 徐成達

單一規模或架構已不能滿足數據中心所有的業務需求，只有清晰掌握數據中心的任務和關鍵要求，網絡架構師才能優化其設計，交付最佳性能，這一點至關重要。

當終端用戶不斷對數據中心的性能提出更高要求時，企業都會覺得難以找出優化并拓展數據中心架構的最佳方法以應對與日俱增的負荷，滿足最終用戶對富媒體或者其他應用的需求。那么，針對數據中心不同類型的應用和架構，企業和運營商又該如何應對挑戰？

三種架構挑戰各不同

數據中心根據需求主要存在三種形式架構：企業數據中心、托管或IaaS數據中心、門戶網站或Web2.0數據中心。每種架構都是針對特定的業務模式而設計，同時，它們各自也擁有不同的運營目標和挑戰。正是由于數據中心類型不同，數據中心內部的一些要素也會呈現顯著的差異。首先，流量走勢差異，有的在數據中心內部（橫向流量），有的在客戶機與服務機之間（縱向流量），還有的屬于混合型，即橫向和縱向流量同時產生；其次，在核心交換機和柜頂(ToR)交換機的流量管理方面，對第二層（L2）或第三層（L3）的使用不同；第三，對存儲技術的采用不同；第四，服務器虛擬化程度不同；第五，數據中心的整體規模差異等。

正是由于數據中心類型的不同，企業在選擇網絡技術和設備時，也需要選擇不同的數據中心架構。一般來說，一個企業的數據中心需要支持客戶群的多種應用。在小型公司中，企業數據中心的服務器總量一般不超過200臺，相比之下，大型企業的數據中心服務器數量往往在千臺以上。

數據中心的多樣性

雖然大多數企業數據中心主要是針對公司內部IT應用和服務的優化而建立，但對于像石油/天然氣勘探、生物科技等垂直細分市場來說，IT是企業保持競爭力的戰略要素，他們需要將高性能集群計算(HPCC)整合進數據中心，用于完成具體的科學分析。除此之外，有些企業級數據中心是共有的，同時服務于多個客戶。在這種環境下，根據正在提供的不同應用，數據中心會出現橫向和縱向的混合流量。

目前，企業數據中心存在兩種主要趨勢：一個是服務器虛擬化的興起，這有利于資源的更有效利用；另一個是將基于以太網的局域網絡（LAN）和基于光纖通道的存儲域網絡（SAN）結合在一起的聚合式網絡迅猛發展。傳統上，企業數據中心對L2和L3層網絡服務的應用是混合在一起的，并且對虛擬機和非虛擬機的應用也是混合的。

門戶網企業或Web 2.0公司對網絡的需要則有著非常大的不同，這是因為其數據中心通常需要提供一些公開的在線服務，如搜索、游戲或社交網絡類似的用戶體驗。門戶類企業數據中心要持續滿足這樣特定的應用服務，最重要的就是要擴大數據中心的規模。由于用戶訪問的應用程序和內容來自不同的資源端，由此在數據中心產生的流量主要是“東-西”的橫向流量，并且流量主要是產生在柜頂（ToR）、群集或數據中心的任何地方。通常在非虛擬化環境中，門戶網在柜頂層（ToR）使用L2，在核心層使用L3，并且一般都依靠直接附屬存儲（在IP存儲有限的部署情況下）。

托管數據中心的規模也是多種多樣的，從由提供全球服務的幾十個分支數據中心組成的大規模數據中心到僅服務于幾十個客戶的小型數據中心。與應用程序的設計無關，這些數據中心是基于服務等級協議（SLA）為多個客戶提供不同層面的服務（IaaS），數據流量主要“南-北/縱向”流通的。這些數據中心的擴展主要是通過虛擬化的廣泛使用而實現的。因此，他們依賴于扁平化第二層（L2）網絡拓撲結構來實現虛擬機（VM）的遷移，而這時候往往會產生更多的“東-西/橫向”流量。這些數據中心滿足了iSCSI（互聯網小型計算機系統接口）、基于IP的NFS（網絡文件系統），以及其他基于IP存儲協議的存儲需求。

網絡互聯需求

虛擬化非常重要，因為它能夠提高資源利用率。然而，虛擬化也使得對網絡移動、網絡添加和網絡變更等管理愈加復雜。企業和托管數據中心對虛擬化的依賴極大地促進了對虛擬網絡管理簡化技術的需求，因此他們需要為網絡增加虛擬機可視、添加自動化配置和容量分配等功能，將虛擬網絡管理化繁為簡。領先的交換機制造商已經為此付出巨大努力，除此之外，標準制定等相關活動的重要性也將日益增加，例如邊緣虛擬橋接標準的制定，將有助于滿足服務器虛擬化對網絡提出的要求。

服務器虛擬化在企業和托管數據中心中的快速增長，還帶動了對扁平化第二層（L2）網絡拓撲結構的應用需求，該結構由柜頂層(ToR)和核心層構成。這種簡化了的雙層網絡架構不僅能夠提高網絡的正常運行時間，還能更好地適應虛擬機的流動性。相關標準的制定，如多鏈接透明互聯（TRILL）和虛擬專用局域網服務（VPLS），將為第二層網絡帶來更高的擴展性。

作為最大的也是最專業的數據中心類型之一，門戶網可以看作是推動數據中心網絡性能改善、帶寬增加和密度增大的一個主要因素。面對高級別的東-西/橫向流量和盡可能低應用延時網絡架構的需求，門戶網正從端到端層面促進對完全無阻塞、線速交換和低延時網絡的需求和應用。這也進一步推動了對扁平化雙層第二層(L2)網絡拓撲結構的應用需求，這一結構還具備足夠強大的緩沖性能，以便處理隨時隨處可能產生的脈沖應用引起的網絡流量高峰。

此外，門戶網也促進了線速40GbE和100GbE交換性能，可擴展至成百上千個線速10GbE端口性能的高性能、高密度數據中心核心平臺的需求增長。