【導讀】CSLC數(shù)據(jù)中心建設(shè)改造方案

　　

【正文】 ent is considered uncontrolled 當前在以太網(wǎng)上融合傳統(tǒng)局域網(wǎng)和存儲網(wǎng)絡(luò)唯一成熟技術(shù)標準是 Fiber Channel Over Ether 技術(shù)（ FCoE），它已在標準上給出了如何把存儲網(wǎng) (SAN)的數(shù)據(jù)幀封裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)進行轉(zhuǎn)發(fā)的相關(guān)技術(shù)協(xié)議。由于該項技術(shù)的簡單性、高效率、經(jīng)濟性，目前已經(jīng)形成相對 成熟的包括存儲廠商、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商、主機廠商、網(wǎng)卡廠商的生態(tài)鏈。具體的協(xié)議發(fā)布可參見 FCoE 的相關(guān) Web Sites。 ( ) 本次數(shù)據(jù)中心建設(shè)將 對 I/O 整合程度較高的部分直接實施 FCoE，而對其他部分服務(wù)器端口提供 FCoEReady 的基礎(chǔ)設(shè)施準備，并將在 以后 階段 逐步 完成基于 FCoE 技術(shù)的雙網(wǎng)融合 改造 。 . 高品質(zhì) 以太網(wǎng)技術(shù) 為保證一體化交換的實現(xiàn)， 統(tǒng)一交換必須提供高品質(zhì)的傳輸能力，區(qū)別于傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)，必須能夠?qū)崿F(xiàn)： （一） 高性能 、低延遲 在新一代的數(shù)據(jù)中心設(shè)計中，服務(wù)器的連接帶寬要傳輸存儲、內(nèi)存同步和數(shù)據(jù)等多個業(yè)務(wù)，而且后面要提到的虛擬化技術(shù)還需要服務(wù)器的計算向高密度小型服務(wù)器資源整合為一個大的計算資源池的方向發(fā)展，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)正成為連接各個服務(wù)器的 CPU、內(nèi)存等資源的公共通道，成為 “云計算機”的內(nèi)部總線 。因此萬兆以太網(wǎng)技術(shù)將成為服務(wù)器接入的主流帶寬，而正在發(fā)展中的 40G/100G 以太網(wǎng)也將在不久的將來成為服務(wù)器的接入選擇之一。因此，要保證我們今天采購的設(shè)備能有 5 年以上的生命周期，就必須考慮硬件的可擴展能力。這也就是說從投資保護和工程維護的角度出發(fā)，本期 我們需要服務(wù)器的接入設(shè)備具備全面的萬兆接入能力，并保證一定密度的交換能力， 只有這樣才能維持該設(shè)備 5 年的生命周期。 錯誤 !使用“開始”選項卡將 Heading 1 應(yīng)用于要在此處顯示的文字。 High Level Design 錯誤 !未知的文檔屬性名稱 14 錯誤 !未知的文檔屬性名稱 A printed copy of this document is considered uncontrolled 另外存儲網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)存復(fù)制等計算所要求的通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的遠程磁盤讀寫、內(nèi)存同步的性能需求，統(tǒng)一交換設(shè)備必須提供比傳統(tǒng)以太網(wǎng)設(shè)備低幾個數(shù)量級的端口間轉(zhuǎn)發(fā) 延遲 ，從數(shù)百納秒（ ns）到幾個微秒（ us）的級別， 這都是傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)無法實現(xiàn)的性能指標要求。 （二）不丟幀的以太網(wǎng) 傳統(tǒng)以太網(wǎng) 的 無連接、無保障的 Best Effort 傳輸行為 使得在傳輸中丟幀是很常見的現(xiàn)象 ，而這在存儲的遠程讀寫操作、高性能計算的進程通信、遠程訪存等是絕不允許的，這也是存儲網(wǎng)絡(luò)、高性能計算網(wǎng)絡(luò)尋求非以太網(wǎng)技術(shù)解決的主要原因。隨著硬件技術(shù)的高速發(fā)展，特別是思科、博科等同時掌握高端以太網(wǎng)交換和存儲交換技術(shù)的大 型網(wǎng)絡(luò)廠商的研發(fā)，使得統(tǒng)一交換技術(shù)得以在 以太網(wǎng)協(xié)議上實現(xiàn)只能在 SAN 和 InifiniBand網(wǎng)絡(luò)上才能獲得的服務(wù)品質(zhì) 。由于 高性能計算和存儲傳輸都需要極為苛刻的延遲可預(yù)測性，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中采用的 200ms 的大 Buffer 來改善丟包率的做法在數(shù)據(jù)中心是不現(xiàn)實的。統(tǒng)一交換技術(shù)采用了類似 SAN Switch的精細控制流量和智能 Buffer 技術(shù)來保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)的 無丟棄 。 舉例統(tǒng)一交換的典型無丟棄技術(shù) ： 基于優(yōu)先級 類別 的流控(Priority Flow Control) 通過基于 IEEE 類別通道的 PAUSE 功能來提供基于數(shù)據(jù)流類別的流量控制 帶寬管理 IEEE 標準定義基于 IEEE 流量類別的帶寬管理以及這些流量的優(yōu)先級別定義 擁塞管理 IEEE 標準定義如何管理網(wǎng)絡(luò)中的擁塞 (BCN/QCN) ? 基于優(yōu)先級類別的流控 在 DCB 的理念中是非常重要的一環(huán)，通過它和 擁塞管理 的相互合作，我們可以構(gòu)造出 “不丟包的以太網(wǎng)” 架構(gòu)；這對今天的我們來說，它的誘惑無疑是不可阻擋的。不丟包的以太網(wǎng)絡(luò)提供一個安全的平臺，它讓我們把一些以前無法安心放置到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的重要應(yīng)用能安心的應(yīng)用到這個 DCB 的數(shù)據(jù)平臺。 ? 帶寬管理 在 以太網(wǎng)絡(luò)中提供類似于類似幀中繼 (Frame Relay)的帶寬控制能力，它可以確保一些重要的業(yè)務(wù)應(yīng)用能獲得必須的網(wǎng)絡(luò)帶寬；同時保證網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬利用的最大化。 錯誤 !使用“開始”選項卡將 Heading 1 應(yīng)用于要在此處顯示的文字。 High Level Design 錯誤 !未知的文檔屬性名稱 15 錯誤 !未知的文檔屬性名稱 A printed copy of this document is considered uncontrolled ? 擁塞管理 可以提供在以太網(wǎng)絡(luò)中的各種擁塞發(fā)現(xiàn)和定位能力，這在非連接的網(wǎng)絡(luò)中無疑是一個巨大的挑戰(zhàn)；可以說在目前的所有非連接的網(wǎng)絡(luò)中，這是一個嶄新的應(yīng)用；目前的研究方向主要集中在后向擁塞管理 (BCN)和量化擁塞管理(QCN)這兩個方面。 以上無丟棄技術(shù)都被定義在 IEEE DCB 協(xié)議族中。 部署集中化 技術(shù) 各類網(wǎng)絡(luò)智能服務(wù)，比如安全訪問控制、安全檢測、協(xié)議分析、應(yīng)用優(yōu)化和負載均衡等 等是理所當然的 IT 資源的重要組成部分， 因此 資源整合 也 包括將這些 網(wǎng)絡(luò)智能服務(wù)無縫集成在基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi) 以便于虛擬化調(diào)度 。根據(jù) CSLC 具體需求 ， 本 期建設(shè)應(yīng)當考慮的須集成在基礎(chǔ)架構(gòu)內(nèi)的智能服務(wù)包括： ? 應(yīng)用服務(wù)優(yōu)化和負載均衡 ? 硬件化訪問控制（防火墻） ? 實時入侵監(jiān)測（ IDS/IPS） ? 網(wǎng)絡(luò)流量統(tǒng)計 ? 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析 ? CPU 抗攻擊保護 ? 遠程無人值守管理（ Lightsout Management）服務(wù) ? 嵌入式事件管理 EEM 服務(wù) 如前所述，傳統(tǒng)設(shè)計中由于擔心智能服務(wù)設(shè)施的性能而不得不 化整為零、 分散部署，這 將 導致這些服務(wù)資源 的利用將被 豎井化 ，如下圖所示是以防火墻為例的資源豎井，在接入層部署防火墻，雖然可以提高總防火墻吞吐容量，但資源卻被割裂在每個細小的豎井中，不僅服務(wù)器部署缺乏靈活性，而且不同豎井內(nèi)的資源無法跨區(qū)復(fù)用，當一個區(qū)域繁忙時， 其他空閑的區(qū)域的防火墻資源無法被借用，造成部署浪費 。如此多分散的防火墻也會造成管理上的復(fù)雜性。 錯誤 !使用“開始”選項卡將 Heading 1 應(yīng) 用于要在此處顯示的文字。 High Level Design 錯誤 !未知的文檔屬性名稱 16 錯誤 !未知的文檔屬性名稱 A printed copy of this document is considered uncontrolled 資源豎井 隨著硬件能力的提高，現(xiàn)在已經(jīng)有能力在數(shù)據(jù)中心做出數(shù)十 G 能力的防火墻，使得分散的防火墻部署可以集中化。集中化部署的最大優(yōu)勢是便于資源的集中調(diào)度和忙閑復(fù)用，而且通過虛擬化技術(shù)分配給不同區(qū)域用戶使用， 便于統(tǒng)一管理。當 需要增強性能時，只需在中心增加防火墻部署， 不用觸及各區(qū)域架構(gòu)，而整體都 會得到性能的提升 ，形成真正的資源池 。不僅各區(qū)域用戶使用可通過錯峰提高性能，而且 統(tǒng)一 管理 和策略一致性也能方便實現(xiàn)，并且在投入成本上也更便宜。如下圖所示。 錯誤 !使用“開始”選項卡將 Heading 1 應(yīng)用于要在此處顯示的文字。 High Level Design 錯誤 !未知的文檔屬性名稱 17 錯誤 !未知的文檔屬性名稱 A printed copy of this document is considered uncontrolled 資源池化 當前 CSLC 現(xiàn)有系統(tǒng)已經(jīng)部分采用這一的智能化集中部署的方式 （ VPN/信息交換平臺部分） ，在本期改造中我們可以進一步加強資 源池的總資源量，后面詳細設(shè)計中會有詳盡闡述。 虛擬化 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， 是云計算 架構(gòu)中 IT 資源池形成的關(guān)鍵 環(huán)節(jié)。 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 、保證全局服務(wù)策略一致性 的關(guān)鍵，同時也是為未來自動 化 資源 調(diào)用 和配置打下基礎(chǔ)。 在云計算架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心設(shè)計中，與 IT 資源相關(guān)的各個環(huán)節(jié)都應(yīng)當有合理的虛擬化設(shè)計，這包括： ? 應(yīng)用 /數(shù)據(jù)資源的虛擬化： 典型產(chǎn)品和技術(shù)包括 SOA，虛擬存儲、 VSAN、NPIV/NPV 等等； ? 主機計算（ 操作系統(tǒng)平臺）虛擬化： 典型產(chǎn)品和技術(shù)包括 VMware， MS HyperV， Citrix，??等等 ? 網(wǎng)絡(luò) 虛擬化 ： 包括虛擬網(wǎng)絡(luò)（ MPLS VPN、 VLAN） ， 虛擬 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（虛擬 交換機、虛擬路由器等），虛擬網(wǎng)絡(luò)智能服務(wù)（虛擬防火墻，虛擬負載均衡等等） 從 新一代數(shù)據(jù)中心 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 角度 需考慮如下虛擬化 技術(shù)： 除了需要充分利用傳統(tǒng)的虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如 VPN、 VLAN 等）對網(wǎng)絡(luò)作虛擬化以外，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自身的虛擬化則是新一代數(shù)據(jù)中心的 虛擬化 熱點技術(shù)。 設(shè)備虛擬化技術(shù)可將多個設(shè)備虛擬化為單臺邏輯設(shè)備（所謂多合一），也包括可將單臺設(shè)備虛擬化為多個獨立管理的邏輯設(shè)備（所謂一分多）。 靈活的設(shè)備虛擬化將網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)資源和物理單元解耦，使網(wǎng)絡(luò)徹底成為可自由配置的 IT 資源。 錯誤 !使用“開始”選項卡將 Heading 1 應(yīng)用于要在此處顯示的文字。 High Level Design 錯誤 !未知的文檔屬性名稱 18 錯誤 !未知的文檔屬性名稱 A printed copy of this document is considered uncontrolled 如圖為設(shè)備 二 合一的虛擬化 （也稱“虛擬交換系統(tǒng)”），該技術(shù)有如下優(yōu)勢： ? 單一管理界面： 雖然 有多臺物理設(shè)備，但 管理界面完全為單臺設(shè)備管理方式，管理和維護工作量 成倍減輕 ； ? 性能翻倍： 虛擬交換系統(tǒng)具備兩臺疊加的性能，與其它交換機通過跨物理機箱的雙千兆以太網(wǎng)或雙萬兆以太網(wǎng)捆綁技術(shù)，遠比依靠路由或生成樹的負載均衡更均勻，帶寬和核心吞吐量均做到真正的翻倍。 ? 協(xié)議簡單： 虛擬交換系統(tǒng)與其它設(shè)備間的動態(tài)路由協(xié)議完全是單臺設(shè)備與其它設(shè)備的協(xié)議關(guān)系，需維護的路由鄰居關(guān)系數(shù)以二次方根下降，在本系統(tǒng)中可達4～ 5 倍下降，工作量和部署難度大大降低；虛擬交換系統(tǒng)同時作為單臺設(shè)備參與生成樹計算關(guān)系，生成樹計算和維護量以二次方根下降，在本系統(tǒng)中可達4～ 5 倍下降，工作量和部署難度大大降低。 ? 冗余可靠： 虛擬交換系統(tǒng)形成虛 擬單機箱、物理雙引擎的跨機箱冗余引擎系統(tǒng)，下連接入交換機原來需要用動態(tài)路由或生成樹實現(xiàn)冗余切換的，在 虛擬交換系統(tǒng) 下全都可以用簡單的鏈路捆綁實現(xiàn)負載均衡和冗余，無論是鏈路還是引擎，冗余切換比傳統(tǒng)方式更加迅捷平滑，保持上層業(yè)務(wù)穩(wěn)定運行。以前兩個單引擎機箱的其中一臺更換引擎，一定會導致數(shù)據(jù)的丟失，而虛擬交換系統(tǒng)里任意一臺更換引擎，數(shù)據(jù)可以保證 0 丟失。 而對于 大 交換容量的設(shè)備也可通過一分多的虛擬化而實現(xiàn)將其分配給不同部門獨立使用，這樣不僅避免購買多個物理設(shè)備、節(jié)約成本，而且各虛擬設(shè)備可錯峰復(fù)用、提高設(shè)備利用率，用時 提取、用后資源退回，快速部署和撤除設(shè)備而無須變更網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，形成交換轉(zhuǎn)發(fā)資源池。 要實現(xiàn)真正的轉(zhuǎn)發(fā)資源池化，則一分多的虛擬化 技術(shù) 須區(qū)別于傳統(tǒng)的虛擬網(wǎng)絡(luò)的一 錯誤 !使用“開始”選項卡將 Heading 1 應(yīng)用于要在此處顯示的文字。 High Level Design 錯誤 !未知的文檔屬性名稱 19 錯誤 !未知的文檔屬性名稱 A printed copy of this document is considered uncontrolled 分多技術(shù)。主要不同在于 一臺 物理的 交換機 被 劃分 的 多個虛擬 子 交換機 必須 擁有獨立的配置 管理界面，獨立而完整的全套協(xié)議進程（包括獨立的 生成樹、路由、 SNMP、 VRRP等協(xié)議進程 ），而且還必須具備部分的獨立硬件資源分配，比如 內(nèi)存、 TCAM、硬件轉(zhuǎn)發(fā)表等等 。 如下圖所示（每個 VDC 就是一個虛擬子交換機）： 多合一和一分多的虛擬化相 配合， 實現(xiàn) 了 更加靈活的、與物理設(shè)備無關(guān)的跨平臺 網(wǎng)絡(luò) 資源分配 和調(diào)度 能力， 將網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)資源真正池化，成為云計算架構(gòu)中的 IT 資源池的重要組成部分， 為管理和運營自動化創(chuàng)造奠定基礎(chǔ) 。 面向云計算的數(shù)據(jù)中心在智能服務(wù)集中化部署的基礎(chǔ)上，應(yīng)能夠?qū)⑵浞?wù)虛擬化為多個獨立的邏輯設(shè)備，無論使用者在網(wǎng)絡(luò)的什么位置，都可得到屬于自己的在服務(wù)資源，這樣智能服務(wù)無須部署到接入層、也可為不同用戶組提供對應(yīng)的服務(wù)。 實現(xiàn)在 CSLC數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的智能服務(wù)應(yīng)包括防火墻、 IDS、負載均衡、協(xié)議分析等等，它們都應(yīng)當可被虛擬化。如同對一 分多設(shè)備虛擬化的要求一樣，智能服務(wù)設(shè)備的每個虛擬子設(shè)備也應(yīng)當具備獨立的配置管理界面、獨立的資源界定、甚至獨立的協(xié)議進程。 整合以及設(shè)備虛擬化的基礎(chǔ)之上， 云數(shù)據(jù)中心 要求 每個 虛擬化的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 區(qū)都有自己的業(yè)務(wù)服務(wù)設(shè)施， 比如自己的 防火墻、 IDS、負載均衡