传统数据中心向云计算数据中心升级的方案

传统数据中心传统数据中心 向云计算数据中心升级的方案向云计算数据中心升级的方案 胡经国胡经国 本文作者的话本文作者的话 本文是根据有关文献和资料编写的漫话云计算系列文稿之一。现作为 云计算学习笔录，奉献给云计算业外读者，作为进一步学习和研究的参考。希 望能够得到大家的指教和喜欢 下面是正文下面是正文 一、引言一、引言 云计算是近年来发展最快的互联网技术，被称为第四次 IT 革命。IT 应用 服务将建立在云计算架构之上。作为云计算核心的基础设施，数据中心在网络 中所扮演的角色将更加重要。云计算数据中心正在逐渐取代传统数据中心，并 成为互联网业务和流量的主要源头。 在中国，工信部电信研究院发布的2014 年云计算白皮书显示，中国公 共云服务市场仍处于低总量、高增长的产业初期阶段。2013 年，中国公共云服 务市场规模已达 47.6 亿人民币，增速达 36，远高于全球平均水平。 云计算市场的旺盛需求带动了IDC 产业的高速增长。对于通信运营商而 言，IDC 业务正逐渐成为其业务收入增长的新的重要源动力。在 2005-2012 年 间，中国 IDC 市场规模增长了 6 倍；而且预计未来 5 年，仍将保持 25.5的年 均增长率。 为了把握这一机遇，中国电信和中国联通先后成立了专门运营云计算业务 的云计算公司。中国移动在多个省市开展了云计算相关业务。可以预见，云计 算业务将成为运营商未来业务增长和竞争的主要热点之一。 链接链接IDCIDC IDC（Internet Data Center，互联网数据中心），是指基于 Internet 网络，为 集中式收集、存储、处理和发送数据的设备提供运行维护的设施基地，并提供 相关的服务。 IDC 提供的主要业务包括主机托管（机位、机架、机房出租）、资源出 租（如虚拟主机业务、数据存储服务）、系统维护（系统配置、数据备份、故 障排除服务）、管理服务（如带宽管理、流量分析、负载均衡、入侵检测、系 统漏洞诊断）以及其他支撑、运行服务等。 1 二、传统数据中心组网现状及存在问题二、传统数据中心组网现状及存在问题 中国国内主要运营商在全国已建有数百个数据中心，年收入达上百亿元。 但是，这些数据中心大多是从数据机房演变而来的，主要提供机架出租和主机 托管等附加值较低的业务。与业界领先者相比，运营商 IDC 存在以下问题 1 1、组网技术落后、组网技术落后 扩展性受限扩展性受限 虚拟机的大规模使用是云计算数据中心区别于传统数据中心的一个最主要 的特点。由于虚拟机迁移要求，迁移前后的网络要属于同一个二层网络。因 此，新一代的数据中心组网技术，都专注于构建数据中心内部的大二层网络。 然而，在现有传统数据中心的网络拓扑中，运营商只负责提供接入层以上 的设备。租户需要通过自备的网络设备汇接其所有服务器；然后再通过配置静 态路由，将流量导入接入层交换机。在路由协议配置上，接入交换机为二三层 网络分界线，接入层以上的设备运行三层网络协议，包括 OSPF 和 BGP。在这 种方式下，二层网络被限制在网络边缘。整个数据中心分割成相互独立的多个 烟囱式的业务网络，极大地限制了虚拟机迁移的范围和用户网络的扩展性。 同时，由于各业务网络彼此隔离、无法复用，降低了网络资源（如接入 带宽和端口资源等）的利用效率。 链接链接OSPFOSPF OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先），是一个内部网关 协议（Interior Gateway Protocol，IGP），用于在单一 自治系统（ Autonomous System，AS）内决策路由。它是对链路状态路由协议的一种实现，隶属 内部网 关协议（IGP），故而运作于自治系统内部。 链接链接BGPBGP BGP（边界网关协议），是运行于 TCP（Transmission Control Protocol ，传 输控制协议）上的一种自治系统的路由协议。BGP 是唯一一个用来处理像因特 网大小的网络协议，也是唯一能够妥善处理好不相关 路由域间的多路连接的协 议。 2 2、运营模式粗放、运营模式粗放 业务开通速度慢业务开通速度慢 业界领先的互联网公司已为客户提供 PaaS，SaaS 等云服务。对用户技术要 求低；而且业务开通仅需几分钟。 然而，传统数据中心机房，目前还多数以提供机房、机架出租等低附加值 业务服务为主。用户开通新业务需要通过提交申请、网络划分、逐台设备配置 等繁琐的步骤，平均业务开通时间通常要几周甚至几个月。 3 3、高端资源不足、高端资源不足 低端资源无法整合低端资源无法整合 2 作为互联网行业的基础服务体系，数据中心正在向大规模、集群化方向发 展。若干互联网公司新建的数据中心都已拥有上万台物理服务器。 中国国内调研数据显示，2012 年，被调查 IDC 服务商机房拥有服务器数量 在 5000 台以上，所占比例与 2011 年没有多大变化；被调查 IDC 服务商机房拥 有服务器数量在 1000～3000 台的所占比例下降到 23。这说明这两年，在行业 重组整合中，较小的 IDC 服务商已经被重组或者被淘汰。 而且，运营商现有的 IDC 机房中，五星级、四星级机房仅占 20左右。这 无疑难以满足用户对资源需求的增长趋势，不适于未来 IDC 业务的长期发展。 同时，由于设备和组网技术的限制，无法将多个数据中心资源整合在同一个二 层网络中形成一个逻辑资源池。这样，当面对网络资源需求较大的用户时，一 方面各机房都无力单独满足用户的使用规模需求；另一方面存在大量资源被闲 置、浪费的矛盾现象。 4 4、资源利用率不均、资源利用率不均 分布不合理分布不合理 由于不同种类的业务对网络延迟的要求不同，因而不同用户对 IDC 机房地 理位置的敏感度也存在差异。例如，提供页面访问业务的用户，对机房位置的 要求不太敏感；而金融和政府用户则大多要求部署在一、二线城市；而中小用 户则要求就近部署在本地。 目前，运营商在一线城市机房的机架利用率和出口带宽利用率，也基本饱 和。而三、四线城市机房的机架和带宽利用率，尚有可利用空间。但是，由于 不支持虚拟化功能和统一的管理调度平台，使得无法通过业务调度的方式来实 现对现有网络资源的整合。 5 5、缺乏协作机制、缺乏协作机制 难以发挥资源优势难以发挥资源优势 在运营商不同等级的数据中心之间，缺乏协同工作机制与热点流量推送机 制；与若干公司的数据中心互联模式相比，用户体验上还有差距。 6 6、对数据中心网络的更高要求、对数据中心网络的更高要求 随着云计算、移动互联网和服务器虚拟化的大规模使用，对数据中心网络 提出了更高的要求 ⑴、无阻塞网络，并且具备近似无限的高扩展性。 ⑵、能够感知虚拟机，并且支持虚拟机在单数据中心内部和多数据中心之 间的漂移，并保证相关网络策略随之迁移。 ⑶、支持多业务、多租户。能在同一物理网络上，根据业务需求自由构建 业务网络，并且保证网络安全性。 ⑷、网络统一运维，高度自动化、智能化管理。 以上这些需求是传统数据中心网络难以实现的。为了满足上述需求，业界 主流厂家推出了一系列新的技术解决方案。但是，这些技术都需要新的网络硬 件，即