康大厨第三讲 | 莫道前路难，传统数据中心的完美逆袭
文/张振华 康鹏
康大厨又上菜啦！
此次康大厨暂别OpenStack，给大家带来新菜：传统数据中心。听这“菜名”，似乎与通信网络技术高速发展的现代社会不是很搭呢~那么，就搬个小板凳，听康大厨讲讲传统数据中心的完美逆袭之路吧！
康大厨私人课堂今日第三讲，每周一期，期期不落，总有一款适合你~
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数据中心是承载企业的关键业务系统最重要的IT基础设施， 是企业核心数据管理中心。随着企业信息化建设的推进，新一代通信网络技术的不断成熟，以及互联网应用的深化，大量企业业务在企业数据中心上线。桌面云等新的办公模式开始在企业应用。数据仓库、数据挖掘等新的业务分析手段也崭露头角。
以上种种趋势，使得企业对数据中心的依赖越来越深入，数据中心新建与扩容步伐不断加快。随着数据中心日益庞大的服务器、网络规模，越来越复杂的业务交互，与相对低效的服务器效率，传统的数据中心架构与技术已不能满足企业用户对于数据中心高效、智能、便捷的需求，而虚拟化以及SDN技术的出现，促使传统数据中心逐渐向以高密度、高弹性、高响应速度、高可用的云数据中心演进。总体说来，总体说来，传统数据中心逐步向资源池化、按需自助、简单运维的云数据中心演进。
计算机网络资源池化
企业IT发展的历程，是一个取代“人力”与“人脑”的过程。人体本身就是个非常复杂的系统，企业IT自然也是如此。随着企业IT支撑的业务类型越来越多，IT设备数量也近乎线性的增长。再计入企业规模的增长因素，企业IT成为了异常庞大的体系。数据中心应运而生。
然而传统数据中心内部各应用的计算力分布并不均衡，不同应用在不同时段对计算力的需求经常波动。常常出现某些应用计算力不足，而其他应用计算力过剩的情况。根据对行业IT系统情况的调研发现，传统数据中心的资源平均利用率仅在20%至30%。服务器五分之四的情况下处于空闲/轻载状态，不仅对计算资源是一种浪费，空闲设备对电力、以及冷却设备的能源消耗更占到了数据中心能源消耗一半以上。
虚拟化技术是云数据中心资源动态伸缩弹性分配的基础，运用虚拟化进行数据中心资源整合是数据中心发展趋势，正在势不可挡地迅猛发展。虚拟化主要包含计算虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化：
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计算虚拟化通过软件（如华为UVP、VMware vSphere或Microsoft Hyper-V等）让一台物理服务器虚拟化为多台逻辑服务器。一个物理服务器即能提供多个虚拟服务器的服务，也能被整合到服务器组作为一个单一的虚拟服务器提供服务。业务资源不再局限于物理上的界限。实现了资源的灵活调度，有效提高了物理机硬件利用率，降低了企业运营成本。服务器虚拟化使IT管理人员能够灵活地管理Server上的工作负荷，并提供相应的HA和灾难恢复服务。
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存储虚拟化发生在两个层次：块存储（block storage）和文件存储（file storage）。云存储能将不同的物理存储架作为一个单一的云存储池。存储虚拟化有助于使许多存储阵列、池和系统显示为一个单一的资源，提供这些资源的无缝缩放，从而实现更方便的数据迁移，提高资源利用率和简化管理。
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网络虚拟化是通过不同的虚拟化技术，实现数据平面的虚拟化、控制平面的虚拟化和管理平面虚拟化。如华为的L3业务网关多活，M-LAG以及CSS（Cluster Switch System）/iStack集群技术，实现网络设备控制平面的虚拟化，将L3网关、端口、及设备进行虚拟化，扩展系统处理能力、端口密度、带宽，提升系统可靠性，同时简化网络部署。
传统DC向云演进
相对于传统数据中心提供的服务器租赁服务，云数据中心具有更灵活的模式，根据用户体验角度及服务类型，通常划分为三个模式：IaaS，PaaS和SaaS，分别对应硬件资源、平台资源和应用资源。
IaaS模式主要针对的是硬件资源的整合，向用户提供数据中心、基础架构硬件和软件资源，将基础架构进行云化，可以更好的为应用系统的上线、部署和运维提供支撑，提升效率，降低TCO。
PaaS的意思是平台即服务，是提供基于硬件基础设施（即IaaS）上的软件、中间件和应用开发工具。通过PaaS模式，用户可以在一个包括中间件运行Runtime、SDK、文档和测试环境等在内的开发平台上非常方便地编写应用，而不需直接购买与管理相应的网络、数据、存储设备。
SaaS的意思是软件即服务，在这种模式下，SaaS提供商为企业搭建信息化所需要的所有网络基础设施及软件、硬件运作平台，并负责所有前期的实施、后期的维护等一系列服务，企业无需购买软硬件、建设机房、招聘IT人员，而是根据实际需要，从SaaS提供商租赁软件服务即可通过互联网使用信息系统。
在计算云化的趋势下，网络作为数据中心的基础设施，需要支持多元化的生态环境，因此需要更灵活，更开放。
网络向SDN演进
随着数据中心部署的业务数量成倍增长，数据中心网络规模也急速扩张，根据IDC的数据显示，预计到2020年，全球数据中心网络规模将增长10倍。越来越多的业务部署和越来越大的网络规模，使得网络资源管理成为数据中心发展的瓶颈。在这个背景下，SDN（软件定义网络）应运而生。SDN提出了采用软件定义网络的思路，具有转发和控制分离、控制逻辑集中、网络虚拟化、网络能力开放化等特点。SDN技术能很好地契合数据中心网络的集中网络管理、灵活组网多路径转发、虚拟机部署和智能迁移、虚拟多租户、IaaS等方面的需求，非常适合在数据中心网络中应用。因此，基于SDN的云计算数据中心网络方案是未来数据中心网络发展的趋势。
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网络配置复杂，业务上线周期漫长
由于当前业务系统基于物理分区部署，当需要支持新建业务或扩展已有业务能力时，需要对现有数据中心扩容，不仅建设成本高昂，并且由于必须进行前期业务系统与对应网络规划，后期网络手工配置、业务调试上线等等措施，致使业务上线时间长达数周甚至数月，不利于企业的高效运转。并且当前计算虚拟化技术的出现，使得使计算资源池化，计算资源自动发放成为可能，但是传统网络无法实现与之相适应的匹配，成为业务快速发放的瓶颈。如何更加快速实现网络配置与管理，为企业业务系统提供更及时、更便利的网络服务，提升企业的运行效率与竞争实力，也是当前企业数据中心使用中面临的挑战之一。当前数据中心建设必须考虑摒弃传统完全依靠人力手工进行网络配置的方法，依靠网络与业务联动，网络配置自动化下发来为业务快速上线提供支撑。
资源利用率低，CAPEX居高不下
传统数据中心往往采用基于业务分区的部署方式，一台物理服务器往往仅服务于一个业务，并且业务部署受到物理设备本身性能的限制，无法实现硬件资源的统一管理和共享。但是实际上不同业务对设备资源的需求并不均衡，往往大部分服务器处于轻载的工作状态；同时，企业在需要上线新业务的时候往往采取的是增加服务器，扩容网络，扩大数据中心规模的方法，这样不但数据中心的整体建设成本会很高，而且DC整体扩容往往受到物理机房空间、机架资源、电源资源等等物理限制，“数据中心规模很大，设备效率较低、能耗却很高”的现象在传统企业数据中心使用过程中并不少见。如何改变这一现象，提高数据中心计算和网络设备资源的工作效率，是当前企业数据中心发展面临的挑战之一。
传统数据中心，缺乏统一的标准和规划，无法实现硬件资源的统一管理和共享；越来越复杂的IT和网络系统需要专业的运维人员，维护人力成本高；部署、维护和更新消耗了大量的资源，据统计，70％以上的IT预算被用于现有系统的维护而不是建设新的IT系统。
网络规模膨胀，运维难度增加
数据中心规模扩张以后，设备数量呈倍数增长，设备种类也大大增多，如何实现多类设备的统一管理，实现业务到网络的联动，简化企业数据中心的运维管理，提高运维效率，降低人工运维成本，是大型企业数据中心急需解决的问题之一。另外，在运用虚拟化技术后的数据中心，如何对虚拟设备进行管控，如何协调资源与业务之间的配备，实现资源与业务的可视化管理，是当前企业数据中心发展面临的重要挑战。
传统数据中心，缺乏网络资源到计算资源之间的协同，无法实现资源的统一调度、支撑多样化应用；业务部署需要从底层做起，基础配置复杂，新业务上线周期长，增值服务成本过高。
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在信息技术高速发展，企业业务对数据中心越来越依赖的今天，企业数据中心建设需要均衡考虑规模与效率，提高数据中心设备使用效率，简化运维，实现业务与网络可视化管理，从而降低数据中心的建设与运维成本。为了迎接以上挑战，数据中心网络需要更敏捷，架构设计需要高度弹性，以支撑业务扩张和灵活部署；同时网络需要实现虚拟化和结合计算资源形成资源池化，以满足业务间隔离，网络资源整合与共享的需求；同时，网络也要自动化，实现网络与业务联动，以支撑业务部署需求的快速响应。
面对重重挑战，传统数据中心如何完美逆袭？敬请期待康大厨第四讲，给你好看！
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