賀海玉

摘要：該文首先簡(jiǎn)要介紹了目前數(shù)據(jù)中心發(fā)展經(jīng)歷的現(xiàn)狀，繼而提出了下一代的數(shù)據(jù)中心發(fā)展趨勢(shì)為軟件定義的數(shù)據(jù)中心，并對(duì)軟件定義的數(shù)據(jù)中心和如何建立構(gòu)建軟件定義的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行了初步研究，最后指出軟件定義的數(shù)據(jù)中心憑借前所未有的自動(dòng)化、靈活性和效率能實(shí)現(xiàn) IT 交付方式的轉(zhuǎn)變，更好的支撐用戶(hù)在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)時(shí)代的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)和增長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：軟件定義數(shù)據(jù)中心；軟件定義網(wǎng)絡(luò)；軟件定義存儲(chǔ)；軟件定義計(jì)算

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）33-8011-02

Abstract： This paper first briefly introduces the present situation of the current data center development experience， and then puts forward the development trend of the next generation of data center for the software defined data center， and the software defined data center and how to build a building software defined data center has carried on the preliminary research， finally points out that the software defined data center with unprecedented automation， flexibility and efficiency can change the way of realizing IT delivery， better support the users in cloud computing， big data era of business operations and growth.

Key words： software defined data center definition； network software defined； storage software defined； calculation software

1 數(shù)據(jù)中心的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷發(fā)展以及應(yīng)用系統(tǒng)的升級(jí)和擴(kuò)展，數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用服務(wù)器及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也逐年增加，隨之而來(lái)的資源利用率偏低、運(yùn)維效率偏低、資源成本提高、備份與災(zāi)難性恢復(fù)等復(fù)雜問(wèn)題，已成為制約數(shù)據(jù)中心發(fā)展的重大障礙，傳統(tǒng)的“單一設(shè)備單一應(yīng)用”數(shù)據(jù)中心IT架構(gòu)已經(jīng)不能滿(mǎn)足業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，進(jìn)而需要一種新的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)來(lái)適應(yīng)業(yè)務(wù)需求的發(fā)展。

虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，則在一定程度上解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的部分問(wèn)題，從而使傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)過(guò)度到了虛擬化數(shù)據(jù)中心階段。虛擬化技術(shù)是將各種計(jì)算及存儲(chǔ)資源充分整合和高效利用的關(guān)鍵技術(shù)。從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)劃分，虛擬化分服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、應(yīng)用虛擬化、平臺(tái)虛擬化、桌面虛擬化。服務(wù)器虛擬化技術(shù)是當(dāng)前IT行業(yè)應(yīng)用非常廣泛且比較成熟的信息技術(shù)。通過(guò)虛擬化數(shù)據(jù)中心建設(shè)，提高了運(yùn)維管理效率、降低運(yùn)維成本，且通過(guò)建立智能化、自動(dòng)化、資源整合配置體系架構(gòu)滿(mǎn)足了業(yè)務(wù)差異化和低成本的需求，實(shí)現(xiàn)資源的集約共享。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)設(shè)備、社交網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用的多樣性，以及云計(jì)算和大數(shù)據(jù)時(shí)代的演進(jìn)，改變了IT服務(wù)的交付和消費(fèi)方式，也改變了當(dāng)今的IT格局。因此數(shù)據(jù)中心建設(shè)也從虛擬化時(shí)代演進(jìn)到云計(jì)算時(shí)代。云計(jì)算是一種全新的計(jì)算理念，通過(guò)將大量計(jì)算機(jī)資源整合在一個(gè)個(gè)計(jì)算集群中，并使這些計(jì)算集群分布式地承擔(dān)各種計(jì)算請(qǐng)求，使得用戶(hù)能夠按需獲取集群中的各種計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源以及便捷的信息資源服務(wù)。

隨著云計(jì)算的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了軟件定義計(jì)算技術(shù)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、軟件定義存儲(chǔ)等新技術(shù)，使數(shù)據(jù)中心中硬件基礎(chǔ)設(shè)施利用服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化及網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)將硬件基礎(chǔ)設(shè)施抽象組合成虛擬的邏輯設(shè)施，采用云計(jì)算模型將計(jì)算能力和邏輯設(shè)施通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)提供服務(wù)，并從基礎(chǔ)資源以及服務(wù)的精細(xì)化運(yùn)營(yíng)角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)IaaS、Paas以及SaaS多種服務(wù)模式的靈活多變的業(yè)務(wù)交付方式，進(jìn)而滿(mǎn)足和適應(yīng)新業(yè)務(wù)快速發(fā)展的需要，這也促成了一個(gè)新的技術(shù)方向——軟件定義的數(shù)據(jù)中心，為此以軟件定義理念為核心的軟件定義數(shù)據(jù)中心走向前臺(tái)，正在讓我們以一種前所未有的方式連接、匯聚和配置計(jì)算資源。

2 什么是軟件定義的數(shù)據(jù)中心

軟件定義的數(shù)據(jù)中心，從最直觀(guān)的定義來(lái)看，就是虛擬化、軟件化數(shù)據(jù)中心的其一切資源。虛擬化是從服務(wù)器虛擬化開(kāi)始的，服務(wù)器虛擬化技術(shù)目前已非常成熟。如果我們把服務(wù)器看作是一個(gè)微型的數(shù)據(jù)中心，那么我們可以通過(guò)服務(wù)器的虛擬化來(lái)理解軟件定義的數(shù)據(jù)中心。服務(wù)器虛擬化是將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺(tái)服務(wù)器變成幾臺(tái)甚至上百臺(tái)相互隔離的虛擬服務(wù)器，不再受限于物理上的界限，而是讓CPU、內(nèi)存、磁盤(pán)、I/O等硬件變成可以動(dòng)態(tài)管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡(jiǎn)化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合，讓IT對(duì)業(yè)務(wù)的變化更具適應(yīng)力。軟件定義的數(shù)據(jù)中心也采用了類(lèi)似的理念，它將網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、計(jì)算、安全等基礎(chǔ)設(shè)施和可用服務(wù)進(jìn)行池化、聚合，并可通過(guò)策略驅(qū)動(dòng)的智能軟件進(jìn)行管理，從而使數(shù)據(jù)中心服務(wù)不再受到專(zhuān)用硬件的束縛，擺脫傳統(tǒng)1T復(fù)雜而不靈活的困境。此方法可使計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)連接、安全保護(hù)和可用性服務(wù)池化、聚合以及作為軟件交付，并可通過(guò)策略驅(qū)動(dòng)的智能軟件進(jìn)行管理。 因此，客戶(hù)可以獲得針對(duì)云計(jì)算時(shí)代優(yōu)化的數(shù)據(jù)中心，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)可比擬的業(yè)務(wù)敏捷性并為所有應(yīng)用提供最佳 SLA，并可大幅簡(jiǎn)化操作以及降低成本。

軟件定義的數(shù)據(jù)中心核心在于對(duì)CPU、內(nèi)存、I/O等硬件資源進(jìn)行解耦與重構(gòu)，讓數(shù)據(jù)中心計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全資源的全虛擬化、全自動(dòng)化成為現(xiàn)實(shí)，并通過(guò)軟件定義實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)感知的按需資源組合與配置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的彈性伸縮和超大規(guī)模持續(xù)擴(kuò)展，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心像計(jì)算機(jī)一樣運(yùn)行和管理，更好的支撐用戶(hù)在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)時(shí)代的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)和增長(zhǎng)。

3 如何構(gòu)建軟件定義數(shù)據(jù)中心

構(gòu)建一個(gè)軟件定義的數(shù)據(jù)中心，主要包括兩個(gè)核心要點(diǎn)：第一步虛擬化數(shù)據(jù)中心的一切資源；第二步，通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的管理平臺(tái)對(duì)這些資源進(jìn)行管理。軟件定義的數(shù)據(jù)中心，首先要做的事情就是虛擬化數(shù)據(jù)中心的一切物理資源，通過(guò)虛擬化的技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)由虛擬資源組成的資源池，不僅僅是對(duì)服務(wù)器進(jìn)行虛擬化，還包括存儲(chǔ)虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化等。當(dāng)前，許多用戶(hù)的數(shù)據(jù)中心環(huán)境是異構(gòu)的，既包括虛擬化的設(shè)備，也包括一些因某種原因不能被虛擬化的物理設(shè)備；既包括私有云，也包括公有云。因此，軟件定義的數(shù)據(jù)中心一定要能夠支持異構(gòu)云環(huán)境。

軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）概念的提出早于軟件定義的數(shù)據(jù)中心，其核心理念是將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離開(kāi)來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，為核心網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用的創(chuàng)新提供了良好的平臺(tái)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從虛擬網(wǎng)卡、虛擬交換機(jī)、接人交換機(jī)到核心交換機(jī)的控制系統(tǒng)與傳輸機(jī)制的分離，使得滿(mǎn)足計(jì)算需要的各種虛擬網(wǎng)絡(luò)無(wú)處不在。透過(guò)這些虛擬的網(wǎng)絡(luò)，將用戶(hù)眼中傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心變成了軟件定義的數(shù)據(jù)中心。要建設(shè)的軟件定義數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要立足于成熟的交換、路由模式之上，以網(wǎng)絡(luò)虛擬化設(shè)備、軟件為主，積極使用支持軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）功能的設(shè)備，構(gòu)建滿(mǎn)足多種不同類(lèi)型用戶(hù)服務(wù)需要的軟件定義數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

軟件定義存儲(chǔ)（SDS）是軟件定義的數(shù)據(jù)中心的基本組件，它從虛擬層、純軟件層介入，對(duì)物理存儲(chǔ)的集成和控制。虛擬化環(huán)境中的計(jì)算機(jī)資源按需分配，因此這種環(huán)境需要?jiǎng)討B(tài)進(jìn)行存儲(chǔ)分配。 軟件定義的存儲(chǔ)通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)資源進(jìn)行抽象化處理來(lái)支持池化、復(fù)制和按需分發(fā)，從而解決了這一難題。這使存儲(chǔ)層具備了與虛擬化計(jì)算類(lèi)似的敏捷性：聚合、靈活、高效并能夠彈性橫向擴(kuò)展，全面降低了存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)的成本和管理的復(fù)雜性。軟件定義的存儲(chǔ)有幾個(gè)明顯特征：以應(yīng)用為中心的策略，可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)使用自動(dòng)化——軟件定義的存儲(chǔ)支持對(duì)異構(gòu)存儲(chǔ)池中的所有資源實(shí)施一致的策略，使存儲(chǔ)的使用像為每個(gè)應(yīng)用或虛擬機(jī)指定容量、性能和可用性要求那樣簡(jiǎn)單。這種基于策略的自動(dòng)化最大限度地利用了底層存儲(chǔ)資源，同時(shí)將管理開(kāi)銷(xiāo)降至最低；與硬件無(wú)關(guān)的虛擬化數(shù)據(jù)服務(wù)——數(shù)據(jù)服務(wù)作為虛擬數(shù)據(jù)服務(wù)在軟件中交付，并按虛擬機(jī)進(jìn)行調(diào)配和管理；通過(guò)硬盤(pán)和固態(tài)磁盤(pán)虛擬化確保數(shù)據(jù)持久性——隨著服務(wù)器功能的增多，軟件定義的存儲(chǔ)解決方案可讓企業(yè)利用廉價(jià)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算硬件來(lái)擴(kuò)大其存儲(chǔ)資源，同利用固態(tài)磁盤(pán)和硬盤(pán)作為虛擬機(jī)的共享存儲(chǔ)，可獲得高性能、內(nèi)置的恢復(fù)能力和動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展性。

軟件定義軟件：傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，應(yīng)用服務(wù)器采用豎井的方式，每臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用程序，服務(wù)器硬件以及上面的操作系統(tǒng)和應(yīng)用以緊耦合的方式捆綁在一起。這種模式導(dǎo)致服務(wù)器的CPU和內(nèi)存等物理計(jì)算資源利用率低。在典型的x86服務(wù)器部署中，平均只有總?cè)萘康?0%到15%得到利用，計(jì)算資源浪費(fèi)嚴(yán)重。而另一方面，為支持不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)和應(yīng)用需求，企業(yè)需要大量的服務(wù)器購(gòu)置或者更新?lián)Q代。軟件定義的計(jì)算便是為了解決這一矛盾。但是，軟件定義計(jì)算目前沒(méi)有統(tǒng)一的概念定義，目前分布式計(jì)算以及云計(jì)算都屬于軟件定義計(jì)算的范疇。

當(dāng)現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心經(jīng)過(guò)服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，將數(shù)據(jù)中心提供的計(jì)算資源基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品，變成了虛擬的、邏輯的、可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接獲取的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。數(shù)據(jù)中心的管理人員可以通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一集中的管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)這種服務(wù)的定制、發(fā)布、度量、控制、運(yùn)維等各種管理操作，進(jìn)而完成了數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的云化。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著軟件定義的網(wǎng)絡(luò)等新概念橫空出世，讓大家看到了下一代數(shù)據(jù)中心的雛形。它通過(guò)對(duì)CPU、內(nèi)存、I/O等硬件資源進(jìn)行解

耦與重構(gòu)，讓數(shù)據(jù)中心計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全資源的全虛擬化、全自動(dòng)化成為現(xiàn)實(shí)，并通過(guò)軟件定義實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)感知的按需資源組合與配置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的彈性伸縮和超大規(guī)模持續(xù)擴(kuò)展，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心像計(jì)算機(jī)一樣運(yùn)行和管理，且憑借前所未有的自動(dòng)化、靈活性和效率來(lái)幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn) IT 交付方式的轉(zhuǎn)變，更好的支撐用戶(hù)在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)時(shí)代的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)和增長(zhǎng)。

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