資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：在該階段，云計算的網絡基礎架構如何結合新的趨勢，更好地支撐云計算從試點到實用階段的轉型，顯得尤為關鍵。對未來云計算網絡架構的幾點思考彈性網絡易管理網絡和開放的網絡，這個需求的提出是適應未來云計算的支撐關鍵。
引言
2005年Jeffery發布Mapreduce全新計算架構文章，2006年亞馬遜推出EC2業務，隨后Google首次推出云計算概念，到2009 年，云計算被主流分析機構認為是戰略IT技術之首。云計算成為未來業務提供模式也得到廣泛的認同，圍繞著云計算的許多新技術創新以及新模式，不斷推動云計 算從試點和構想階段，進入到優化和實用階段。在該階段，云計算的網絡基礎架構如何結合新的趨勢，更好地支撐云計算從試點到實用階段的轉型，顯得尤為關鍵。
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云計算趨勢
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持續整合與優化IT架構，向云計算遷移
近幾年來， 各企業和政府機構都在持續整合和優化其IT架構，目前效果開始顯現。以IBM為例，其已將200多個數據中心整合為12個，并利用虛擬化進一步整合資源，減少了93%的軟件license費用，通過數據中心和IT架構的整合為IBM帶來了41億美元的效益。再如華為，一直在推動虛擬化以及桌面云的應用，到目前為止已有幾百臺服務器實施了虛擬化，有效提高了業務提供的可靠性；其上海研究所1萬多臺PC桌面云的成功應用開始向其它研究所推廣，深圳、北京、西安等都規模部署桌面云，有效提高了員工的工作效率，節約了公司的信息化成本。
與此同時，企業也在積極將其IT業務逐步向云計算平臺遷移。根據IDC的報告，2011年有80%的企業應用是在云平臺上開發的，到2014年，將有30%的企業應用費用花在云計算供應的業務上。
影響：由于整合以及虛擬化應用使服務器的密度以及利用率提升，云計算網絡將對設備性能和端口密度提出較高要求。
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云計算業務流量和大數據快速增長
預計2015年將有150億個終端和超過30億用戶接入互聯網，全球數據中心IP流量年平均增長率為33%；同時2016年數據將增長到4.8ZB。互聯 網業務爆發式發展，尤其是社交網絡、電子商務等快速發展以及移動終端的智能化，推動互聯網數字化信息的快速增長，同時企業信息化進程和物聯網的興起也正在 推動企業信息的爆發。據IDC預計，2011年全球的信息總量達到1.8ZB，下一個10年，全球存儲數據的服務器數量將增加10倍，有待管理的數據量將 增加50倍。
這些猛增的大數據以非結構化數據為主，將成為企業的戰略資產，如何低成本有效維護這些數據，以及從數據中發現新的商業機會， 成為企業面臨的新問題。以銀行為例，每年積累的個人、公司的賬戶交易和流水信息在逐年增加，而這些數據也是企業的重要資產，企業需要低成本地維護好大量的 歷史賬戶信息。目前，部分銀行開始采用低成本的Hadoop計算存儲架構來處理和維護這些信息，取得了良好經濟效果，有效地節約了成本。影響：云計算業務 流量的激增，帶來了對高性能網絡的需求；與此同時，面對數量巨大的大數據處理，業務模式也發生了變化，尤其是Hadoop的低成本軟件架構，從評估來看， 該種業務架構將更依賴于網絡的帶寬、可靠性、適當緩存以及信令優先級保證等因素。
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服務器正在經歷由GE向10GE轉變的變革期
2012年3月，占x86服務器市場70%~80%份額的英特爾公司發布了以新一代至強E5處理器為核心的平臺。這是一個為云計算而生的服務器平臺，帶來 了包括處理器、芯片組、主板設計和外圍擴展在內的全方位解決方案。該服務器采用低功耗和模塊化的10GE以太網LOM設備，即主板直接出10GBase- T接口，這樣使得服務器在具有更強大的處理能力的同時，也提供更快的互連和更高速的IO，突破了GE時代低速IO的諸多限制，這也將開啟10GE服務器時 代。
據IDC預計， 數據中心端口將在2012－2014年之間實現GE與10GE端口數量之間的交叉，即10GE端口數量超過GE端口數量。隨著10GE服務器的推出和成熟商用，云計算數據中心也將進一步提升其計算能力和性能，以實現數據快速和高效的處理。
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計算時代關注開放的生態鏈
云計算涉及到云應用、云管理平臺、虛擬化平臺、分布式存儲架構、中間件、服務器、網絡、存儲等諸多環節，提供端到端解決方案是非常困難的事情，云計算的開放主要通過平臺的開源和對外的接口開放，來實現集成與被集成。
隨著云計算推進， S D N（Software Defined Network, 軟件定義網絡）也正在被熱炒，目前雖然還未有定論，但基本上有兩個共識：第一是集中控制，這里控制可以是狹義的控制和轉發分離，也可以是針對部分業務的集 中控制；第二是網絡的開放和可編程，即將網絡能力進一步開放出來。
影響：針對網絡而言SDN是一個非常好的例子。云計算的網絡一方面把網絡的能力進一步開放出來，另一方面就是更好地讓其他廠商集成自己，并融入到云計算的產業鏈，為客戶提供完善的云計算解決方案。
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從以上趨勢：如云計算的整合與優化、業務與數據增長、10GE時代到來以及開放等，可以看出業務的不斷變革也推動網絡的不斷變化。
從網絡本身來看，隨著云計算趨勢的推動，以往以園區交換機構建的數據中心網絡已經不能適應云計算的發展，因此近兩年來，各個廠商也在不斷推出自己定義的數 據中心交換機，雖然大家的定義是不同的，但有一點比較清晰就是支撐云計算。由此可見，云計算正深遠影響著網絡的變革，從以上分析可歸納出幾個關鍵影響和需 求。
1） 推動網絡的彈性提升。網絡的彈性主要有三個方面：一方面是針對計算性能的，如服務器部 署的密度，10GE網卡快速增長，服務器虛擬化使服務器性能提升，網絡的性能也應該是有彈性的，既可支持高密GE服務器接入，也能支持高密10GE服務器 接入，并具有良好的性能可演進性；另一方面是虛擬機遷移應用，針對虛擬機相應的網絡相關配置，也需要動態遷移而無需人工參與，從而實現網絡配置的彈性；最 后就是針對多租戶的邏輯網絡資源快速部署，更好地配合計算資源的靈活供應。因此網絡的彈性對于支撐云計算是至關重要的。
2） 需要簡化網絡管理運維。云計算數據中心的規模越來越大，且新技術應用（如大二層網絡）需要提供豐富的運維手段和工具，以簡化網絡運維管理；同時，隨著云計 算資源的快速部署，網絡資源也需要自動地快速部署，實現云計算業務的快速供應；最后，服務器虛擬化給網絡帶來的較大改變就是vSwITch，即虛擬網絡， 目前與物理網絡的管理是割裂的，如何把物理網絡和虛擬網絡統一管理起來，也是簡化網絡管理的關鍵。
3） 需要開放的網絡。云計算網絡本質是一個連通的平臺，所以開放的網絡是非常關鍵的。首先，作為云計算一種資源的網絡，應該為云計算平臺所管理，即網絡能開放 給云計算平臺，被其管理和自動化部署；其次，隨著服務器虛擬化的應用，網絡需要與虛擬化平臺更好地結合；最后，網絡應該提供開放的平臺，根據云計算業務需 要增刪網絡增值業務。通過網絡的開放性與云計算、虛擬化平臺等很好地融合，形成完整的高效低成本的云計算解決方案，顯得尤為關鍵。
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彈性網絡、易管理網絡和開放的網絡，這3個需求的提出是適應未來云計算的支撐關鍵。面對云算的新變化和趨勢，許多廠商提出了自己的思路和方案，其中比較典 型的有兩個：一是把網絡看做一臺完整設備，即一個核心和多個拉遠的線卡，提供高性能、完全的流量負載均衡和真正集中管理控制的網絡平臺，實現由于技術 問題無法克服，不得不退而求其次，放棄理想平臺的部分思路；另一個是重新定義網絡轉發架構，并完全開放網絡的能力。從當前來看，這兩種方式都存在致命的缺 陷，并增加了網絡的復雜度。
筆者認為理想的云計算網絡架構如下，假定數據中心網絡是一個黑盒，首先它應：無阻塞，保證點到點之間性能是等同的；可自愈，無需任何外部部件參與，網絡可 以提供和保持基本連通能力；即插即用，任意網絡部件插入即可使用。這樣的網絡就是基本網絡和連接的平臺，提供一個物理的網絡連接的服務。
其次，它是一個持續演進的彈性平臺，應具有：性能可演進，滿足10GE服務器以 及未來40/100GE的服務器接入；業務可演進性，例如，未來演進到IPv6網絡是否需要網絡整體升級，再如FCoE的整網融合是否可以平滑演進。最 后，它是開放的。一方面是網絡能力的開放，根據業務需求把網絡的能力開放給上層應用和業務；另一方面網絡能與其他云計算廠商快速集成，形成特色云計算解決 方案。
綜上所述，云計算仍處于變革期，從熱炒到試點再到實用，在這個過程中企業在整合業務的同時，也應思考如何遷移到云計算平臺上，如何更加有效地降低成本、提 升效率是其中的關鍵。面對云計算的變革期，網絡需要具備高彈性、高擴展性、易管理和開放性。整體來看，未來云計算網絡將是一個無阻塞、可自愈、即插即用的 黑盒網絡平臺，可持續演進，并提供開放的網絡業務，以適應快速變化的云計算業務需求。
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