数据中心按需而建

具有不同架构的数据中心适合于不同的应用，也各自面临不同的挑战。同时，数据中心网络也会根据需求的不同而呈现不同的规模。只有清晰地掌握了数据中心的任务和对数据中心的关键性要求，才能优化数据中心的设计。

“数据中心”一词常常被人们作为一种统称来描述所有的计算环境。事实上，不同的服务要求其应用设计也要具有不同的特点，因此，数据中心的架构会存在显著的差异性。除此之外，对于数据中心网络而言，其规模大小也各不相同，一种规模很难适应所有的需求，所以，当终端用户不断对数据中心的性能提出更高的要求时，数据中心的管理人员会觉得非常困难，因为无法找出优化并拓展数据中心架构的最佳方法来应对与日俱增的负荷，并满足最终用户对富媒体或者其他应用的需求。

那么，数据中心的应用和架构都有哪些不同的类型？它们所面临的挑战有何差异？这些差异和不同对现在以及未来网络技术的应用和设备的选择标准方面有那些影响？

数据中心的多样性

数据中心的每种架构都针对特定的业务模式而设计，并各自拥有不同的运营目标和面临不同的挑战。目前，主要架构包括以下三种不同的形式：

•企业数据中心；

•托管或IaaS（基础设施即服务）数据中心；

•门户网或Web2.0数据中心。

正是由于数据中心类型的不同，数据中心内部的一些要素也会呈现出显著的差异。例如，流量是主要产生在数据中心内部（东-西/横向流量），还是客户机-服务器之间（南-北/纵向流量），抑或混合型的（即横向和纵向流量同时产生）；在核心交换机和柜顶(ToR)交换机的流量管理方面，对第二层（L2）和/或第三层（L3）的使用的不同；对存储技术的采用不同；服务器虚拟化程度的不同；以及数据中心的整体规模大小（以服务器数量计算）不一样等。正是由于数据中心类型的不同，企业在采用网络技术和设备时，需要选择不同的数据中心架构。

一般来说，一个企业的数据中心需要支持客户群的多种应用。在小型公司中，企业数据中心的服务器总量一般不超过200台，相比之下，大型企业的数据中心服务器数量往往会在千台以上。虽然大多数企业数据中心主要是针对公司内部IT应用和服务的优化而建立的，但对于像石油/天然气勘探、生物科技等垂直细分市场来说，IT是企业保持竞争力的战略要素，需要将高性能集群计算（HPCC）整合进其数据中心，用于完成具体的科学分析。此外，有些企業级数据中心是共有的，服务于多个客户。在这种环境中，根据正在提供的不同应用，数据中心会出现横向和纵向的混合流量。

目前在企业数据中心方面存在着两种主要趋势：一是服务器虚拟化的兴起，这有利于资源的更有效利用；二是将基于以太网的局域网络（LAN）和基于光纤通道的存储区域网络（SAN）结合在一起的聚合式网络的迅猛发展。传统上，企业数据中心对L2和L3层网络服务的应用是混合在一起的，并且对虚拟机和非虚拟机的应用也是混合的。

门户网企业或Web 2.0公司对网络的需要则有着非常大的不同，这是因为它们的数据中心通常需要提供一些公开的在线服务，如搜索、游戏或社交网络这样的用户体验。门户类企业数据中心要持续满足这样特定的应用服务，最重要的就是要扩大数据中心的规模。由于用户访问的应用程序和内容来自不同的资源端，由此在数据中心产生的流量主要是“东-西”的横向流量，并且流量主要是产生在柜顶、群集或数据中心的任何地方。通常在非虚拟化环境中，门户网在柜顶层使用L2，在核心层使用L3，并且一般都依靠直接附加存储（在IP存储有限的部署情况下）。

托管数据中心的规模是多种多样的，从由提供全球服务的几十个分支数据中心组成的大规模数据中心，到仅服务于几十个客户的小型数据中心。与应用程序的设计无关，这些数据中心是基于服务等级协议（SLA）为多个客户提供不同层面的服务（IaaS），数据流量主要是“南-北/纵向”流通的。这些数据中心的扩展基本上是通过虚拟化的广泛使用而实现的，因此，它们依赖于扁平化第二层（L2）网络拓扑结构来实现虚拟机（VM）的迁移，而这时往往会产生更多的“东-西/横向”流量。这些数据中心满足了iSCSI、基于IP的NFS（网络文件系统）以及其他基于IP存储协议的存储需求。

认识到这些多样性，我们就可以总结出在不同的网络环境中什么功能最为重要。

网络互连需求

虚拟化非常重要，因为它能够提高资源利用率。然而，虚拟化也使得对网络移动、网络添加和网络变更等的管理愈加复杂。企业和托管数据中心对虚拟化的依赖极大地促进了对虚拟网络管理简化技术的需求，因此，它们需要为网络增加虚拟机可视、添加自动化配置和容量分配等功能，将虚拟网络管理化繁为简。领先的交换机制造商已经为此付出了巨大的努力，此外，标准制定相关活动的重要性也将日益重要，例如边缘虚拟桥接标准的制定，将有助于满足服务器虚拟化对网络提出的要求。

服务器虚拟化在企业和托管数据中心中的快速增长还带动了对扁平化第二层（L2）网络拓扑结构的应用需求，该结构由柜顶层和核心层构成。这种简化了的双层网络架构不仅能够提高网络的正常运行时间，还能更好地适应虚拟机的流动性。相关标准的制定，如多链接透明互联（TRILL）和虚拟专用局域网服务（VPLS），将为第二层网络带来更高的扩展性。

在企业内部，推动不同的数据中心网络汇聚为基于以太网的一体化构造也促进了对数据中心桥接和以太网光纤通道的需求。在特制的柜顶交换机中，这些标准和相关倡议也将日益变得不可或缺。

作为最大的也是最专业的数据中心类型之一，门户网可以被看做是推动数据中心网络性能改善、带宽增加和密度增大的一个主要因素。面对对高级别东-西/横向流量和尽可能低的应用延时网络架构的需求，门户网正在从端到端层面促进对完全无阻塞、线速交换和低延时网络的需求和应用。其实这也进一步推动了对扁平化双层第二层（L2）网络拓扑结构的应用需求，这一结构还具备足够强大的缓冲性来处理随时随地可能产生的脉冲应用引起的网络流量高峰。此外，门户网也促进了对具备优化的线速40GbE和100GbE交换性能、可扩展至成百上千个线速10GbE端口性能的高性能、高密度数据中心核心平台的需求。

对数据中心的多样化有了一定了解之后，才能明白一种规模或单一架构不能满足所有的需求。只有清晰地掌握了数据中心的任务和数据中心的关键性要求，网络架构师才能优化数据中心的设计，使其能交付最佳性能，这一点至关重要。

作者简介

徐成达，Force10网络公司大中国区总裁。在企业网络领域拥有超过30年的经验，目前负责Force10网络公司在中国的业务增长战略。加盟Force10网络公司之前，曾在北电网络任职时间超过20年，担任该公司的大中华区首席营运官。