未来数据中心：以软件的名义

孙杰贤

当前，企业数据中心呈现几个非常明显的技术发展趋势：首先，基于x86架构的PC服务器的计算能力越来越强，一些高端的PC服务器甚至可以媲美小型机，而购买成本和维护成本却比小型机小得多；此外，服务器虚拟化的趋势也非常明显，据不完全统计，60%以上的服务器应用程序现在都是在虚拟机上运行的，这就意味着很多程序已经可以不跟硬件直接对话了；与此同时，软件定义网络和虚拟化存储也大行其道，尤其在存储领域几乎都是软件的天下，从光盘上的物理分区到文件的整理，从磁盘上独立的区域到RAID组。

所有这些就促成了一个大的技术方向——软件定义的数据中心，这也是云计算技术发展的必然结果。一件有意思的事情是，从谷歌、亚马逊、facebook和百度等互联网巨头的大型云计算数据中心里，我们是找不到SAN网络的，整个架构更加扁平和简捷，这便是软件的力量。

软件重构

软件定义数据中心用一种无处不在的抽象，能够让我们以一种前所未有的方式连接、汇聚和配置计算、网络和存储资源。最早由VMware公司提出，目前这一趋势性定位已被各大IT巨头所接受，并陆续推出相关解决方案。英特尔（中国）数据中心及云计算业务产品市场总监贺晓东认为，软件定义数据中心说明了一点，“整个数据中心的建设正在从以传统的技术为导向回归到以人为导向这一方向上来。也就是说，现在的数据中心必须能够对市场和业务需求做出迅速的相应，而这必须依靠软件的力量”。他说：“海量的数据是信息社会的一个最明显特征，然而在面对大量数据时，传统的数据中心已经力不从心了，变革或者说重构是必然的事情。网络、存储、计算是数据中心三大主要资源，怎么样能够建立一个统一的、可扩展的，弹性扩展的，而且是高效的全新数据中心架构以达到业务的快速交付目的是重架构的出发点，软件定义的数据中心能够做得这一点。这意味着我们为服务器、存储和网络设备提供的核心硬件平台将增添更多面向应用优化的功能和特性，并变成更为灵活的数据中心构建模块，更易融入数据中心的IT资源池，可按用户的应用需求随意分配和组合。”

服务器虚拟化大家都比较熟悉，技术也非常成熟。如果我们把服务器看作是一个微型的数据中心，那么我们可以通过服务器的虚拟化来理解软件定义的数据中心。服务器虚拟化是将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，不再受限于物理上的界限，而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合，让IT对业务的变化更具适应力。软件定义的数据中心也采用了类似的理念，它将网络、存储、计算、安全等基础设施和可用服务进行池化、聚合，并可通过策略驱动的智能软件进行管理，从而使数据中心服务不再受到专用硬件的束缚，摆脱传统 IT 复杂而不灵活的困境，实现无可比拟的业务敏捷性并为所有应用提供最佳服务等级，并可大幅简化操作以及降低成本。

如何“定义”

那么软件具体是如何重构数据中心的呢？我们可以先从软件定义的网络说起。

软件定义网络（SDN ）概念的提出早于软件定义的数据中心，其核心理念是将网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。由于传统的网络设备（交换机、路由器）的固件是由设备制造商锁定和控制，所以SDN希望将网络控制与物理网络拓扑分离，从而摆脱硬件对网络架构的限制。这样企业便可以像升级、安装软件一样对网络架构进行修改，满足企业对整个网站架构进行调整、扩容或升级。而底层的交换机、路由器等硬件则无需替换，节省大量的成本的同时，网络架构迭代周期将大大缩短。

软件定义的存储是软件定义的数据中心的基本组件，可对存储资源进行抽象化处理，以支持存储的池化、复制和按需分发。这使存储层与虚拟化计算层非常相似，都具有聚合、灵活、高效和弹性扩展的特点。它们的优势也如出一辙——全面降低了存储基础架构的成本和管理的复杂性。综合来看，软件定义的存储有几个明显特征：以应用为中心的策略，可实现存储使用自动化——软件定义的存储支持对异构存储池中的所有资源实施一致的策略，使存储的使用像为每个应用或虚拟机指定容量、性能和可用性要求那样简单。这种基于策略的自动化最大限度地利用了底层存储资源，同时将管理开销降至最低；与硬件无关的虚拟化数据服务——数据服务作为虚拟数据服务在软件中交付，并按虚拟机进行调配和管理；通过硬盘和固态磁盘虚拟化确保数据持久性——随着服务器功能的增多，软件定义的存储解决方案可让企业利用廉价的行业标准计算硬件来扩大其存储资源，同时利用固态磁盘和硬盘作为虚拟机的共享存储，可获得高性能、内置的恢复能力和动态可扩展性。

传统的数据中心，应用服务器采用竖井的方式，每台服务器上运行一个应用程序，服务器硬件以及上面的操作系统和应用以紧耦合的方式捆绑在一起。这种模式导致服务器的CPU和内存等物理计算资源利用率低。在典型的 x86 服务器部署中，平均只有总容量的 10% 到 15% 得到利用，计算资源浪费严重。而另一方面，为支持不断增长的业务和应用需求，企业需要大量的服务器购置或者更新换代。软件定义的计算便是为了解决这一矛盾。但是，软件定义计算目前没有统一的概念定义，分布式计算以及云计算都属于软件定义计算的范畴，而VMware公司认为“虚拟机”的概念就是“软件定义计算”。

构建一个软件定义的数据中心，主要包括两个步骤：虚拟化数据中心里的所有资源，然后通过一个统一的管理平台对所有资源进行管理。当前，许多用户的数据中心环境是异构的，既包括虚拟化的设备，也包括一些因某种原因不能被虚拟化的物理设备；既包括私有云，也包括公有云。因此，软件定义的数据中心一定要能够支持异构云环境。硬件设备在未来的数据中心里成了一种通用化的硬件平台，其差异化或附加价值更多地通过软件来体现。当然，这不是说硬件本身已经不再重要，因为数据中心的计算能力、网络能力和存储能力最终还是要靠硬件来实现。更准确的说法是软件定义数据中心让硬件资源和软件资源之间的关系变得更加紧密。而且软件定义的数据中心不是万能的，如果数据中心规模不大，软件定义的概念意义并不大。

用VMware公司大中华区技术总监张振伦的一段话作为结尾——“大数据、社交化、虚拟化、资源池化等一系列的革新正席卷整个IT产业，正改变企业做生意的方式，压缩着IT的生命周期，正以摧枯拉朽之势逼宫传统数据中心的重塑与革新。不管你是否喜欢，软件定义数据中心正翩跹走来，让我们与之共舞吧，至少为了我们IT人的绿色未来”。