2020年之前,互聯(lián)設(shè)備的數(shù)量預(yù)計(jì)將達(dá)到500億。如此眾多的設(shè)備將產(chǎn)生海量數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)到2017年,互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)有望達(dá)到7.7 ZB。隨著運(yùn)營商棄用客戶端-服務(wù)器以及局域網(wǎng)(LAN)架構(gòu),轉(zhuǎn)而青睞以服務(wù)器、存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)虛擬化為核心的設(shè)計(jì),龐大的數(shù)據(jù)處理需求將為數(shù)據(jù)中心生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大挑戰(zhàn)。各公司也因此日益選擇基于移動(dòng)計(jì)算、云服務(wù)、大數(shù)據(jù)與社交網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)先技術(shù)的更加靈活且開放的平臺(tái)。
亞馬遜、谷歌與Facebook等創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)者們正在積極構(gòu)建超大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心,處理巨大的帶寬需求與工作負(fù)載。最近,在由開放計(jì)算項(xiàng)目(Open Compute Project)主辦的開放計(jì)算峰會(huì)(Open Compute Summit)上,F(xiàn)acebook分享了一個(gè)有關(guān)其數(shù)據(jù)中心開發(fā)的經(jīng)典案例。開放計(jì)算項(xiàng)目由Facebook創(chuàng)立,旨在分享服務(wù)器、存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),進(jìn)而開發(fā)高性能、低成本且節(jié)能的數(shù)據(jù)中心。Facebook透露,開放平臺(tái)已為其節(jié)省了12億美元的成本。
最近,許多企業(yè)正投入云計(jì)算的懷抱,一般從第三方購買計(jì)算容量,節(jié)約運(yùn)營自身數(shù)據(jù)中心所需的資本與營業(yè)費(fèi)用。因此,云服務(wù)提供商成為對開放平臺(tái)超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心投資力度最大的投資者之一。以溢價(jià)提供高級服務(wù)的傳統(tǒng)服務(wù)器提供商,可能將面臨來自開放平臺(tái)提供商的激烈競爭,后者的成本更低、服務(wù)更靈活且基礎(chǔ)架構(gòu)可以擴(kuò)展。
使用開放平臺(tái)意味著須整體看待數(shù)據(jù)中心開發(fā)項(xiàng)目。雖然服務(wù)器是核心技術(shù),但需要考慮包括服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)以及軟件在內(nèi)的整體系統(tǒng),并以全新方法將這些組件更好地整合在一起,讓數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)真正的突破性變革。
雖然開放平臺(tái)觸及的不僅僅是服務(wù)器,但在滿足下一代數(shù)據(jù)中心容量、處理速度與節(jié)能高效的需求方面,服務(wù)器仍發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在構(gòu)建服務(wù)器時(shí),必須通過一臺(tái)物理服務(wù)器容納多臺(tái)虛擬服務(wù)器,以便在虛擬化成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的情況下提高服務(wù)器利用率。服務(wù)器需要使用快速而節(jié)能的多核處理器,且必須與日益虛擬化的存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無縫互動(dòng)。
許多半導(dǎo)體公司與服務(wù)器制造商現(xiàn)在都在開發(fā)運(yùn)行于ARM處理器、而非行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)x86架構(gòu)的服務(wù)器。ARM處理器普遍用于智能手機(jī)、平板電腦及其他便攜式設(shè)備、隨物聯(lián)網(wǎng)(IoT)趨勢而出現(xiàn)的新興設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)家電、汽車以及各種網(wǎng)絡(luò)傳感器。ARM有助于各公司開發(fā)擁有創(chuàng)新型多核CPU的處理器,實(shí)現(xiàn)真正的服務(wù)器級性能,并面向網(wǎng)絡(luò)、通信、大數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)及安全應(yīng)用提供業(yè)界最佳的虛擬化加速器。
現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心還將需要更快速的網(wǎng)絡(luò)連通性,以10GbE、40GbE以及最終100GbE規(guī)模的管道替代千兆位以太網(wǎng)(GbE)。10GbE結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)絡(luò)中的流量可流向各個(gè)方向)將有利于節(jié)能、易管理性以及通過網(wǎng)絡(luò)虛擬化靈活使用計(jì)算資源。
同時(shí),為了提高數(shù)據(jù)中心置頂式(ToR)交換機(jī)與服務(wù)器網(wǎng)卡(NIC)之間的速度,并降低以太網(wǎng)連通性成本,最近成立的行業(yè)組織25Gb以太網(wǎng)聯(lián)盟制定了新的以太網(wǎng)規(guī)范,以允許數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用25Gbps或50Gbps以太網(wǎng)鏈路協(xié)議。
符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)且可互操作的25 Gb以太網(wǎng)規(guī)范旨在提升性能,大幅降低置頂式交換機(jī)與服務(wù)器網(wǎng)卡之間每Gbps的互聯(lián)成本。相對于當(dāng)前的10 Gbps與40 Gbps以太網(wǎng)鏈路,該規(guī)范規(guī)定了單通道25 Gbps以太網(wǎng)與雙通道50 Gbps以太網(wǎng)鏈路協(xié)議,能夠讓機(jī)架端點(diǎn)與交換機(jī)之間的單條物理通道或屏蔽雙絞線性能提升2.5倍。作為以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的管理機(jī)構(gòu),美國電氣與電子工程師協(xié)會(huì)也在考慮將該技術(shù)用于未來的IEEE標(biāo)準(zhǔn)。
為云計(jì)算而構(gòu)建的現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心還通過所謂的存儲(chǔ)解聚(storage disaggregation)開創(chuàng)了存儲(chǔ)技術(shù)新天地。近些年來,存儲(chǔ)因服務(wù)器計(jì)算而聚集在一起,以快速地從存儲(chǔ)中檢索數(shù)據(jù)。但是,隨著固態(tài)磁盤(SSD)成為新的存儲(chǔ)媒介,上述服務(wù)器的存儲(chǔ)成本開始升高?,F(xiàn)在,計(jì)算與存儲(chǔ)之間的連接速度得到了提升,存儲(chǔ)可以與計(jì)算再次分開或者解聚及共享。
新的互聯(lián)技術(shù)能夠讓數(shù)據(jù)傳輸速度提升至40 Gbps, 并將很快升至100 Gbps,幾乎一蹴而就。存儲(chǔ)解聚能夠讓數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商更加靈活地升級或替換個(gè)別組件,而非替換整個(gè)系統(tǒng)。對于需要快速檢索的數(shù)據(jù),還可以使用SSD存儲(chǔ),將成本較低的SAS與SATA驅(qū)動(dòng)器用于不太緊急的數(shù)據(jù)。
在設(shè)計(jì)開放平臺(tái)數(shù)據(jù)中心時(shí),還必須考慮安全技術(shù),避免以往的事后彌補(bǔ)。網(wǎng)絡(luò)需要深層數(shù)據(jù)包檢查,以篩查異常行為,且篩查速度必須達(dá)到Gb級。需要具備安全能力的其他網(wǎng)絡(luò)組件包括邊緣路由器、防火墻、家庭網(wǎng)關(guān)、虛擬私人網(wǎng)絡(luò)(VPN)設(shè)備等。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,提供安全性的同時(shí)不得影響網(wǎng)絡(luò)速度與性能。
雖然上述技術(shù)變化可能會(huì)對更加熟悉客戶端-服務(wù)器物理硬件運(yùn)營的數(shù)據(jù)中心管理人員帶來挑戰(zhàn),但也帶來了開發(fā)更高效開放平臺(tái)超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的更多潛在機(jī)會(huì),進(jìn)而滿足在快速增加的設(shè)備上完成更迅速、更高容量計(jì)算的大量需求。
作者簡介:
Nicholas(Nick)Ilyadis現(xiàn)任博通公司基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)事業(yè)集團(tuán)副總裁兼首席技術(shù)官,負(fù)責(zé)各種以太網(wǎng)芯片產(chǎn)品的產(chǎn)品戰(zhàn)略與交叉產(chǎn)品組合計(jì)劃,包括網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、高速控制器、PHY、企業(yè)WLAN、SerDes、處理器及安全性。
在加入博通公司之前,Ilyadis曾擔(dān)任Nortel Networks企業(yè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的工程副總裁,并曾擔(dān)任Digital Equipment Corporation與Itek Optical Systems的各種工程職務(wù)。Ilyadis擁有新罕布什爾州大學(xué)電氣工程碩士學(xué)位以及羅徹斯特理工學(xué)院的BTEE學(xué)位。