未來數(shù)據(jù)中心：以軟件的名義

孫杰賢

當前，企業(yè)數(shù)據(jù)中心呈現(xiàn)幾個非常明顯的技術發(fā)展趨勢：首先，基于x86架構的PC服務器的計算能力越來越強，一些高端的PC服務器甚至可以媲美小型機，而購買成本和維護成本卻比小型機小得多；此外，服務器虛擬化的趨勢也非常明顯，據(jù)不完全統(tǒng)計，60%以上的服務器應用程序現(xiàn)在都是在虛擬機上運行的，這就意味著很多程序已經(jīng)可以不跟硬件直接對話了；與此同時，軟件定義網(wǎng)絡和虛擬化存儲也大行其道，尤其在存儲領域幾乎都是軟件的天下，從光盤上的物理分區(qū)到文件的整理，從磁盤上獨立的區(qū)域到RAID組。

所有這些就促成了一個大的技術方向——軟件定義的數(shù)據(jù)中心，這也是云計算技術發(fā)展的必然結果。一件有意思的事情是，從谷歌、亞馬遜、facebook和百度等互聯(lián)網(wǎng)巨頭的大型云計算數(shù)據(jù)中心里，我們是找不到SAN網(wǎng)絡的，整個架構更加扁平和簡捷，這便是軟件的力量。

軟件重構

軟件定義數(shù)據(jù)中心用一種無處不在的抽象，能夠讓我們以一種前所未有的方式連接、匯聚和配置計算、網(wǎng)絡和存儲資源。最早由VMware公司提出，目前這一趨勢性定位已被各大IT巨頭所接受，并陸續(xù)推出相關解決方案。英特爾（中國）數(shù)據(jù)中心及云計算業(yè)務產(chǎn)品市場總監(jiān)賀曉東認為，軟件定義數(shù)據(jù)中心說明了一點，“整個數(shù)據(jù)中心的建設正在從以傳統(tǒng)的技術為導向回歸到以人為導向這一方向上來。也就是說，現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心必須能夠對市場和業(yè)務需求做出迅速的相應，而這必須依靠軟件的力量”。他說：“海量的數(shù)據(jù)是信息社會的一個最明顯特征，然而在面對大量數(shù)據(jù)時，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)力不從心了，變革或者說重構是必然的事情。網(wǎng)絡、存儲、計算是數(shù)據(jù)中心三大主要資源，怎么樣能夠建立一個統(tǒng)一的、可擴展的，彈性擴展的，而且是高效的全新數(shù)據(jù)中心架構以達到業(yè)務的快速交付目的是重架構的出發(fā)點，軟件定義的數(shù)據(jù)中心能夠做得這一點。這意味著我們?yōu)榉掌?、存儲和網(wǎng)絡設備提供的核心硬件平臺將增添更多面向應用優(yōu)化的功能和特性，并變成更為靈活的數(shù)據(jù)中心構建模塊，更易融入數(shù)據(jù)中心的IT資源池，可按用戶的應用需求隨意分配和組合?！?/p>

服務器虛擬化大家都比較熟悉，技術也非常成熟。如果我們把服務器看作是一個微型的數(shù)據(jù)中心，那么我們可以通過服務器的虛擬化來理解軟件定義的數(shù)據(jù)中心。服務器虛擬化是將服務器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺服務器變成幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬服務器，不再受限于物理上的界限，而是讓CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件變成可以動態(tài)管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡化系統(tǒng)管理，實現(xiàn)服務器整合，讓IT對業(yè)務的變化更具適應力。軟件定義的數(shù)據(jù)中心也采用了類似的理念，它將網(wǎng)絡、存儲、計算、安全等基礎設施和可用服務進行池化、聚合，并可通過策略驅動的智能軟件進行管理，從而使數(shù)據(jù)中心服務不再受到專用硬件的束縛，擺脫傳統(tǒng) IT 復雜而不靈活的困境，實現(xiàn)無可比擬的業(yè)務敏捷性并為所有應用提供最佳服務等級，并可大幅簡化操作以及降低成本。

如何“定義”

那么軟件具體是如何重構數(shù)據(jù)中心的呢？我們可以先從軟件定義的網(wǎng)絡說起。

軟件定義網(wǎng)絡（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)絡設備控制面與數(shù)據(jù)面分離開來，從而實現(xiàn)了網(wǎng)絡流量的靈活控制，為核心網(wǎng)絡及應用的創(chuàng)新提供了良好的平臺。由于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡設備（交換機、路由器）的固件是由設備制造商鎖定和控制，所以SDN希望將網(wǎng)絡控制與物理網(wǎng)絡拓撲分離，從而擺脫硬件對網(wǎng)絡架構的限制。這樣企業(yè)便可以像升級、安裝軟件一樣對網(wǎng)絡架構進行修改，滿足企業(yè)對整個網(wǎng)站架構進行調(diào)整、擴容或升級。而底層的交換機、路由器等硬件則無需替換，節(jié)省大量的成本的同時，網(wǎng)絡架構迭代周期將大大縮短。

軟件定義的存儲是軟件定義的數(shù)據(jù)中心的基本組件，可對存儲資源進行抽象化處理，以支持存儲的池化、復制和按需分發(fā)。這使存儲層與虛擬化計算層非常相似，都具有聚合、靈活、高效和彈性擴展的特點。它們的優(yōu)勢也如出一轍——全面降低了存儲基礎架構的成本和管理的復雜性。綜合來看，軟件定義的存儲有幾個明顯特征：以應用為中心的策略，可實現(xiàn)存儲使用自動化——軟件定義的存儲支持對異構存儲池中的所有資源實施一致的策略，使存儲的使用像為每個應用或虛擬機指定容量、性能和可用性要求那樣簡單。這種基于策略的自動化最大限度地利用了底層存儲資源，同時將管理開銷降至最低；與硬件無關的虛擬化數(shù)據(jù)服務——數(shù)據(jù)服務作為虛擬數(shù)據(jù)服務在軟件中交付，并按虛擬機進行調(diào)配和管理；通過硬盤和固態(tài)磁盤虛擬化確保數(shù)據(jù)持久性——隨著服務器功能的增多，軟件定義的存儲解決方案可讓企業(yè)利用廉價的行業(yè)標準計算硬件來擴大其存儲資源，同時利用固態(tài)磁盤和硬盤作為虛擬機的共享存儲，可獲得高性能、內(nèi)置的恢復能力和動態(tài)可擴展性。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，應用服務器采用豎井的方式，每臺服務器上運行一個應用程序，服務器硬件以及上面的操作系統(tǒng)和應用以緊耦合的方式捆綁在一起。這種模式導致服務器的CPU和內(nèi)存等物理計算資源利用率低。在典型的 x86 服務器部署中，平均只有總容量的 10% 到 15% 得到利用，計算資源浪費嚴重。而另一方面，為支持不斷增長的業(yè)務和應用需求，企業(yè)需要大量的服務器購置或者更新?lián)Q代。軟件定義的計算便是為了解決這一矛盾。但是，軟件定義計算目前沒有統(tǒng)一的概念定義，分布式計算以及云計算都屬于軟件定義計算的范疇，而VMware公司認為“虛擬機”的概念就是“軟件定義計算”。

構建一個軟件定義的數(shù)據(jù)中心，主要包括兩個步驟：虛擬化數(shù)據(jù)中心里的所有資源，然后通過一個統(tǒng)一的管理平臺對所有資源進行管理。當前，許多用戶的數(shù)據(jù)中心環(huán)境是異構的，既包括虛擬化的設備，也包括一些因某種原因不能被虛擬化的物理設備；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云環(huán)境。硬件設備在未來的數(shù)據(jù)中心里成了一種通用化的硬件平臺，其差異化或附加價值更多地通過軟件來體現(xiàn)。當然，這不是說硬件本身已經(jīng)不再重要，因為數(shù)據(jù)中心的計算能力、網(wǎng)絡能力和存儲能力最終還是要靠硬件來實現(xiàn)。更準確的說法是軟件定義數(shù)據(jù)中心讓硬件資源和軟件資源之間的關系變得更加緊密。而且軟件定義的數(shù)據(jù)中心不是萬能的，如果數(shù)據(jù)中心規(guī)模不大，軟件定義的概念意義并不大。

用VMware公司大中華區(qū)技術總監(jiān)張振倫的一段話作為結尾——“大數(shù)據(jù)、社交化、虛擬化、資源池化等一系列的革新正席卷整個IT產(chǎn)業(yè)，正改變企業(yè)做生意的方式，壓縮著IT的生命周期，正以摧枯拉朽之勢逼宮傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的重塑與革新。不管你是否喜歡，軟件定義數(shù)據(jù)中心正翩躚走來，讓我們與之共舞吧，至少為了我們IT人的綠色未來”。