开放式网络自动化迎战虚拟数据中心
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数据中心管理员的新烦恼
自从计算技术出现以来,数据中心已经经过了数次重大的转型。数据中心已经从主机计算、客户端/服务器、互联网计算,一直发展到了SOA。现在我们正面临着另外一次重大的技术转型,即迈向完全虚拟化的数据中心。每一次转型,都会在很大程度上降低计算成本,提高数据中心的运行效率、加快软件开发,最重要的是,提高人们的工作效率。
向虚拟数据中心的转变将会成为自主机发明以来最为重要的一次IT转型。因为这一转变会将网络堆叠、存储器与计算层整合为一体,从而可以优化应用性能。在完全虚拟化的数据中心之中,计算资源会作为虚拟机,存储器将会变为虚拟“池”无处不在,而网络架构会将这些虚拟元素连接在一起,形成一个灵活、可伸缩的计算环境。
目前,这些虚拟化技术已经得到了普遍应用。最近的一项调查报告显示,82%的组织机构目前都在使用虚拟化技术。促使这些公司几乎全部采用虚拟化技术的最主要因素是为了整合并减少服务器的数量。而服务器数量的大幅减少(有时甚至会减少到原来的十分之一),很显然会对降低总体拥有成本 (TCO) 带来巨大影响。然而,部署虚拟化技术还存在许多其他的原因,包括:
•允许软件开发人员或其他用户配置自已的虚拟机。这可以让开发人员、工程师或其他人员近乎即时地访问计算资源,无需与其他部门进行交涉;
•当额外的计算资源被添加进来而导致工作负荷增加时,可以确保应用性能的维持;
•可实现虚拟工作负载的自由转移/移动,从而提高应用的正常运行时间。在电力中断的情况下,虚拟机 (VM) 可以在需要时跨越机架、跨越数据中心或跨越网络进行迁移;
•可以作为物理数据中心与云计算数据中心之间的连接桥。如果要在私有数据与云计算数据中心之间实现轻松地迁移,则必须对资源进行虚拟化。
采用新技术总会给数据中心的管理员带来新的挑战,虚拟化技术也不例外。服务器整合可以大幅降低物理服务器的数量,但它产生的副作用便是:将会出现虚拟机数量激增的情况,这通常被称为虚拟机“蔓延(Sprawl)”问题。而管理这一“蔓延” 问题,与管理物理资源相比更加困难。随着各个机构的虚拟机数量从数百个增加到数千个,出现的问题是:“虚拟机在哪儿”、“谁创建的虚拟机”、“谁拥有虚拟机”、“为什么要进行迁移”以及“数据在哪里”等。这种新的复杂性给服务器管理员增加了额外的工作――从管理成百上千的物理服务器,变成了管理成千上万的虚拟机。
但是挑战并不止于这一点。由于虚拟机的存在,数据中心管理员还必须配置虚拟存储池和虚拟网络资源。以前,管理的计算资源由计算、网络与存储资源的静态堆栈组成,工作非常简单。现在,由于要采用虚拟计算、存储与网络资源,复杂性明显增加,这给系统、网络与存储管理员都带来了更多的工作压力。
自动化的作用
应对以上复杂问题的解决方案便是自动化。自动化可以帮助数据中心工程师更好地管理虚拟资源。如果不采用自动化,每当环境出现一些微小的改变时,都需要手动重新配置和优化服务器、存储和网络资源。对于任何一个具有相当规模的数据中心而言,想要保持所有虚拟资源的同步几乎是一件不可能实现的任务。事实上,在Yankee调研公司最近的调查中,仅有17%的受访者认为目前存在实现关键任务应用虚拟化的工具。这也说明在完全虚拟化的数据中心与当前市场的现实情况之间存在着一个巨大的差距。
虚拟环境对数据中心的运行以及公司组织架构都带来了深远的影响,因此管理虚拟环境的挑战并不仅仅局限于对新技术的部署。目前,大部分大型数据中心都有专门支持服务器、网络与存储资源运行的管理人员,并且这些群体中的每个人都在各自的技术管理领域内拥有专业知识。在采用虚拟化技术之前,这些群体都能够在各自的独立领域中成功进行运维管理。但采用了虚拟化技术之后,由于业务需求需要实现资源的灵活转移,需要这些群体与其他群体进行密切合作。
不管是对于虚拟机激增所产生的复杂性、密切协调虚拟资源配置的需求,还是新的虚拟环境管理给各个公司组织机构带来的挑战,自动化是解决这些问题的最佳解决方案。将通用任务的监控、管理与配置实现自动化,可以大幅减少由于虚拟环境产生的额外工作负载。自动化还有助于数据中心配置实现标准化、增强最佳实践,并提高可用性。
从网络这一方面来说,自动化可从以下几个方面改善数据中心的运行:
无需手动配置即可及时应对数据流的变化,并可以优化应用性能。虚拟化、云计算、Web 2.0和其他趋势使流量更具突发性和不可预测性。提供非阻塞交换与路由的无阻塞网络,可有效降低端到端的交易处理延迟。提供VMotion所需的扁平双层网络。
提供一种“永远在线”的数据中心架构。高容量、模块化、完全冗余的网络几乎可以即时转换资源,承受得住任何电力中断的情况。此外,通过增加网络设备的端口密度,可以简化网络架构。这意味着硬件更少、架构更加简单,并且提高了正常运行时间。
通过网络的自动化重新配置,可以实现资源的按需分配。自动化网络能够符合任意业务SLA(服务水平协议)要求,并实现任务的自动化,如通过迁移VLAN重新分配资源、通过QoS策略更改任务优先权、带宽再分配或通过关闭未被充分利用的资源以降低电力损耗。
由于网络处于虚拟数据中心的核心地位,它拥有的独特能力能够帮助企业在虚拟化和云架构方面实现投资价值的最大化。
网络自动化的三种实现方法
网络自动化的目标是为了提供一种“自动优化网络”,从而能够将虚拟资源动态、及时地分配到最需要的位置。目前存在以下几种实现网络自动化的方法,数据中心架构师、首席信息官 (CIO) 以及其他与设计虚拟数据中心相关的人员需要注意其中存在的差异:
一、集成网络自动化
这种方法主要适用那些采用高度集成的、专有网络架构的供应商,他们需要客户堆栈内的全部组成部分都来自于单一供应商或处于同一个封闭系统的供应商。这种“垂直集成”方式的优点在于可以提供一种“开箱即用”的解决方案,因此具有一些短期优势。然而,长期来看,这种方法意味着供应商锁定,剥夺了用户为其特殊环境选择最佳技术的权利。目前,思科公司选用的就是这种方法。
二、网络控制自动化
在这种环境中,虚拟环境的监控、管理与配置受到或通过网络控制。当需要新的虚拟环境时,或现有的虚拟环境需要更多资源时,网络管理工具会对网络、计算与存储资源进行重新配置。
这是一种以网络为中心的策略,需要所有数据中心的功能都处于网络的控制之下,而并非采用一种协作的方式。这需要数据中心管理员进行大量的企业文化与运营观念的转换。这种方式目前为Brocade与Extreme Networks等公司所采用。
第三种趋向于网络自动化的方法充分利用了开放式标准,允许数据中心网络架构由现有自动化或中间件工具进行控制。因为这种方法是以服务器与应用为中心,它与目前的数据中心运行保持了一致性,允许企业组织和机构采用更加无缝的网络自动化方式,与此同时,当前的最佳实践仍然可以保留使用。利用开放式策略,网络基础架构有助于虚拟数据中心的运行,而并不承担管理虚拟环境的任务。管理虚拟环境的任务是由现有的虚拟化管理或系统管理工具完成的,而这些工具都是特别为虚拟环境管理而设计的。此外,基于协议的标准用于网络架构与管理程序或虚拟交换机之间的信息交换,以最终管理网络配置。这种方式不但允许各个公司根据需求选择顶尖技术,并仍然确保了解决方案的有效运作。开放式、基于标准的网络自动化方法为客户提供了最佳的长期优势,在保留了当前的数据中心运行结构的同时,为公司提供了一种向未来技术转型的路径。Force10 Networks就是采用这种方法的供应商之一。
鉴于网络对数据中心发展的重要作用,用户在作出交易决策时需要考虑到以下各点:
开放式、基于标准的方法。许多解决方案供应商都宣称其解决方案具备开放性,还有一些宣称其方案是基于标准的方式。但实际上对网络来说,开放性与基于标准同等重要。另外还有一些供应商宣称其解决方案同时具备开放性和基于标准,但是其提供的可能是大量“基于标准的”自创的特性。
管理程序、虚拟交换机与服务器的未知状况。如果情况并非如此,公司组织或机构可能去失去选择计算平台的权利。考虑到创新的速度与虚拟化的应用程度,对于用户最重要的一点在于网络能够支持来自任何供应商的管理程序。
非阻塞、不拥挤的架构。这会将整个网络范围内的端到端流量延迟降至最低程度。“近乎无阻塞”或订阅过度的解决方案都会导致拥挤问题,进而削弱应用性能。
面向未来的技术――即面向40 GbE与100 GbE的高端口密度。当前,准备购买网络基础架构需要考虑其应该是一种五年的投资计划,因此,采购的硬件设备需要提供足够的密度,足以支持面向40 GbE与100 GbE对网络进行的简化与升级。这可有效避免未来可能发生的设备强制淘汰现象。
选择一家在数据中心创新方面拥有历史传统的供应商。数据中心的网络互联包括了许多独特的需求,需要选择一家熟悉数据中心网络需求的供应商。在配线箱环境中发展起来的供应商所拥有的文化或能力可能不能应对数据中心的挑战。
广泛的合作伙伴生态系统。没有一家供应商能够单独提供建设虚拟数据中心的全部资源。网络解决方案供应商所提供的解决方案,应该具备与主流的计算、虚拟化、存储与管理供应商设备共同协作的能力。
选择采用通用脚本语言的解决方案供应商。如今,数据中心的运行是由使用Perl、Python与Unix语言编写的脚本驱动的。选择采用了约定俗成的标准语言工具的网络供应商,有助于更加高效与迅速地弥补网络互联与计算之间的差距。