一種思科數(shù)據(jù)中心3.0的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

精品文檔-下載后可編輯一種思科數(shù)據(jù)中心3.0的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心一直是重要的企業(yè)資產(chǎn)，也是IT用以保護(hù)、優(yōu)化和發(fā)展業(yè)務(wù)的戰(zhàn)略性重點(diǎn)機(jī)構(gòu)，但如果您的數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)了服務(wù)器、存儲資源使用率低下，能源和人員成本占數(shù)據(jù)中心總運(yùn)行成本的25%-30%，在IT預(yù)算中，70%花費(fèi)都在維護(hù)方面，而不是使企業(yè)更具競爭力，這是當(dāng)前CIO（（ChiefInformationOfficer）信息官是一種新型的信息管理者。他們不同于一般的信息技術(shù)部門或信息中心的負(fù)責(zé)人，而是已經(jīng)進(jìn)入公司決策層，相當(dāng)于副總裁或副經(jīng)理地位的重要官員。）需要迫切解決的問題。

數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)型的需要

當(dāng)今的許多企業(yè)都在努力解決數(shù)十年來無計(jì)劃發(fā)展的遺留問題，面對大量變更、管理、集成、安全和備份都成為越來越昂貴和困難的技術(shù)孤島。這些數(shù)據(jù)中心運(yùn)營的現(xiàn)實(shí)問題，對于尋找創(chuàng)新方式來滿足不斷提高的企業(yè)需求的CIO來說，已成為嚴(yán)重的限制因素。談及聯(lián)通綠色I(xiàn)DC發(fā)展目標(biāo)，康楠表示，綠色節(jié)能是非常重要的一個發(fā)展方向，中國聯(lián)通計(jì)劃要形成具有科學(xué)合理的空間布局，集中化、智能化、模塊化的IT基礎(chǔ)設(shè)備，達(dá)到高效運(yùn)營的數(shù)據(jù)中心，采用新的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，引用新的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)更加節(jié)能、單位生產(chǎn)能力更高、具有較好經(jīng)濟(jì)效益、運(yùn)行管理更加集中智能化，向更高目標(biāo)推進(jìn)。

現(xiàn)在，許多公司都致力于改變數(shù)據(jù)中心設(shè)施的整合和虛擬化。盡管這是優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)、消除運(yùn)營孤井的正確做法，但這只是起點(diǎn)而已。公司必須拓寬視角，以創(chuàng)新方式來看待數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，以使IT效率、響應(yīng)能力和永續(xù)性都達(dá)到新的高度。

思科數(shù)據(jù)中心3.0既能解決當(dāng)前迫切的運(yùn)營限制問題，而且也能過渡到未來的虛擬數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心3.0改變了目前的數(shù)據(jù)中心域環(huán)境-服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)作為獨(dú)立孤井運(yùn)行的情況，將它們統(tǒng)一到單一架構(gòu)和一套共享網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中。傳統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)交換機(jī)互聯(lián)時(shí)，如果互聯(lián)結(jié)構(gòu)中存在環(huán)路，則會block環(huán)路中的部分支路。vPC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在單個設(shè)備上使用port-channel連接兩個上行交換機(jī)，完全使用所有上行鏈路的帶寬，并消除STPblockedports，在link/device失效下提供快速收斂。虛擬交換系統(tǒng)VSS（VirtualSwitchSystem）。兩臺CiscoCatalyst6500系列交換機(jī)通過VSS連接后可以實(shí)現(xiàn)如同操作單一邏輯交換機(jī)的效果。虛擬交換系統(tǒng)VSS與vPC技術(shù)有一些不同的地方，如在控制層面上兩個交換機(jī)有主次之分，但在數(shù)據(jù)處理上是雙活的。

因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)是無所不在的，網(wǎng)絡(luò)的特征就是支持一切，只有網(wǎng)絡(luò)能在異構(gòu)環(huán)境中提供連接，統(tǒng)一行為，通過開放標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)和互操作性，與任何廠商、設(shè)備或內(nèi)容無關(guān)。

思科數(shù)據(jù)中心3.0的業(yè)務(wù)優(yōu)勢

思科數(shù)據(jù)中心3.0能夠戰(zhàn)略性地遷移到一個完全不同的基礎(chǔ)設(shè)施模式：能夠根據(jù)需要，混合、匹配和配置位于任意物理地點(diǎn)的共享服務(wù)的統(tǒng)一架構(gòu)。這個模式從根本上改變了IT運(yùn)行其資源的方式，在效率和企業(yè)響應(yīng)能力方面獲得了突破性的優(yōu)勢。

提高響應(yīng)能力：因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)能自動從虛擬化服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)池中部署基礎(chǔ)設(shè)施，所以能按需發(fā)現(xiàn)和配置資源，與人工配置方法相比，大大縮短了響應(yīng)時(shí)間，減少了錯誤率，能將富有經(jīng)驗(yàn)的IT人員重新分配到更高價(jià)值的工作。

提高效率：通過限度地使用現(xiàn)有資源，推遲新容量購買，您即能獲得更高投資回報(bào)，延長您當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的生命期。成本節(jié)約包括減少電源、通風(fēng)和辦公空間開支等。通過提高效率，企業(yè)將能把預(yù)算從維護(hù)轉(zhuǎn)向創(chuàng)新，提高企業(yè)競爭力。

提高永續(xù)性：將網(wǎng)絡(luò)原理應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心，能提高基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性、可用性和安全性，保護(hù)其免于干擾和意外停機(jī)。它還通過復(fù)制關(guān)鍵數(shù)據(jù)，以便在發(fā)生故障時(shí)輕松回退，支持更高水平的業(yè)務(wù)連續(xù)性和恢復(fù)能力。

思科數(shù)據(jù)中心3.0的解決方案

思科數(shù)據(jù)中心3.0的基本要素-整合、虛擬化和自動化，能夠降低總擁有成本（TCO;提高資產(chǎn)利用率，降低電源和冷卻需求，并提高運(yùn)營效率），通過一系列已定義的重疊階段，提供數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展計(jì)劃。盡管各階段目標(biāo)十分明確，但企業(yè)實(shí)施各階段的速度卻是根據(jù)企業(yè)具體的業(yè)務(wù)需求而定。

階段1：現(xiàn)狀

目前，普通數(shù)據(jù)中心部署的服務(wù)器通過千兆以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口和獨(dú)立光纖通道主機(jī)總線適配器（HBA）與網(wǎng)絡(luò)相連。這些數(shù)據(jù)中心的生產(chǎn)虛擬機(jī)密度一般較低，只有不到10%的生產(chǎn)工作負(fù)載在虛擬機(jī)上運(yùn)行，運(yùn)營結(jié)構(gòu)以此孤立技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建（參見圖1）。

圖1目前普通服務(wù)器采用分立的局域網(wǎng)和存儲連接

此時(shí)，客戶能繼續(xù)使用其現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施投資。隨著他們開始擴(kuò)展其現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)數(shù)目，CiscoNexus系列提供大量選項(xiàng)，包括CiscoNexus7000系列交換機(jī)和CiscoNexus2000系列交換矩陣擴(kuò)展器，來支持與千兆以太網(wǎng)相連的服務(wù)器。這種方法使客戶能保持與現(xiàn)有CiscoCatalyst系列基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營和管理一致性，并通過在未來部署萬兆以太網(wǎng)、統(tǒng)一交換矩陣和虛擬機(jī)感知網(wǎng)絡(luò)（CiscoVN-Link）的能力，提供前瞻性的投資保護(hù)。

階段2:服務(wù)器整合

階段2中，客戶使用VMwareESX、MicrosoftHyper-V或Xen等服務(wù)器虛擬化技術(shù)來整合服務(wù)器，以降低TCO。將多個一般較少使用的物理機(jī)整合為虛擬機(jī)，減少物理服務(wù)器數(shù)目的能力，能為客戶帶來巨大的成本優(yōu)勢。在此階段中，虛擬機(jī)成為默認(rèn)應(yīng)用平臺，60-80%的x86應(yīng)用運(yùn)行在虛擬環(huán)境中。

圖2數(shù)據(jù)中心需從千兆以太網(wǎng)平穩(wěn)升級到萬兆以太網(wǎng)

從網(wǎng)絡(luò)的角度，虛擬機(jī)密度的提高鼓勵企業(yè)升級到萬兆以太網(wǎng)，將其作為連接服務(wù)器的默認(rèn)機(jī)制，這是因?yàn)閱我环?wù)器上的多個虛擬機(jī)會快速使一條千兆以太網(wǎng)鏈路飽和，而在超過特定閾值后，多條千兆以太網(wǎng)鏈路將失去經(jīng)濟(jì)高效性（參見圖2）。在此階段中，存儲流量仍進(jìn)行單獨(dú)傳輸。CiscoNexus7000和5000系列能夠?yàn)樯壍脚c萬兆以太網(wǎng)相連的服務(wù)器提供支持。如使用CiscoNexus7000系列，升級只需添加萬兆以太網(wǎng)I/O模塊。CiscoNexus2000系列交換矩陣擴(kuò)展器支持其余的與千兆以太網(wǎng)相連的服務(wù)器，并同時(shí)在整個網(wǎng)絡(luò)中保持一致的運(yùn)營環(huán)境。此時(shí)，如果客戶運(yùn)行VMware的ESX管理程序，他們也能部署CiscoNexus1000V交換機(jī)。該功能為客戶提供直至單個虛擬機(jī)級別的運(yùn)行一致性，以及策略便攜性，因此，當(dāng)虛擬機(jī)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)移動時(shí)，網(wǎng)絡(luò)和安全策略也隨之移動。CiscoNexus1000V能部署在目前運(yùn)行VMwareESX的任意地點(diǎn)，與服務(wù)器上行鏈路速度或上游接入交換機(jī)無關(guān)。

階段3:I/O整合

第三階段主要是升級到統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心交換矩陣，一般有兩個觸發(fā)因素。個因素是企業(yè)希望通過簡化基礎(chǔ)設(shè)施和拆除支持獨(dú)立局域網(wǎng)和存儲網(wǎng)絡(luò)所需的冗余組件（接口，電纜，上游交換機(jī)等），來繼續(xù)降低TCO。第二個觸發(fā)因素是客戶希望利用其虛擬機(jī)完成更的任務(wù)，包括使用動態(tài)資源調(diào)度（DRS）等技術(shù)。這些目標(biāo)要求所有服務(wù)器都擁有一套統(tǒng)一、普及的網(wǎng)絡(luò)和存儲功能，而簡單、效的實(shí)施方法之一就是部署統(tǒng)一交換矩陣。向統(tǒng)一交換矩陣的遷移使所有物理和虛擬服務(wù)器都能接入SAN，在客戶SAN

中整合更多存儲，從而進(jìn)一步降低客戶的TCO并提高他們的效率（參見圖3）。

圖3統(tǒng)一交換矩陣能夠降低數(shù)據(jù)中心TCO

因?yàn)榇穗A段的重點(diǎn)是整合服務(wù)器I/O，所以主要需調(diào)整服務(wù)器接入層來支持統(tǒng)一交換矩陣。為部署以太網(wǎng)光纖通道（FCoE），在服務(wù)器方需采用Emulex和QLogic等公司的新型融合網(wǎng)絡(luò)適配器，或?yàn)镮ntel的萬兆以太網(wǎng)適配器部署一個新軟件驅(qū)動程序。請注意，VMwareESX3.5U2上支持FCoE，且Emulex、Intel和QLogic接口都位于VMware3.5硬件兼容列表（HCL）上，所以該階段既包括物理服務(wù)器，也包括虛擬服務(wù)器。在網(wǎng)絡(luò)方，只需在CiscoNexus5000系列上啟用FCoE特性，安裝光纖通道或光纖通道和數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)上行鏈路模塊，就能支持FCoE。任何相連的CiscoNexus2000系列交換矩陣擴(kuò)展器也都支持FCoE功能，但因?yàn)樯闲墟溌烦~配置，必須慎重進(jìn)行流量規(guī)劃。CiscoNexus7000系列支持FCoE，在2022年年末會推出支持?jǐn)?shù)據(jù)中心以太網(wǎng)的I/O模塊（以便提供可靠傳輸）。

那么，部署iSCSI的情況是怎樣的呢？到目前為止，討論的重點(diǎn)一直是FCoE;然而，從實(shí)際角度來說，“統(tǒng)一交換矩陣”也可以是IP小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口（iSCSI）。思科預(yù)計(jì)，在實(shí)際環(huán)境中，下一代企業(yè)數(shù)據(jù)中心將包括多種技術(shù)，如FCoE、iSCSI和光纖通道等。CiscoNexus系列提供的高度可用、高性能、無丟包的萬兆以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施能使這兩種方法均從中受益。

階段4便于擴(kuò)展的動態(tài)數(shù)據(jù)中心交換矩陣

階段4的目標(biāo)是發(fā)揮上一階段的功能優(yōu)勢，提高數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)交換矩陣的可擴(kuò)展性、靈活性和效率（參見圖4）。該階段允許任意數(shù)據(jù)中心資產(chǎn)訪問其他任何資產(chǎn)。從存儲角度來看，數(shù)據(jù)中心交換矩陣將支持FCoE和iSCSI服務(wù)器接入，以及與FCoE、光纖通道和iSCSI相連的目標(biāo)。數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)將從接入層擴(kuò)展到匯聚和層。這種擴(kuò)展的優(yōu)勢之一就是簡化對光纖通道SAN（SAN在本質(zhì)上是一個基于交換機(jī)的技術(shù)，可以和多臺物理服務(wù)器、虛擬機(jī)和外部存儲的應(yīng)用等相互連接和交換。存儲管理員通常都很迷惑，認(rèn)為SAN存儲陣列就是SAN。實(shí)際上，SAN存儲陣列只是SAN的一部分。SAN比具有更多物理端口的陣列可以讓更多的主機(jī)訪問SAN存儲陣列）的訪問，因?yàn)闊o需再通過專用鏈路從接入層進(jìn)行光纖通道回連。

圖4便于擴(kuò)展的動態(tài)數(shù)據(jù)中心交換矩陣

如前面所述，該階段是以前一階段為基礎(chǔ)的，因此它主要旨在完成到CiscoNexus萬兆以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的升級。但有一個新任務(wù)，即向現(xiàn)有CiscoMDS9000系列導(dǎo)向器級光纖通道交換機(jī)添加FCoE接口，以簡化對現(xiàn)有SAN的訪問。

階段5:統(tǒng)一計(jì)算

該解決方案的終目的是一個完全虛擬化（計(jì)算機(jī)元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行。虛擬化技術(shù)可以擴(kuò)大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。CPU的虛擬化技術(shù)可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個平臺同時(shí)運(yùn)行多個操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率。）的數(shù)據(jù)中心，由計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)就是用物理鏈路將各個孤立的工作站或主機(jī)相連在一起，組成數(shù)據(jù)鏈路，從而達(dá)到資源共享和通信的目的，基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化-通常用于存儲局域網(wǎng)-可將分散的陣列子系統(tǒng)整合為一個存儲資源池，顯著提升存儲池的規(guī)模和覆蓋范圍。在存