澤字節(jié)時(shí)代推動(dòng)可擴(kuò)展、可管理、可配置網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的五種重要趨勢(shì)

 時(shí)代正在變化。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)早已不再是由企業(yè)和運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員、學(xué)術(shù)、科研機(jī)構(gòu)以及軍隊(duì)各自獨(dú)立開(kāi)發(fā)、體型臃腫而且笨拙的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)了。時(shí)至今日，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已成為所有現(xiàn)代通訊的基礎(chǔ)，而不再是政府和軍事人員、研究生和計(jì)算機(jī)科學(xué)家們專享的設(shè)施。如今，任何規(guī)模的企業(yè)和個(gè)人都會(huì)以某種形式連接到現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中。為了容納越來(lái)越多的數(shù)據(jù)，這些系統(tǒng)以及用于安置它們的數(shù)據(jù)中心也在不斷擴(kuò)大。它們變得越來(lái)越大、越來(lái)越普遍，同時(shí)也變得越來(lái)越復(fù)雜。

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)也出現(xiàn)了爆炸式的增長(zhǎng)，這預(yù)示著澤字節(jié)時(shí)代即將到來(lái)(1 澤字節(jié)=1021個(gè)字節(jié)的數(shù)字信息存儲(chǔ)能力)。思科全球云端指數(shù)顯示，到2017年底，全球數(shù)據(jù)中心每年的IP流量將達(dá)到7.7澤字節(jié)。問(wèn)題也由此而生。公司和服務(wù)供應(yīng)商該如何應(yīng)對(duì)日趨復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)和對(duì)帶寬日益增長(zhǎng)的需求，同時(shí)仍然保持網(wǎng)絡(luò)的易配置性?更重要的是，他們應(yīng)如何利用IT基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題?

面對(duì)未來(lái)的巨大挑戰(zhàn)，必須給出某種解決方案?？上驳氖?，一些新興趨勢(shì)可以使計(jì)算和IT基礎(chǔ)設(shè)施更易擴(kuò)展，同時(shí)更易管理和配置。另一方面，這些趨勢(shì)不僅為網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心帶來(lái)了變革，也同樣改變了人類社會(huì)生活、工作和娛樂(lè)的方式。

軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)

消費(fèi)者希望更多地訪問(wèn)高帶寬、多媒體豐富的應(yīng)用和內(nèi)容。這為當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心帶來(lái)了一系列的問(wèn)題——這些問(wèn)題還會(huì)隨著時(shí)間的推移變得日益復(fù)雜。SDN為這一兩難問(wèn)題提供了答案。它為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)集中化的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)、控制和編程能力，從而降低了復(fù)雜性。

對(duì)IT專家而言，將服務(wù)開(kāi)通、優(yōu)化和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量的復(fù)雜任務(wù)交給軟件可以帶來(lái)多種潛在優(yōu)勢(shì)。具體而言，這種方法為他們提供了一種可編程、可定制的界面，使其可以通過(guò)該界面控制和編排不同抽象層上的設(shè)備集合。這不僅將數(shù)據(jù)中心的流程變得更加靈活，同時(shí)也提高了其性能。這種方法還使數(shù)據(jù)中心更有效地利用本身資源——這些優(yōu)勢(shì)不僅降低了數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行成本，同時(shí)還提高了效率和生產(chǎn)率。

盡管SDN技術(shù)尚處于起步階段，但不可否認(rèn)的是，這種技術(shù)對(duì)人工的網(wǎng)絡(luò)配置和管理流程將造成巨大的影響。用軟件平臺(tái)取代人工流程，必然可以使網(wǎng)絡(luò)管理員更快地推出新服務(wù)和新功能，同時(shí)減少工作中的失誤，并更好的平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。正是這種能力使SDN成為了網(wǎng)絡(luò)虛擬化和云計(jì)算等其它新興趨勢(shì)的推動(dòng)者。

網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)

如果說(shuō)SDN是提供了一種管理和控制日趨復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的方法，那么網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)則使用戶可以靈活地將網(wǎng)絡(luò)功能從專用應(yīng)用服務(wù)器轉(zhuǎn)移至一般用途服務(wù)器，從而賦予網(wǎng)絡(luò)更高的可擴(kuò)展性、靈活性和工作效率。服務(wù)供應(yīng)商無(wú)需再次購(gòu)買(mǎi)單一用途的路由器或設(shè)備，而是在服務(wù)器上以虛擬機(jī)的形式實(shí)現(xiàn)該設(shè)備所具有的功能。通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)IT虛擬化技術(shù)將多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備整合為符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的大容量服務(wù)器、交換機(jī)和存儲(chǔ)器，NFV就可以改變網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商搭建、運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的方式(圖1)。

圖1. NFV的愿景是將多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備整合為符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的大容量服務(wù)器、交換機(jī)和存儲(chǔ)器。(圖片來(lái)源：ETSI NFG)

盡管目前尚處于早期開(kāi)發(fā)階段——NFV架構(gòu)文件的初版草案最早也要到2015年1月才能完成——但這一技術(shù)可以帶來(lái)不少好處。例如，網(wǎng)絡(luò)功能將在軟件上使用，因此可以簡(jiǎn)單地遷移到網(wǎng)絡(luò)中的其它地點(diǎn)或在這些地點(diǎn)實(shí)例化，而無(wú)需安裝新的設(shè)備。此外，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和服務(wù)供應(yīng)商也不必配備目前這么多的硬件資產(chǎn)。相反的，他們可以部署更多運(yùn)行虛擬機(jī)的高性價(jià)比大容量服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施。此外，使用虛擬化技術(shù)還可以消除網(wǎng)絡(luò)功能對(duì)硬件的依賴性，使多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)功能可以共享同一個(gè)物理硬件。

目前，NFV這一概念仍有一些證明工作還在進(jìn)行之中，但只有首先實(shí)現(xiàn)SDN技術(shù)，才能真正地實(shí)現(xiàn)NFV技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)行業(yè)開(kāi)始邁向虛擬化，很可能出現(xiàn)軟件和硬件資產(chǎn)的融合，很多硬件資產(chǎn)最終都會(huì)被虛擬機(jī)所取代。

云計(jì)算

如今，我們只需要將插頭插進(jìn)電源就可以為電器充電。我們不需要知道電從哪里來(lái)或如何到達(dá)我們家中，只需要知道接入插座就能使用電源。通過(guò)云計(jì)算技術(shù)，在計(jì)算領(lǐng)域也能實(shí)現(xiàn)相同的概念。

時(shí)至今日，幾乎每個(gè)人都有自己的電腦，每臺(tái)電腦上都擁有各自使用的具體程序。這些電腦可能是私人使用，也有可能是白天用于工作而晚上被帶回家的筆記本電腦。假如情況不是這樣呢?如果計(jì)算變得不透明，支持它的基礎(chǔ)設(shè)施變得像公用設(shè)施一般，而非個(gè)人用品，那會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響?事實(shí)上，這就是云計(jì)算的承諾，讓計(jì)算功能、具體應(yīng)用程序甚至文件變得隨時(shí)隨地可用，而無(wú)需連接到任何特定設(shè)備。

這種變化不會(huì)一蹴而就。云計(jì)算正在逐漸被大眾所使用，但前提是必要的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施須全部到位，才能充分發(fā)揮其潛力。一旦這一概念得到實(shí)施，服務(wù)供應(yīng)商將能夠快速增加容量、提高計(jì)算能力，且無(wú)需投資新的基礎(chǔ)設(shè)施。而數(shù)據(jù)中心也將變得更為節(jié)能。

云計(jì)算還為科學(xué)領(lǐng)域、商業(yè)和社會(huì)帶來(lái)眾多好處。它為科學(xué)家提供了輕松訪問(wèn)數(shù)千臺(tái)服務(wù)器、獲取科研所需處理能力的方便途徑。而大小企業(yè)也可以利用這種計(jì)算能力測(cè)試自己的設(shè)計(jì)或探索成果。云計(jì)算還可以改善協(xié)作能力，讓大眾隨時(shí)隨地獲得教育服務(wù)。此外，通過(guò)微博、微信(國(guó)外則為Facebook和Twitter)等渠道，它還為個(gè)人掀起社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和政治變革提供了強(qiáng)大的渠道。

大數(shù)據(jù)

如今，我們所做的每一件事都會(huì)留下數(shù)字足跡，人們期望使用和分析這些信息。很多人使用“大數(shù)據(jù)”一詞來(lái)描述我們每天生成的、結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化并且規(guī)模不斷擴(kuò)大的數(shù)據(jù)。對(duì)于希望監(jiān)測(cè)購(gòu)買(mǎi)方式、提取具體商業(yè)信息或做出明智戰(zhàn)略決策的企業(yè)而言，收集和分析這種數(shù)據(jù)非常有意義。同時(shí)，大數(shù)據(jù)也可以顯著提高我們理解和感知周圍世界的能力，幫助我們了解社交網(wǎng)絡(luò)的趨勢(shì)，挫敗恐怖主義活動(dòng)，甚至找到治愈癌癥的方法。

許多組織早已開(kāi)始捕捉和分析數(shù)據(jù)，但每天生成的新數(shù)據(jù)仍在以爆炸性的速度不斷增長(zhǎng)。大數(shù)據(jù)分析使這些組織可以將分析任務(wù)分解為眾多小任務(wù)，在數(shù)以百計(jì)乃至千計(jì)的云端電腦上同時(shí)運(yùn)行，從而使對(duì)巨大、復(fù)雜的數(shù)據(jù)的分析成為可能。由此，企業(yè)就可以從中發(fā)現(xiàn)隱藏模式、未知聯(lián)系及其它有用信息。

綠色數(shù)據(jù)中心

據(jù)《媒體》報(bào)道，數(shù)據(jù)中心可能浪費(fèi)了90%以上從電網(wǎng)獲得的電力。更為復(fù)雜的問(wèn)題是，數(shù)據(jù)中心變得越來(lái)越大，一根電線上浪費(fèi)的電力可能被迅速放大很多倍，從而迅速增加能源成本。隨著能源成本的失控和計(jì)算能力要求的不斷提高，對(duì)數(shù)據(jù)中心的“綠色化”或使用多種技術(shù)和方法降低設(shè)備、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行功率變得越來(lái)越重要。

將基于使用的功率來(lái)代替恒定功率，是可實(shí)施綠化的方法之一。以往，即使在沒(méi)有信息流動(dòng)的情況下，網(wǎng)絡(luò)也隨時(shí)保持開(kāi)啟狀態(tài)。它們保持最大功率僅僅是為了保持設(shè)備間鏈路的完整性。而在高能效網(wǎng)絡(luò)世界中，則是根據(jù)負(fù)載情況(即根據(jù)通過(guò)鏈路的具體流量)為鏈路通電和斷電。如果某一設(shè)備沒(méi)有運(yùn)作，電源將會(huì)斷開(kāi)部分電路以減少能源消耗。而在需要時(shí)，則會(huì)迅速啟動(dòng)之前關(guān)閉的部分界面或端口。

利用這種技術(shù)，綠色數(shù)據(jù)中心就可以實(shí)現(xiàn)更低的能源成本并降低整體運(yùn)營(yíng)成本。減少數(shù)據(jù)中心能源使用，還可以實(shí)現(xiàn)每年最高350萬(wàn)噸的二氧化碳減排(以每年用電5萬(wàn)億瓦時(shí)計(jì)算，如圖2所示)。

圖2. 本圖展示了在鏈路數(shù)量與現(xiàn)在相同的情況下全面部署高效能以太網(wǎng)設(shè)備的效果。假設(shè)所有10/100兆鏈路都遷移至1G高效能以太網(wǎng)，并將部分?jǐn)?shù)據(jù)中心鏈路速度提升為10G。

為滿足帶寬需求爆炸式增長(zhǎng)和數(shù)據(jù)中心不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)，尋找讓網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展、可管理、可配置的方法變得十分必要。開(kāi)發(fā)SDN和NFV之類的技術(shù)來(lái)解決這種問(wèn)題，表明網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)模式已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐攒浖橹鳌?strong>云計(jì)算也將發(fā)揮重要作用，它重新定義了人們使用和訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)的方式，而大數(shù)據(jù)分析則在更加努力和有效的利用這些數(shù)據(jù)。綠色科技則將通過(guò)解決目前日益嚴(yán)峻的能源消耗問(wèn)題，以增強(qiáng)這些先進(jìn)技術(shù)的效果?？偠灾@些趨勢(shì)不僅將改變網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心的未來(lái)，還將惠及社會(huì)的各個(gè)方面。

作者簡(jiǎn)介：Nicholas (Nick) Ilyadis是博通(Broadcom)公司基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)副總裁兼首席技術(shù)官，他負(fù)責(zé)為包括網(wǎng)絡(luò)交換、以太網(wǎng)控制器、無(wú)線局域網(wǎng)、SerDes、PHY、處理器和安全等技術(shù)在內(nèi)的一系列芯片產(chǎn)品制定產(chǎn)品策略和跨產(chǎn)品線組合方案。在加入博通公司之前，他在北電網(wǎng)絡(luò)公司擔(dān)任負(fù)責(zé)企業(yè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品工程的副總裁。他還在美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)和 Itek 公司擔(dān)任過(guò)工程方面的職務(wù)。Ilyadis 先生擁有新罕布什爾州大學(xué)電子工程碩士學(xué)位和羅切斯特理工學(xué)院的電子工程學(xué)士學(xué)位。