預計截止至2020年，互聯設備的數量將達到500億。而如此眾多的設備預計將在2017年產生高達7.7 ZB的互聯網數據。隨著運營商放棄了客戶端-服務器以及局域網(LAN)架構，并轉而青睞側重在服務器、存儲與網絡中采用虛擬化的設計，如此大量的數據處理需求將給數據中心生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大挑戰(zhàn)。為此，有越來越多的公司開始選擇基于移動計算、云服務、大數據和社交網絡等領先技術的更加靈活且開放的平臺。
亞馬遜、谷歌與Facebook等創(chuàng)新領袖正在積極構建超大規(guī)模的數據中心，以處理海量的帶寬需求與工作負載。最近，Facebook在開放計算項目(Open Compute Project)主辦的開放計算峰會(Open Compute Summit)上分享了一個關于其數據中心開發(fā)的經典案例。開放計算項目由Facebook創(chuàng)立，旨在通過分享服務器、存儲與網絡的設計，開發(fā)高性能、低成本且節(jié)能的數據中心。據Facebook透露，開放平臺已經幫助其節(jié)省了12億美元的成本。
最近，許多企業(yè)正投入云計算的懷抱，他們一般從第三方購買計算容量，節(jié)約運營自身數據中心所需的資本與運營費用。因此，云服務提供商已成為對開放平臺超大規(guī)模數據中心投資力度最大的投資者之一。以溢價提供高級服務的傳統(tǒng)服務器提供商可能將面臨來自開放平臺提供商的激烈競爭，后者的成本更低且基礎架構更靈活、可擴展。
使用開放平臺的方法意味著須整體看待數據中心開發(fā)項目。雖然服務器是核心技術，但需要考慮包括服務器、存儲、網絡以及軟件在內的整體系統(tǒng)，并以全新方法將這些組件更好地整合在一起，讓數據中心實現真正的突破性變革。
雖然開放平臺觸及的不僅僅是服務器，但在滿足下一代數據中心的傳輸容量、處理速度與節(jié)能高效的需求方面，服務器仍發(fā)揮著關鍵作用。在構建服務器時，必須通過一臺物理服務器容納多臺虛擬服務器，以便在虛擬化成為業(yè)界標準的情況下提高服務器利用率。服務器需要使用既快速又節(jié)能的多核處理器，且必須與日益虛擬化的存儲及網絡系統(tǒng)無縫互動。
許多半導體公司與服務器制造商現在都在開發(fā)運行于ARM處理器、而非行業(yè)標準x86架構的服務器。ARM處理器普遍用于智能手機、平板電腦及其他便攜式設備以及隨物聯網(IoT)趨勢而出現的新興設備、聯網家電、汽車和各種網絡傳感器。ARM有助于各公司開發(fā)擁有創(chuàng)新型多核CPU的處理器，實現真正的服務器級性能，并面向網絡、通信、大數據、存儲及安全應用提供業(yè)界最佳的虛擬化加速器。
現代數據中心還需要更快速的網絡連通性，千兆以太網(GbE)將被10GbE、40GbE并最終被100GbE規(guī)模的管網所替代。10GbE結構網絡(網絡中的流量可流向各個方向)將有利于節(jié)能、易管理性以及通過網絡虛擬化靈活使用計算資源。
同時，為了提高數據中心內架頂式(ToR)交換機與服務器網卡(NIC)之間的速度，降低兩者間以太網連通性成本，最近成立的行業(yè)組織25Gb以太網聯盟(the 25 Gigabit Ethernet Consortium)制定了新的以太網規(guī)范說明，以允許數據中心網絡應用25Gbps或50Gbps以太網鏈路協(xié)議。
符合行業(yè)標準且可互操作的25 Gb以太網規(guī)范旨在提升性能，大幅降低架頂式(ToR)交換機與服務器網卡(NIC)之間每Gbps的互聯成本。相對于當前的10 Gbps與40 Gbps以太網鏈路，該規(guī)范規(guī)定了單通道25 Gbps以太網與雙通道50 Gbps以太網鏈路協(xié)議，能夠讓機架端點與交換機之間的每條物理通道或屏蔽雙軸銅纜性能提升最高達2.5倍。作為以太網標準的管理機構，美國電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)也在考慮將該技術用于未來的IEEE標準。
為云計算而構建的現代數據中心還通過所謂的存儲解聚(storage disaggregation)開創(chuàng)了存儲技術新天地。近些年來，存儲因服務器計算而聚合在一起，因此數據可以更快速地從存儲中檢索出來。但是，隨著固態(tài)硬盤(SSD)成為新的存儲媒介，上述服務器的存儲成本開始升高。現在，計算與存儲之間的連接速度得到了提升，存儲可以與計算再次分開或者解聚及共享。
新的互聯技術能夠讓數據傳輸速度提升至40 Gbps， 并將很快升至100 Gbps，幾乎一蹴而就。存儲解聚能夠讓數據中心運營商更加靈活地升級或替換個別組件，而非替換整個系統(tǒng)。對于需要快速檢索的數據，還可以使用SSD存儲，而價格較低的SAS與SATA驅動器則用于不太緊急的數據。
在設計開放平臺數據中心時，還必須考慮安全技術，避免以往的事后彌補。網絡需要深度數據包檢測技術，并以達到Gb級速度來篩查異常情況。其他需要具備安全能力的網絡組件還包括邊緣路由器、防火墻、家庭網關以及虛擬私人網絡(VPN)設備等。在整個網絡中，提供安全性的同時不得影響網絡速度與性能。
雖然上述技術變化可能會給更加熟悉客戶端-服務器物理硬件運營的數據中心管理人員帶來挑戰(zhàn)，但可以開發(fā)更高效開放平臺超大規(guī)模數據中心的大量潛在機會也隨之而來。而這種數據中心將能滿足在高速發(fā)展的設備上完成更快、更高容量計算的不斷增長的需求。
作者簡介：
Nick Ilyadis是博通(Broadcom)公司基礎設施和網絡集團副總裁兼首席技術官，他負責為包括網絡交換、以太網控制器、高速控制器、PHY、企業(yè)無線局域網、SerDes、處理器和安全等技術在內的一系列芯片產品制定產品策略和跨產品線組合方案。
在加入博通公司之前，他在北電網絡公司擔任負責企業(yè)數據產品工程的副總裁。他還在美國數字設備公司(DEC)和 Itek 公司擔任過工程方面的職務。Ilyadis 先生擁有新罕布什爾州大學電子工程碩士學位和羅切斯特理工學院的電子工程學士學位。
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