强劲需求催生数据中心设计新思维

　　2020年之前，互联设备的数量预计将达到500亿。如此众多的设备将产生海量数据，预计到2017年，互联网数据有望达到7.7 ZB。随着运营商弃用客户端-服务器以及局域网（LAN）架构，转而青睐以服务器、存储与网络虚拟化为核心的设计，庞大的数据处理需求将为数据中心生态系统带来巨大挑战。各公司也因此日益选择基于移动计算、云服务、大数据与社交网络等领先技术的更加灵活且开放的平台。

　　亚马逊、谷歌与Facebook等创新领导者们正在积极构建超大规模的数据中心，处理巨大的带宽需求与工作负载。最近，在由开放计算项目（Open Compute Project）主办的开放计算峰会（Open Compute Summit）上，Facebook分享了一个有关其数据中心开发的经典案例。开放计算项目由Facebook创立，旨在分享服务器、存储与网络设计，进而开发高性能、低成本且节能的数据中心。Facebook透露，开放平台已为其节省了12亿美元的成本。

　　最近，许多企业正投入云计算的怀抱，一般从第三方购买计算容量，节约运营自身数据中心所需的资本与营业费用。因此，云服务提供商成为对开放平台超大规模数据中心投资力度最大的投资者之一。以溢价提供高级服务的传统服务器提供商，可能将面临来自开放平台提供商的激烈竞争，后者的成本更低、服务更灵活且基础架构可以扩展。

　　使用开放平台意味着须整体看待数据中心开发项目。虽然服务器是核心技术，但需要考虑包括服务器、存储、网络以及软件在内的整体系统，并以全新方法将这些组件更好地整合在一起，让数据中心实现真正的突破性变革。

　　虽然开放平台触及的不仅仅是服务器，但在满足下一代数据中心容量、处理速度与节能高效的需求方面，服务器仍发挥着关键作用。在构建服务器时，必须通过一台物理服务器容纳多台虚拟服务器，以便在虚拟化成为业界标准的情况下提高服务器利用率。服务器需要使用快速而节能的多核处理器，且必须与日益虚拟化的存储及网络系统无缝互动。

　　许多半导体公司与服务器制造商现在都在开发运行于ARM处理器、而非行业标准x86架构的服务器。ARM处理器普遍用于智能手机、平板电脑及其他便携式设备、随物联网（IoT）趋势而出现的新兴设备、联网家电、汽车以及各种网络传感器。ARM有助于各公司开发拥有创新型多核CPU的处理器，实现真正的服务器级性能，并面向网络、通信、大数据、存储及安全应用提供业界最佳的虚拟化加速器。

　　现代数据中心还将需要更快速的网络连通性，以10GbE、40GbE以及最终100GbE规模的管道替代千兆位以太网（GbE）。10GbE结构网络（网络中的流量可流向各个方向）将有利于节能、易管理性以及通过网络虚拟化灵活使用计算资源。

同时，为了提高数据中心置顶式（ToR）交换机与服务器网卡（NIC）之间的速度，并降低以太网连通性成本，最近成立的行业组织25Gb以太网联盟制定了新的以太网规范，以允许数据中心网络应用25Gbps或50Gbps以太网链路协议。

　　符合行业标准且可互操作的25 Gb以太网规范旨在提升性能，大幅降低置顶式交换机与服务器网卡之间每Gbps的互联成本。相对于当前的10 Gbps与40 Gbps以太网链路，该规范规定了单通道25 Gbps以太网与双通道50 Gbps以太网链路协议，能够让机架端点与交换机之间的单条物理通道或屏蔽双绞线性能提升2.5倍。作为以太网标准的管理机构，美国电气与电子工程师协会也在考虑将该技术用于未来的IEEE标准。

　　为云计算而构建的现代数据中心还通过所谓的存储解聚（storage disaggregation）开创了存储技术新天地。近些年来，存储因服务器计算而聚集在一起，以快速地从存储中检索数据。但是，随着固态磁盘（SSD）成为新的存储媒介，上述服务器的存储成本开始升高。现在，计算与存储之间的连接速度得到了提升，存储可以与计算再次分开或者解聚及共享。

　　新的互联技术能够让数据传输速度提升至40 Gbps， 并将很快升至100 Gbps，几乎一蹴而就。存储解聚能够让数据中心运营商更加灵活地升级或替换个别组件，而非替换整个系统。对于需要快速检索的数据，还可以使用SSD存储，将成本较低的SAS与SATA驱动器用于不太紧急的数据。

　　在设计开放平台数据中心时，还必须考虑安全技术，避免以往的事后弥补。网络需要深层数据包检查，以筛查异常行为，且筛查速度必须达到Gb级。需要具备安全能力的其他网络组件包括边缘路由器、防火墙、家庭网关、虚拟私人网络（VPN）设备等。在整个网络中，提供安全性的同时不得影响网络速度与性能。

　　虽然上述技术变化可能会对更加熟悉客户端-服务器物理硬件运营的数据中心管理人员带来挑战，但也带来了开发更高效开放平台超大规模数据中心的更多潜在机会，进而满足在快速增加的设备上完成更迅速、更高容量计算的大量需求。

　作者简介：

　　Nicholas（Nick）Ilyadis现任博通公司基础设施和网络事业集团副总裁兼首席技术官，负责各种以太网芯片产品的产品战略与交叉产品组合计划，包括网络交换机、高速控制器、PHY、企业WLAN、SerDes、处理器及安全性。

　　在加入博通公司之前，Ilyadis曾担任Nortel Networks企业数据产品的工程副总裁，并曾担任Digital Equipment Corporation与Itek Optical Systems的各种工程职务。Ilyadis拥有新罕布什尔州大学电气工程硕士学位以及罗彻斯特理工学院的BTEE学位。