数据中心设计：从小处做起，不断创新

　　依赖于传统的三层数据中心网络的设计，早已无法再匹配当前企业在不断创新的同时，维持财务上的正常运转的需求了。相反，企业纷纷开始转向能够“从小事做起，并且不断快速保持创新”的设计理念。通常，这意味着选择一款由外部服务提供商所提供的云模型，同时将相关敏感的功能则保留在企业内部。而实施这样的一项战略涉及到经营企业私有的数据中心，同时还需要采购相应的通信服务和云计算解决方案。本文着眼于三个解决方案，构建一款私有云，并将其纳入公共云服务，以创建一个混合云模型，包括传输技术和商业化的交易空间。

　　已运行多年的三层数据中心网络设计

　　多年来，数据中心的网络设计一直都是遵循着一套三层的设计规划蓝图进行的。3层的核心形成了一个围绕数据中心的流量包。该核心是由整合了各种服务模块及2层交换功能的聚合层所提供的。最后，访问层物理连接服务器到网络。服务器组件通常是1RU高设备堆栈在设备机架与互联的顶级机架(top-of-rack，ToR)或交换平台的结束行(end-of-row，EoR)。各种形式的补丁电缆和交叉连接完成的架构。在一个可预见的企业业务增长和设备成本环境中能够提供良好的、可靠且可扩展的模型服务。　

　　当第3层路由要比第2层的交换机更昂贵，而且企业倾向于保留对于物理数据中心设施的绝对所有权时，在数据中心构建三层网络就是非常有意义的。但随着应用程序的瞬息万变、存储容量的不断增加、以及虚拟化云计算资源可用性的增强已经改变了格局。构建一款现代化的、灵活的和具有成本吸引力的企业数据中心需要采用一种新方法，必须结合企业私有以及外包虚拟化的元素。

　　超大规模的数据中心需要不同的设计规划蓝图

　　超大规模的数据中心认识到在三层数据中心设计模式中所存在的链接超额、潜在的阻塞和延迟问题的瓶颈，进而开始转向新的架构。这方面的一个例子是选择采用叶脊(leaf-and-spine)拓扑网络或胖树(fat-tree)交换网络的方法，其中一个核心结构连接到pods，包括多个聚合和接入交换机，以便能够按照需求增加增量。该pods是设计用以配合一系列的需求。例如，一处托管多租户的数据中心(MTDC)可能需要核心网络设计容纳汇聚和访问pods，并支持各种不同客户的存储和计算资产。当前有各种不同的数据中心网络设计方法正在被研究或正在试验数据。其中包括Jellyfish、DCell、BCube、FiConn等。Jellyfish是其中的一个最为有趣的例子，“一款在顶级机架间(ToR)交换机中有边界，随机图拓扑结构。这种设计固有的稀松性质明显比过去的设计有着更加灵活的潜力。”　　

　　顾名思义，超大规模意味着规模的巨大。但这并不一定是最重要的区别。一处规模巨大的数据中心可以构建一个超额的三层内部网络。超大规模数据中心是那种诸如由谷歌和亚马逊所建立的，不仅需要具备能够创造更大的存储集群或增加计算的能力;还必须具备快速配置应用程序，并能够在提供新的服务的同时，调整相关的计算、存储和连接需求的能力。尽管他们的整体规模庞大，但超大规模数据中心其实可以建立得很小，并能够迅速扩展规模。

 

　　企业应该做些什么?

　　一家企业如何决定其企业数据中心的发展将取决于其业务模式、增长预期、财务文化、人员配备情况和专业知识。一家小型企业可能需要大量的存储容量和安全的数据传输，但经营一家完全私有的数据中心则是相当耗费精力，且成本及其昂贵的。而一家大型企业可能倾向于在拥有自己的数据中心的同时，还需要有更高程度的灵活性和增长能力。

　　通过公共互联网或私有连接实现的互连的数据中心是我们现在所称的云计算的基础。云服务可以为各种规模的企业提供计算和存储功能。一些中小型企业将能够很容易的从他们所选择的云服务提供商那里采购他们所需要的服务，并通过通信服务提供商访问云服务提供商所提供的这些服务。其他的企业(特别是较大型的企业)将形成一个虚拟的私有数据中心，包括企业私有的资源，辅以云解决方案。　　

　　通过构建一处具备了基本服务器或存储场的企业园区的核心数据中心可以打造一款私有云，并可以通过一个本地的核心网络连接。该数据中心设施可以扩大到包括pods支持在企业数据中心的其他计算或存储功能，以扩展私有云，或远程位置的托管数据中心构建一个虚拟私有云。

　　互连的数据中心通常是通过一个专用的数据中心互连(DCI)传输服务来实现的，例如一款E-VPN，或通过在一个租用的暗光纤的私有光学连接。在远程位置定位企业所拥有的资产能够在降低成本的同时，提供按需添加或删除数据pods的功能。这种灵活性使企业易于接受创新的数字技术，以便更好地服务客户，扩大市场份额，同时保持对企业内部的高度控制。

　　从小处做起，不断创新

　　数据中心可以通过由一个核心pod和外包架构所提供的模块化的性质获得灵活敏捷性。数据中心包含更大的服务器集群和高存储容量能力的交叉连接，变得非常复杂。数据中心内部网络需要大量的物理空间、电力和规划以便运作和发展。而新的架构，如叶脊或Jellyfish肯定有一定的帮助，但他们是以资源是包含在数据中心内部的假设为前提的。

　　DCI允许在远程位置虚拟化资源，这是云计算的基础。私有云是通过DCI在企业各个不同地理位置之间形成的。虚拟私有云是通过DCI到达托管MTDC形成的。而混合云则是由DCI跨管理边界扩展到包括公共云的服务而形成的，通常是通过互联网，但也在越来越多地通过在MTDC的私有连接。所有这些DCI的方法联合提供了一款云互连的解决方案，为企业提供了在其商业周期内能够添加或删除计算与存储的能力。一家企业可以构建一处传统数据中心核心，以满足其初始需求，然后通过一个云选项来添加容量。一处较小的核心能力则是通过云计算提供的增量资源而补充的。

　　而“从小处着手，不断创新”的理念是由Forster和Lapukhov在其于2014年发表在InfoWorld上的文章中所提出的。他们在文章中介绍了诸如微软或易趣网这样的超大规模数据中心运营商们是如何在数据中心网络中使用这种做法，从而使得他们得以利用pods作为一个单位进行设计、部署、运营及淘汰来匹配对于存储和计算能力的增量需求的。这个概念不必被限制在数据中心，而是应该扩展到一个私有的或虚拟专用体系结构的虚拟化资源。

　　一家从小处着手开始设计其数据中心，并计划借助云计算的部署来增加其私有数据中心和虚拟化资源的企业，将通过充分利用强大的数字化工具，如分析、内容分发、网络负载平衡、身份管理、安全优化、客户关系管理等等，获得巨大的灵活性。

　　对于某些小型企业而言，他们可能负担不起这些工具中的一部分，甚至对于某些大型企业来说也属于资本密集型的投资。快速的创新就意味着必须能够很容易的获得计算和存储资源。对于那些试图通过“建立大型、可在稍后按需扩展”的数据中心，来改变规模和范围的企业来说，这样做的成本较高，并对他们应对未来变化的能力方面有很大的风险。

　　关于作者

　　本文作者克里斯·詹森目前是阿尔卡特朗讯公司的业务战略总监。在这个职位上，他负责研究网络技术的发展趋势，及该公司针对企业客户的应用程序，其客户范围涵盖了包括金融业、医疗保健业，公用事业、交通运输业和政府机构。他还是Rural Telecommunications Congress及OpenCape公司的董事会成员。拥有波士顿大学工商管理硕士学位，及温特沃斯理工学院工程理工学院工学学士学位。