云数据中心网络架构与技术pdf（云数据中心网络架构与技术张磊 pdf）
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如何构建云数据中心
NewMedia新媒体联盟创始人、移动互联网时代的趋势观察家袁国宝在他的新作《新基建：数字经济重构经济增长新格局》一书中写到详细云数据中心的构建步骤主要分为3步。
新基建
一、虚拟化
利用软硬件管理程序将物理***映射为虚拟***的技术被称为虚拟化技术。对关键IT***进行虚拟化，是打造云数据中心的基础和前提。
云数据中心需要虚拟化的关键IT***主要有服务器、存储及网络。其中，服务器虚拟化主要包括Unix服务器虚拟化与x86服务器虚拟化。Unix服务器又被称为小型机，而小型机厂商普遍为自身的小型机产品开发了差异化的虚拟化程序，导致这些虚拟化程序无法对其他厂商的小型机产品进行虚拟化。
目前，市场中常见的x86服务器虚拟化产品有VMware ESX/ESXi、微软的Hyper-V、开源KVM虚拟机等。Oracle和华为等服务器厂商还开发了基于Xenia内核的虚拟化平台。
云数据中心需要同时调用不同厂商以及不同类型的服务器***，而对服务器进行虚拟化后，便可以有效解决不同服务器间的硬件差异问题，使用户获得标准逻辑形式的计算***。
存储虚拟化的逻辑为：在物理存储系统上增加一个虚拟层，从而将物理存储虚拟化为逻辑存储单元。通过存储虚拟化，云数据中心服务商可以将不同品牌、不同级别的存储设备***整合到一个大型的逻辑存储空间内，然后对这个存储空间进行划分，以便满足不同用户的个性化需要。
网络虚拟化涉及到了网络设备及网络安全设备、网络本身的虚拟化。其中，需要虚拟化的网络设备及网络安全设备有网卡、路由器、交换机、HBA卡、防火墙、IDS/IPS、负载均衡设备等。网络本身的虚拟化主要涉及到FC存储网络与IP网络的虚拟化。
目前，个体与组织对网络需求愈发个性化，为了更加低成本地满足其需求，云数据中心厂商对网络进行虚拟化成为必然选择。与此同时，网络虚拟化后，云数据中心可以在网络环境与多层应用环境中将非同组用户实现逻辑隔离，这既能提高数据安全性，又能降低网络管理复杂性。
将关键IT***进行虚拟化后，云数据中心服务商便可以对这些***进行统一调配与集***享，大幅度增加***利用率。测试数据显示，未虚拟化前，数据中心IT***利用率仅有10%～20%，而虚拟化后的***利用率达到了50%～60%。
二、***池化
***池化是指IT***完成虚拟化后，为其标上特定的功能标签，再将其分配到不同的***组，最终完成其池化。
***池化可以解决不同结构IT设备的规格与标准的差异问题，对***进行逻辑分类、分组，最终将***用标准化的逻辑形式提供给用户。***池化过程中，云数据中心服务商可按照硬件特性，对不同服务等级的***池组进行划分。云数据中心的***池主要包括服务器***池、存储***池及网络***池。
存储***池化过程中，云数据中心服务商需要重点分析存储容量、FC SAN网络需要的HBA卡的端口数量、IP网络所需的网卡端口数量等是否与自身的业务规模相匹配。
网络***池化过程中，云数据中心服务商则需要重点分析进出口链路带宽、HBA卡与端口数量、IP网卡与端口数量，安全设备端口数量与带宽等是否与自身的业务规模相匹配。
三、自动化
自动化是指使IT***都具备按照预设程序进行处理的过程。如果说IT***的虚拟化与池化能够让数据中心的计算能力、存储空间、网络带宽与链路等成为动态化的基础设施，那么，IT***的自动化便是让数据中心获得了一套能够对基础设施进行自动化管理的有效工具。
云数据中心可以利用基于SOA的流程管理工具对数据中心的业务任务、IT任务进行统一IT编排。然后利用可编程的工作流程工具从资产中解耦工作流程及流程的执行逻辑。在IT编排工具的帮助下，系统设计师可以对现有工作流程进行修改，添加新的工作流程，甚至利用可重复使用的适配器对资产进行修改等，不需要重新开展工作，有效降低开发人力、物力成本。
云计算数据中心光互连网络架构
数据中心是云计算的核心支持平台，云计算的发展对数据中心网络架构提出了严峻的挑战，传统电互连网络架构难以在带宽、设备开销、能耗、管理复杂度等方面同时满足云应用的要求，因此以低能耗、低开销、高带宽为特点的光互连网络架构出现并受到研究人员的广泛关注。
通过广泛的接入模式、共享的***架构、按需的服务部署及灵活的容量扩展，云计算在近年来获得了广泛的部署和应用。数据中心是云计算的核心支撑平台，随着云应用的广泛部署，数据中心的通信模式和业务需求出现了根本性变化，这些变化具体包括：
(1)数据中心的网络规模和负载出现了指数级增长；
(2)主要的流量模式由传统“南北向流量”转变为“东西向 流 量”；
(3)更 多 时 延 敏 感 和 数 据 密集型业务在数据中心内运行；
(4)一些虚拟化技术，如虚拟机实时迁移，需要网络提供更好的支持，这些变化对数据中心网络架构提出了更高的要求，传统数据中心网络在对分带宽、传输时延、网络可扩展性、容错性、***利用率等方面均无法满足云业务的需求。对此，研究人员提出了新的电互连网络架构， 如Fat Tree、VL2、DCell、BCube、CamCube和Snowflake等。尽管上述架构能够有效满足新的云业务要求并改善数据中心的网络性能，但这些网络架构同时也带来了拓扑结构复杂、线缆开销过大、设备数量过多、网络能耗难以优化等问题。究其根本原因在于，随着网络容量的指数级增长，基于COME的电子元件几乎达到了其带宽的上限,因此，光互连技术得到研究人员的极大关注。与电互连技术相比，光互连技术能够更好地满足云计算数据中心对能耗和带宽的需求，尤其随着绿色计算、GreenCloud等概念的提出，数据中心光互连技术成为网络节能的重要方式。
近年来，结合云计算数据中心的流量模式和新型光交换器件，研究人员提出了多种新的光互连网络架构，实验和仿真表明，这些架构在吞吐、时延、灵活性、能耗等方面优于传统的电互连网络架构，但相对于电互连网络，工业
界和学术领域对于数据中心光互连网络的研究尚处于起步阶段，其中很多技术挑战尚未得到很好的解决，随着云计算的发展，服务、计算、存储、网络将进一步融合为一个整体方案，相对于发展迅速的计算技术和存储技术，网络技术的革新相对缓慢。因此，深入研究数据中心网络，尤其是具有革新性的光互连网络，对于未来网络技术和云计算技术的创新发展都具有重要的意义。
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