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万兆网络助力数据中心迈向云计算

如今的数据中心都在朝着云计算中心转型,而这一过程中不可避免的会用虚拟化技术进行资源整合。从灵活调配的角度来看,只有整个数据中心运行在虚拟资源池之上,才有可能实现计算资源的快速部署和根据业务负载调动相关资源。

然而,传统数据中心多数都在使用以太网作为传输介质,因而在虚拟化整合之后,面临着大量的虚拟机在通讯链路中造成的拥塞和瓶颈。新的业务需求,如视频流、语音等多媒体应用也给网络带来巨大的压力。根据IDC的2010~2013年服务器I/O市场报告,目前数据中心主要应用千兆以太网、fc和Infiniband做网络交换。其中Infiniband主要应用在对I/O非常敏感的高性能计算领域,而FC则普遍用在存储领域。

因此目前绝大多数数据中心仍然使用千兆以太网做交换传输链路,而这一介质在企业数据中心向云计算发展的过程中必然会造成瓶颈。2011年起,万兆以太网的出货量开始大幅度上升,IDC预计到2013年万兆以太网出货量会首次超过千兆网。

就万兆以太网的传输介质而言,一方面延续了过去千兆以太网的通讯标准和接口,另一方面在提供10倍于过去的传输带宽的同时,也提供了诸多面向虚拟机的传输特性。

英特尔早在2004年就推出了用于服务器的万兆以太网网卡,解决了以前使万兆以太网服务器连接无法在数据中心进行大规模部署的成本和技术障碍。而到了2011年初,英特尔正式推出了开放式光纤通道以太网(Open FCoE)技术。英特尔预测2011年万兆端口的使用量将突破500万,这将有效压低万兆端口价格,到2012年它就能降到500美元以下。随着千兆网络在服务器连接中所占份额的降低,万兆的份额正在不断攀升。

英特尔万兆网络对虚拟化的支持

如前所述,数据中心迈向云计算不可避免的需要在虚拟化资源池方面消除可能的瓶颈。从计算上来看,英特尔至强5600和至强E7形成的通用虚拟化平台和面向关键业务的虚拟化平台足以应对企业常规业务需求和计算密集型需求。而存储方面,英特尔SSD为代表的固态硬盘存储介质正在数据中心里发挥越来越大的作用。

而众多虚拟机所面临的关键瓶颈——网络方面,英特尔则拥有丰富的万兆以太网产品可以提供相关特性支持和超高带宽。英特尔万兆以太网产品普遍支持RSS特性、VMDq、VMDc等技术,从而为虚拟化环境下的网络传输带来极大便利。

RSS(Receive Side Scaling,接收方扩展)技术主要面向多核心处理器,对于虚拟机而言,具备多个RSS队列的网卡,可以将不同的虚拟机的网络连接独立分成不同的队列,进而分别发送到不同的CPU核心上进行处理,从而将负荷分散,充分利用多核处理器的能力。一般的万兆网卡可以支持8个~16个队列,而英特尔的顶级产品还可以支持16~32个通讯队列。

相对的,VMDq技术可以让每一个虚拟机都分配到独有的硬件发送接收队列,从而降低了VMM虚拟化软件所需要的网络处理损耗;VMDc技术则进一步让网卡直接提供多个Virtual Function,每个Virtual Function都具有独立的网卡资源,虚拟机可以直接访问、控制,从而大为提升虚拟化效率。

除了以上几个特性外,英特尔新近推出的万兆产品还增添了新的特性——SR-IOV。它可将网络I/O资源直接分配给虚拟机上运行的客户操作系统,配合万兆以太网,就能让服务器在减少虚拟化性能开销的同时,让每个虚拟机获得更好的网络I/O支持。

除了对虚拟化的支持,英特尔网络产品对于数据中心统一网络也有很大的促进作用。通过Open FCoE技术,英特尔万兆以太网允许存储设备可以用原来的FC协议在万兆以太网物理介质中通讯。这进一步简化了数据中心的网络复杂度,使其管理和业务交付模式进一步向企业云计算的方向靠拢。

总的来说,使用万兆产品,企业可以通过简化服务器网卡和相关网络设备以达到提升带宽,降低延迟和提升可靠性的目的,以替代多千兆网卡汇聚。英特尔表示选择万兆产品,可使数据中心里每机架功耗降低45%、网络线缆和交换机的接口减少80%、企业花费在数据中心基础设施上的成本降低15%,并使每个服务器的联网带宽提升达2倍。而迁移至简化的统一网络,IT部门的基础设施成本和功耗还将大幅降低。

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