守著“層云”看明月——云計算瓶頸終獲突破

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目前，云計算的應用主要有兩種，一種是云計算服務商面向企業(yè)級用戶提供的外部云服務，另一種是大型企業(yè)在自身內(nèi)部建設的內(nèi)部云。雖然這兩種云計算有著本質(zhì)上的區(qū)別，但是它們之間的確擁有很多共性。

　　數(shù)據(jù)中心復雜性帶來的瓶頸

　　“云計算”的概念是把所有的服務集中在上層云端，如果想要實現(xiàn)這個目標，就必須在上層建立起一個非常完備的數(shù)據(jù)中心，用以承載若干的應用服務平臺。如此一來，這個上層云計算數(shù)據(jù)中心必須非常的穩(wěn)定，因為一旦這個上層云計算服務中心發(fā)生故障，很有可能造成所有的云計算服務發(fā)生中斷。

　　為了保證數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定，我們在進行數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡建設的時候通常會在層與層之間設置兩個甚至多個交換路由節(jié)點，一方面是提升網(wǎng)絡的傳輸性能，另一方面可以避免出現(xiàn)單點故障。這種網(wǎng)絡結構可以從圖1上得到更為形象地了解。

　　這種網(wǎng)絡結構在目前階段是合理的，也是可以實際解決問題的。但是，當云計算這一概念提出之后，這種網(wǎng)絡結構就難以勝任了。

首先是網(wǎng)絡延時的瓶頸。當數(shù)據(jù)中心實施云計算的時候，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡結構有可能使網(wǎng)絡延時問題成為一大瓶頸。我們來舉一個例子，如圖1所示，當某條數(shù)據(jù)需要從服務器A傳送到服務器B，那么這條數(shù)據(jù)必須一層一層的經(jīng)過網(wǎng)絡的各個交換路由節(jié)點，而每通過一個交換路由節(jié)點的時候，這條數(shù)據(jù)都必須經(jīng)過一次數(shù)據(jù)包拆解、數(shù)據(jù)包解析、數(shù)據(jù)重新打包的過程，我們可以看見，在圖1所示的網(wǎng)絡結構中，這一過程至少要進行七次。這種情況在目前造成的網(wǎng)絡延時現(xiàn)象還不是很明顯，因為目前的數(shù)據(jù)中心上所運行的業(yè)務服務還不是很多?？墒?，當云計算實施起來之后，一個數(shù)據(jù)中心可能運行著三十、四十甚至更多的業(yè)務服務，這個時候，如果每個數(shù)據(jù)包都要經(jīng)過若干次的拆解/打包過程的話，就很容易造成網(wǎng)絡的堵塞，形成網(wǎng)絡延時。

　　虛擬化帶來的瓶頸

　　由于云計算必須為不同的用戶提供各自的服務，當用戶的種類增多時，相關的服務類型也必然隨之增多，這個時候，為了節(jié)約計算資源，數(shù)據(jù)中心必然要用到虛擬化技術。

　　虛擬化技術整合了計算資源，但是，它也帶來了一些問題。舉例而言，我們知道，虛擬服務器是可以在物理服務器上動態(tài)遷移的，這時的網(wǎng)絡以往的網(wǎng)絡不同，因為虛擬服務器會在若干個物理服務器之間進行跳轉(zhuǎn)。在以前的網(wǎng)絡中，我們可能在若干臺Web服務器上層建立了負載均衡器，可是現(xiàn)在，隨著虛擬化技術的應用，負載均衡器所控制的機器有可能有時是Web服務器，有時是FTP服務器，網(wǎng)絡容易因為虛擬化技術而變得混亂。

　　“層云”概念解決云計算瓶頸

　　“層云”是由Juniper提出的一種全新的網(wǎng)絡結構。簡單的說，“層云”就是把網(wǎng)絡中的各個交換層次打散，在每一個計算節(jié)點之間都建立出最直接的一對一通路，兩個交換節(jié)點之間直接連接，并不通過第三個節(jié)點，所有的交換節(jié)點都處在同一層面上，不同的應用在這些交換節(jié)點中被軟件劃分出自己的路線(如圖2)。顯然，“層云”是要把所有的交換路由節(jié)點看成一個統(tǒng)一的超級交換中心，整個網(wǎng)絡就可以被簡單的劃分成為一個整合核心層，只要有一個接入接口，這個整合核心層就可以接入其他網(wǎng)絡。

　　這樣做的好處是很明顯的，首先它加大了整個網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，因為所有的節(jié)點都實現(xiàn)了一對一的直接連接，所以“層云”實現(xiàn)了一個“全冗余網(wǎng)絡”，這樣一來，無論數(shù)據(jù)包是從哪里出發(fā)，要去到哪里，只需要經(jīng)過兩次拆解/打包的過程，使得網(wǎng)絡延時大大降低。同時，無論虛擬機如何在物理服務器上遷移，都無需顧及網(wǎng)絡中發(fā)生了什么變化，因為所有的網(wǎng)絡節(jié)點都實現(xiàn)了一對一的直接連接，無論虛擬機運行在哪臺物理服務器上，對于這個交換中心來說沒有什么區(qū)別。

“層云”的缺點

　　可見，“層云”是能夠解決云計算網(wǎng)絡瓶頸的一種全新的網(wǎng)絡架構。然而，這種網(wǎng)絡架構也有一些地方需要我們注意。

　　“層云”結構目前只是一種設想，它還沒有被研發(fā)出來。針對“層云”這種架構，相關媒體設想了一些問題，這些問題可能成為“層云”的缺點。

　　設想之安全性問題

　　由于“層云”把所有的交換節(jié)點一對一的連接到了一起，那么如果一旦某臺交換機被黑客攻破或者感染了病毒，病毒會不會很快的蔓延到整個網(wǎng)絡?黑客會不會輕易的控制整個網(wǎng)絡?

　　對于這個問題，Juniper Networks數(shù)據(jù)中心業(yè)務部門執(zhí)行副總裁及總經(jīng)理顏維倫博士。顏博士針對這個問題是這樣解釋的：“我們提供給數(shù)據(jù)中心的管理人員說這是一個很大的交換器，你可以從任何一點到另外一點，這是其基本的能力，但是并不表示數(shù)據(jù)中心對外面的使用者也是赤裸裸地展現(xiàn)全部能力，上面有管理的軟件在，包括我們自己。我們Juniper會提供管理軟件，這個管理軟件會對使用者進來有某種限制，比如說從外面來的顧客，可能經(jīng)過幾層的路由進來，進來了以后，你很可能馬上引導到一個防火墻的處理器，如果你通過的話，管理的軟件可以把你送到網(wǎng)頁服務器上。我提供的基礎設施讓你有自由度，但是不表示上面的管理軟件讓你進來隨便闖。我標在這里的是另外一個限制，我們一旦提供基礎設施以后，上面會提供虛擬化的軟件，讓你把這分成好幾個不同的區(qū)域。一個大型的“云計算”提供商，可能把它提供給可口可樂，也可能提供給百事可樂，這兩家是直接競爭，但是管理軟件可以做到讓可口可樂看不到百事可樂，因為上面控制軟件的管理，他們之間完全沒有辦法交流。”

　　設想之“層云”故障問題

　　“層云”是一個很穩(wěn)定的網(wǎng)絡結構，因為網(wǎng)絡中各個交換節(jié)點都實現(xiàn)了一對一的連接，如果某個交換機出現(xiàn)了故障，那么也會有其他的通路來實現(xiàn)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡中的正常流通。可是，當網(wǎng)絡里面數(shù)據(jù)流比較飽和的時候，一個節(jié)點壞了，相當于這個節(jié)點承擔的工作會分攤到其他的節(jié)點，這個時候其他的節(jié)點本來比較飽和了，那么會不會出現(xiàn)業(yè)務的停滯?

　　Juniper對此的解釋是他們提供了很好的預防機制，因為如果網(wǎng)絡一旦將要發(fā)生擁堵，他們就會將相關的流量攔截在入口處。這就好比航空交通，以往的時候，如果某地的天氣情況很差，飛機到了該地區(qū)上空不能降落，那么飛機會在天空中盤旋，最后停在別的飛機場，但是現(xiàn)在，如果我們知道該地區(qū)的天氣情況很差，那么飛往該地區(qū)的飛機就會受到飛行管制，不能起飛。這個方法被借鑒到了“層云”中。

　　相關媒體對于這個問題的建議是，如果“層云”計劃真的成為了現(xiàn)實，那么最好能夠隨著這個架構一起提出一個“層云”的故障冗余方案，使得網(wǎng)絡中的流量距離達不到飽和狀態(tài)，這樣可以更好的發(fā)揮“層云”的穩(wěn)定性。

　　總結

　　雖然“層云”從理論上解決了云計算自身的很多技術瓶頸，但是畢竟“層云”還只是在研發(fā)過程中的一個計劃，它是否能夠成為現(xiàn)實我們現(xiàn)在還不得而知?？赡苡腥藭f：“云計算到底能否在國內(nèi)順利落地并且普及還說不好呢，我們就來考慮‘層云’，這是不是有點太早了?”相關媒體認為，“層云”概念的提出并不超前，因為“層云”所解決的問題并不只是云計算自身的問題，隨著數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，“層云”所要解決的問題必然會暴露出來，與其等到那個時候再去想辦法，倒不如未雨綢繆。