泽字节时代推动可扩展、易管理、配置网络发展五种重要趋势

　　
Nick IIyadis

　　博通公司基础设施和网络集团副总裁兼首席技术官

　　时代正在变化。计算机网络早已不再是由企业和运营商的网络技术人员、学术、科研机构以及军队各自独立开发、体型臃肿而且笨拙的网络系统了。时至今日，计算机网络已成为所有现代通讯的基础，而不再是政府和军事人员、研究生和计算机科学家们专享的设施。如今，任何规模的企业和个人都会以某种形式连接到现代网络系统之中。为了容纳越来越多的数据，这些系统以及用于安置它们的数据中心也在不断扩大。它们变得越来越大、越来越普遍，同时也变得越来越复杂。

　　随着网络的普及，网络数据也出现了爆炸式的增长，这预示着泽字节时代即将到来（1 泽字节=1021个字节的数字信息存储能力）。思科全球云端指数显示，到2017年底，全球数据中心每年的IP流量将达到7.7泽字节。问题也由此而生。公司和服务供应商该如何应对日趋复杂的网络和对带宽日益增长的需求，同时仍然保持网络的易配置性？更重要的是，他们应如何利用IT基础设施来解决现实问题？

　　面对未来的巨大挑战，必须给出某种解决方案。可喜的是，一些新兴趋势可以使计算和IT基础设施更易扩展，同时更易管理和配置。另一方面，这些趋势不仅为网络和数据中心带来了变革，也同样改变了人类社会生活、工作和娱乐的方式。

　　软件定义网络（SDN）

　　消费者希望更多地访问高带宽、多媒体丰富的应用和内容。这为当代网络和数据中心带来了一系列的问题——这些问题还会随着时间的推移变得日益复杂。SDN为这一两难问题提供了答案。它为整个网络提供软件平台，实现集中化的网络协调、控制和编程能力，从而降低了复杂性。

　　对IT专家而言，将服务开通、优化和监控网络流量的复杂任务交给软件可以带来多种潜在优势。具体而言，这种方法为他们提供了一种可编程、可定制的界面，使其可以通过该界面控制和编排不同抽象层上的设备集合。这不仅将数据中心的流程变得更加灵活，同时也提高了其性能。这种方法还使数据中心更有效地利用本身资源——这些优势不仅降低了数据中心的运行成本，同时还提高了效率和生产率。

　　尽管SDN技术尚处于起步阶段，但不可否认的是，这种技术对人工的网络配置和管理流程将造成巨大的影响。用软件平台取代人工流程，必然可以使网络管理员更快地推出新服务和新功能，同时减少工作中的失误，并更好的平衡网络负载。正是这种能力使SDN成为了网络虚拟化和云计算等其它新兴趋势的推动者。

　　网络功能虚拟化（NFV）

　　如果说SDN是提供了一种管理和控制日趋复杂的计算机网络的方法，那么网络功能虚拟化（NFV）则使用户可以灵活地将网络功能从专用应用服务器转移至一般用途服务器，从而赋予网络更高的可扩展性、灵活性和工作效率。服务供应商无需再次购买单一用途的路由器或设备，而是在服务器上以虚拟机的形式实现该设备所具有的功能。通过使用标准IT虚拟化技术将多种网络设备整合为符合工业标准的大容量服务器、交换机和存储器，NFV就可以改变网络运营商搭建、运营网络和网络服务的方式（图1）。

　　图1。NFV的愿景是将多种网络设备整合为符合工业标准的大容量服务器、交换机和存储器。（图片来源：ETSI NFG）

　　尽管目前尚处于早期开发阶段——NFV架构文件的初版草案最早也要到2015年1月才能完成——但这一技术可以带来不少好处。例如，网络功能将在软件上使用，因此可以简单地迁移到网络中的其它地点或在这些地点实例化，而无需安装新的设备。此外，网络运营商和服务供应商也不必配备目前这么多的硬件资产。相反的，他们可以部署更多运行虚拟机的高性价比大容量服务器基础设施。此外，使用虚拟化技术还可以消除网络功能对硬件的依赖性，使多个虚拟网络功能可以共享同一个物理硬件。

　　目前，NFV这一概念仍有一些证明工作还在进行之中，但只有首先实现SDN技术，才能真正地实现NFV技术。随着网络行业开始迈向虚拟化，很可能出现软件和硬件资产的融合，很多硬件资产最终都会被虚拟机所取代。

　　云计算

　　如今，我们只需要将插头插进电源就可以为电器充电。我们不需要知道电从哪里来或如何到达我们家中，只需要知道接入插座就能使用电源。通过云计算技术，在计算领域也能实现相同的概念。

　　时至今日，几乎每个人都有自己的电脑，每台电脑上都拥有各自使用的具体程序。这些电脑可能是私人使用，也有可能是白天用于工作而晚上被带回家的笔记本电脑。假如情况不是这样呢？如果计算变得不透明，支持它的基础设施变得像公用设施一般，而非个人用品，那会产生怎样的影响？事实上，这就是云计算的承诺，让计算功能、具体应用程序甚至文件变得随时随地可用，而无需连接到任何特定设备。

　　这种变化不会一蹴而就。云计算正在逐渐被大众所使用，但前提是必要的网络基础设施须全部到位，才能充分发挥其潜力。一旦这一概念得到实施，服务供应商将能够快速增加容量、提高计算能力，且无需投资新的基础设施。而数据中心也将变得更为节能。

　　云计算还为科学领域、商业和社会带来众多好处。它为科学家提供了轻松访问数千台服务器、获取科研所需处理能力的方便途径。而大小企业也可以利用这种计算能力测试自己的设计或探索成果。云计算还可以改善协作能力，让大众随时随地获得教育服务。此外，通过微博、微信（国外则为Facebook和Twitter）等渠道，它还为个人掀起社会、经济和政治变革提供了强大的渠道。

　　大数据

　　如今，我们所做的每一件事都会留下数字足迹，人们期望使用和分析这些信息。很多人使用“大数据”一词来描述我们每天生成的、结构化和非结构化并且规模不断扩大的数据。对于希望监测购买方式、提取具体商业信息或做出明智战略决策的企业而言，收集和分析这种数据非常有意义。同时，大数据也可以显著提高我们理解和感知周围世界的能力，帮助我们了解社交网络的趋势，挫败恐怖主义活动，甚至找到治愈癌症的方法。

　　许多组织早已开始捕捉和分析数据，但每天生成的新数据仍在以爆炸性的速度不断增长。大数据分析使这些组织可以将分析任务分解为众多小任务，在数以百计乃至千计的云端电脑上同时运行，从而使对巨大、复杂的数据的分析成为可能。由此，企业就可以从中发现隐藏模式、未知联系及其它有用信息。

　　绿色数据中心

　　据《纽约时报》报道，数据中心可能浪费了90%以上从电网获得的电力。更为复杂的问题是，数据中心变得越来越大，一根电线上浪费的电力可能被迅速放大很多倍，从而迅速增加能源成本。随着能源成本的失控和计算能力要求的不断提高，对数据中心的“绿色化”或使用多种技术和方法降低设备、服务器和网络的运行功率变得越来越重要。

　　将基于使用的功率来代替恒定功率，是可实施绿化的方法之一。以往，即使在没有信息流动的情况下，网络也随时保持开启状态。它们保持最大功率仅仅是为了保持设备间链路的完整性。而在高能效网络世界中，则是根据负载情况（即根据通过链路的具体流量）为链路通电和断电。如果某一设备没有运作，电源将会断开部分电路以减少能源消耗。而在需要时，则会迅速启动之前关闭的部分界面或端口。

　　利用这种技术，绿色数据中心就可以实现更低的能源成本并降低整体运营成本。减少数据中心能源使用，还可以实现每年最高350万吨的二氧化碳减排（以每年用电5万亿瓦时计算，如图2所示）。

　　图2。本图展示了在链路数量与现在相同的情况下全面部署高效能以太网设备的效果。假设所有10/100兆链路都迁移至1G高效能以太网，并将部分数据中心链路速度提升为10G。

　　为满足带宽需求爆炸式增长和数据中心不断扩大的趋势，寻找让网络可扩展、可管理、可配置的方法变得十分必要。开发SDN和NFV之类的技术来解决这种问题，表明网络设计和开发模式已经逐渐转变为以软件为主。云计算也将发挥重要作用，它重新定义了人们使用和访问网络及数据的方式，而大数据分析则在更加努力和有效的利用这些数据。绿色科技则将通过解决目前日益严峻的能源消耗问题，以增强这些先进技术的效果。总而言之，这些趋势不仅将改变网络和数据中心的未来，还将惠及社会的各个方面。

　　作者简介：Nicholas （Nick） Ilyadis是博通（Broadcom）公司基础设施和网络集团副总裁兼首席技术官，他负责为包括网络交换、以太网控制器、无线局域网、SerDes、PHY、处理器和安全等技术在内的一系列芯片产品制定产品策略和跨产品线组合方案。在加入博通公司之前，他在北电网络公司担任负责企业数据产品工程的副总裁。他还在美国数字设备公司（DEC）和 Itek 公司担任过工程方面的职务。Ilyadis 先生拥有新罕布什尔州大学电子工程硕士学位和罗切斯特理工学院的电子工程学士学位。