“ 在高性能的Asterfusion云网络中,全面开放的设计理念与整体架构确保它与云计算环境的无缝融合。”
云计算从2000年中首次出现,至今如火如荼大行其道,它成为当今世界发展最快、影响面最大的IT基础设施支撑技术之一,而数据中心(也就是云计算的载体),这些年来也一直保持着强劲增长和快速演变的趋势。
图1:云计算数据中心的新兴发展趋势
这些新兴的发展趋势包括:
虚拟计算节点指在物理服务器上通过使用虚拟化技术提供的具备独立计算能力的虚拟机(VM,Virtual Machine)、容器(Container)和虚拟桌面(VD,Virtual Desktop)。
在2000年,即云计算的早期阶段,每台物理服务器能够支持的虚拟计算节点的数量仅仅限于十几个;当云计算发展到了今天,随着物理服务器性能的不断提升与虚拟化技术的越来越轻量化,单台物理服务器能够支持1000个容器已经成为现实。
随着云计算技术的逐渐普及,越来越多的传统IT用户深切体会到其弹性扩展、按需使用、快速部署等便捷之处;云平台在稳定性越来越高的同时性能也不断提升,针对大规模云的运维能力的也在持续增强,这些都使得公有云能够为越来越多的租户提供虚拟私有云服务。
在今天世界知名的公有云上,同时运行着100,000+租户的10,000,000+虚拟计算节点的案例并不少见。
在云计算的早期阶段,只有那些对性能和可靠性要求并不严苛的应用(如Email、文件传输、网站等)被迁移到云端;
得益于云计算自身的飞速发展,如今,越来越多的关键业务已经被迁移到云端(如高频交易系统、大数据分析系统、人工智能训练系统、区块链平台等)。
如何基于无差别构建的云平台为关键业务和普通业务提供差异化的服务将成为未来云运营的主要关注点之一。
CloudOS负责在云中统一、垂直管理所有的基础设施资源(计算、网络和存储),而自动化部署业务、资源动态调配等需求的提出与实现,都要求云中的基础设施资源不再以彼此分离的方式存在,而是在管理层面被整合为“融合基础设施”。这就要求部署在云中的设备要通过DevOps、RESTful API等方式主动将自身纳入到CloudOS的统一管理中。
遗憾的是,在云计算如火如荼发展的今天,作为云计算三大支撑基础设施之一的网络却未能跟上云计算整体的发展步伐,从而使传统网络需要面对来自云计算的各种挑战…
图2:传统网络游离于云计算整体架构之外
“那么,在这样的限制之下,今天的云计算是如何使用传统网络?又是如何面向租户构建虚拟网络的呢?”
为了规避上述问题带来的限制,今天的云计算运营者采用了“在计算空间中用软件模拟虚拟网络”的思路:
图3:运行在计算空间中的软件模拟虚拟网络
在之前的文章,我们提到过,“软件模拟虚拟网络”虽然解决了传统网络无法解决的问题,满足了云计算运营者对网络的需求,但也有着显而易见的缺点,下面来展开说说这些缺点吧:
综上所述,
传统的底层网络因其自身不开放等原因不被云计算所接受,而在物理服务器的世界中用软件模拟出来的虚拟网络又面临着以上诸多问题。
未来的云网络将何去何从?
基于对云网络需求的深刻理解和对构建软硬件一体化系统核心技术的全面掌握,星融元Asterfusion为云计算数据中心设计了新一代的云网络解决方案。
在高性能的星融元Asterfusion云网络中,全面开放的设计理念与整体架构确保其与云计算环境的无缝融合,云中租户的虚拟网络和分布式网络功能网关被从计算空间中卸载出来,直接承载在可编程和高性能的Asterfusion硬件平台之上,独创的专利算法PICFA™通过整合一个交换网络中所有硬件系统的交换能力,来为云中多租户和多业务提供一个容量为千万量级虚拟计算节点的超大规模分布式虚拟交换系统,同时,星融元Asterfusion能够自动感知虚拟计算世界的变化,相应的自动调整虚拟网络以及各种适配策略,并且为不同的租户、不同的业务提供不同的QoS保障。
那么,星融元Asterfusion高性能都体现在哪些方面?能带给我们怎样的惊喜呢?
基于对客户需求、云、网络产业现状及未来发展趋势的深刻理解,和所掌握的软件、硬件核心技术,星融元Asterfusion为云计算环境提供全开放的云网络解决方案。解决了传统云网络在开放性方面所面临的各种挑战,无缝地将云网络彻底融入到云中,使网络与计算、存储一起成为真正意义上的“云基础设施”。
图4:Asterfusion帮助云网络真正融入云计算
基于业界最领先的可编程交换技术与芯片,星融Asterfusion打造了超高性能的可编程硬件平台作为其全线产品的载体;基于这个载体,为云计算交付“不妥协性能的灵活性”的云网络解决方案。
图5:高性能、可编程的Asterfusion硬件平台
与传统交换芯片将报文处理和转发逻辑固化在芯片硬件中不同,可编程交换芯片是能够通过软件来按需调整的。
在以可编程交换芯片为核心的交换系统中,业务与控制软件不再受限于底层芯片的能力,可以根据业务的需求进行开发与定制;通过为不同的需求、不同的场景定制不同的报文处理和转发逻辑,芯片的各条流水线能够协同工作,在不损失系统整体性能前提下,将这些需求在芯片的报文转发层面实现。
图6:传统交换芯片与可编程交换芯片
可编程交换芯片不仅是一次交换芯片硬件技术的发展,更是SDN理念在支撑网络的硬件芯片层面的一次伟大实践;
可编程交换芯片让网络在保持高性能的前提下,前所未有地拥抱了软件定义这一未来发展趋势。
在星融元Asterfusion云网络中,根据交换机在网络中所处位置与所承担角色的不同,运行在交换机转发芯片内部的软件被有针对性地进行了转发与处理逻辑上的优化,从而使得星融Asterfusion云网络以更好的性能和能力为各种上层业务提供支持。
图7:根据不同的场景动态优化资源分配与转发逻辑
如图7所示,同样的Asterfusion CX硬件平台能够被按照其在底层网络中的不同角色进行资源划分与转发逻辑的优化。这些不同的角色包括:
在星融元Asterfusion云网络中,曾经运行在物理服务器内部、计算空间中的虚拟网络回归到底层的高性能网络硬件平台之上,帮助服务器将大量的CPU计算力从“软件模拟虚拟网络”的重负中释放出来,更高效地为计算服务。
图8:运行在高性能硬件平台上的Asterfusion云网络
在星融元Asterfusion云网络中,云计算面对的是同样开放、将自身彻底融入到“云计算基础设施”中的网络,而非传统网络那样游离于云之外、封闭的体系又与架构、独立不互通、手工配置管理的局面。
星融元Asterfusion云网络的开放性确保了云管理平台对网络基础设施(虚拟网络和底层网络)的统一、自动管理,为租户对虚拟网络的操作提供了与虚拟计算、虚拟存储同样的体验:点击两下鼠标即可,其余所有的事情,包括跨越不同设备、机架、数据中心、甚至是可用区域的对网络的配置,全部由云管理平台通过软件调用星融元Asterfusion云网络的REST API自动完成。
虚拟网络直接承载着云中不同租户的不同业务,而不同的业务对虚拟网络的需求又由该业务自身的特性决定。
那么,如何在一张无差别构建的底层网络上构建出具备不同能力的虚拟网络以适应不同的上层业务需求,就成为了云网络的不得不面对的难题。
星融元Asterfusion高性能硬件平台的可编程性完美地解决了这一难题。
在星融元Asterfusion云网络中,所有虚拟网络的处理逻辑完全可以根据业务需求来优化、定制甚至重构,网络功能的灵活性从此不再被蚀刻在ASIC中固化的处理逻辑所禁锢,让云网络世界再度焕发出前进与创新的光芒。
性能与灵活性从来都是一对同时出现的矛与盾。
随着ASIC交换芯片的能力越来越强,网络的性能自然而然地被大幅提升,二十年前的网络工程师根本无法想象今天的网络能够在1U的空间内交付3.2Tbps甚至6.4Tbps的交换能力;
遗憾的是,越来越高的性能背后隐藏的潜台词则是网络承载业务的灵活性在不断丧失。
可编程交换芯片的出现完美的解决了这一难题。可编程交换芯片同时兼具了传统ASIC的超高性能和基于软件编程的业务灵活性,使得“通过软件灵活定义业务逻辑+通过高速芯片转发业务流量”成为可能。
星融元Asterfusion基于对网络各种业务和云计算需求的深入理解,基于可编程硬件平台构建云网络,为云计算交付具备“不妥协性能的灵活性”的星融Asterfusion云网络。
今天,即便是对于一个可容纳5,000台物理服务器的中小规模的云数据中心,将其最低虚拟计算节点容量设计为5,000,000是一个最正常的需求。
但是,在当前的商业以太网交换芯片市场上,为1RU高的Leaf交换机设计的交换芯片的FIB表项空间的容量最常见的只有128K。
由此,5,000,000和128K的矛盾就尖锐地显现出来了;而造成这种矛盾的根本原因,就是底层网络依据传统架构、传统模型和传统理念所设计的集中式方案。
星融元Asterfusion全面创新地提出了PICFA™
(Protocol Infinity Cloud FabricArchitecture,协议无限云网架构)。
PICFA™采用独创的分布式路由算法和与之相配合的转发逻辑,完全重构了云网络的控制平面与数据平面,彻底抛弃了传统网络中低效的集中式存储结构与转发逻辑,将云网络对云中虚拟计算节点的容量支持一举提升100倍至千万量级,同时大幅提升转发性能,使网络不再成为云计算容量的限制因素,从而为云网络从计算空间向底层物理网络的迁移打下坚实的基础。
图9:PICFA™从容应对千万量级的虚拟计算节点
在部署了PICFA™的星融元Asterfusion云网络中,所有租户的所有虚拟网络信息被动态、智能、均衡地分布在全网的所有Spine和Leaf交换机上,充分利用所有交换机的所有表项空间,由此,单台网络设备的FIB容量不再成为云的容量限制,虚拟机数量获得量级的提升,服务器计算力被充分利用!
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