軟件定義數(shù)據(jù)中心（SDDC）的概念最早于2012年由VMware首次提出，指通過軟件實現(xiàn)整個數(shù)據(jù)中心內基礎設施資源的抽象、池化、部署和管理，滿足定制化、差異化的應用和業(yè)務需求，有效交付云服務。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心架構復雜且缺乏靈活性，業(yè)務與基礎設施緊耦合，應用系統(tǒng)受制于軟硬件之間的依賴關系，同時傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心運維管理復雜，資源利用率低，維護成本高。SDDC概念的提出，是云計算、軟件定義、DevOps、基礎設施快速靈活部署等一系列技術與需求在數(shù)據(jù)中心的具體實現(xiàn)，通過SDDC實現(xiàn)了以用戶為中心、以服務為導向，基于高效、綠色、軟件定義的IT與網(wǎng)絡基礎架構，自動化按需提供各類云服務。
五大關鍵技術
SDDC從功能架構上可分為軟件定義計算、軟件定義存儲、軟件定義網(wǎng)絡、云操作系統(tǒng)、IT基礎設施五大關鍵技術。
（1）軟件定義計算（SDC）：實現(xiàn)硬件資源與計算能力的解耦合，將計算能力以資源池的形式提供給用戶并根據(jù)應用需要靈活地進行計算資源調配。服務器虛擬化是SDC的核心技術之一，其在一臺物理主機上虛擬出多個虛擬機，各個虛擬機之間相互隔離，并同時運行相互獨立的操作系統(tǒng)。但SDC不僅僅實現(xiàn)了服務器虛擬化，還將這種能力擴展到物理服務器及應用容器，通過相關管理、控制軟件實現(xiàn)物理服務器、虛擬機以及容器的統(tǒng)一管理、調度與能力提供。服務器虛擬化技術相對成熟，目前市場上存在多種商用及開源解決方案�，F(xiàn)有商用產(chǎn)品在性能、基礎功能方面差異日漸縮小，可供選擇的產(chǎn)品范圍擴大，呈現(xiàn)多種解決方案并存的格局。其主要差異體現(xiàn)在虛擬化管理層的能力上，后續(xù)該技術將圍繞自動化運維、廉價、易擴展的存儲、靈活智能的網(wǎng)絡承載、靈活便捷的容災等方面進一步優(yōu)化。而實現(xiàn)物理機、虛擬機、應用容器統(tǒng)一管理與能力提供的技術與產(chǎn)品尚處于探索階段。
（2）軟件定義存儲（SDS）：把存儲控制面與硬件面分離，使存儲資源變得更靈活，使其更容易配置和使用存儲資源。SDS將硬件存儲資源整合起來，并通過軟件來定義這些資源。用戶能夠根據(jù)應用策略來配置和使用存儲服務，并將它們部署在一系列由供貨商優(yōu)化商用硬件乃至云中的多種硬件上。軟件定義存儲實質上是利用存儲虛擬化軟件，將物理設備中的存儲（無論是基于塊、文件，還是對象）抽象為虛擬共享存儲資源池，通過虛擬化層進行存儲管理，可以按照用戶的需求，將存儲池劃分為許多虛擬存儲設備，并可以配置個性化的策略進行管理，跨物理設備實現(xiàn)靈活的存儲使用模型。SDS起步稍晚，標準化的研究以及產(chǎn)品的研發(fā)尚處在起步階段，再加上傳統(tǒng)存儲廠商由于各自利益，對SDS的發(fā)展戰(zhàn)略尚不明晰，SDS的發(fā)展仍然需要一定的時間。
（3）軟件定義網(wǎng)絡（SDN）：SDN是一種將網(wǎng)絡控制功能與轉發(fā)功能分離、實現(xiàn)控制可編程的新興網(wǎng)絡架構。這種架構將控制層從網(wǎng)絡設備轉移到外部計算設備，使得底層的基礎設施對于應用和網(wǎng)絡服務而言是透明抽象的，網(wǎng)絡可被視為一個邏輯的或虛擬的實體�；赟DN構建云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡，可實現(xiàn)業(yè)務與網(wǎng)絡的解耦，基于對網(wǎng)絡的高層抽象，應用可通過編程直接定義網(wǎng)絡行為；通過集中的控制平面，實現(xiàn)對虛擬接入網(wǎng)絡層的統(tǒng)一控制，并與計算、存儲緊密協(xié)同，滿足計算、存儲資源的移動性要求；SDN的開放編程特性支持基于網(wǎng)絡現(xiàn)狀和應用需求靈活調整網(wǎng)絡流量路徑，成為新型算法、設備及架構創(chuàng)新的孵化器。SDN總體上處于發(fā)展早期，在數(shù)據(jù)中心內以疊加網(wǎng)技術為主流，通過在現(xiàn)有物理網(wǎng)絡上構建虛擬的邏輯網(wǎng)絡層，網(wǎng)絡控制邏輯從底層物理硬件設備中解耦出來，交由虛擬網(wǎng)絡層中集中的控制器進行統(tǒng)一處理；用戶可以根據(jù)實際業(yè)務需求靈活構建邏輯網(wǎng)絡以及調整網(wǎng)絡策略；邏輯網(wǎng)絡承載在物理網(wǎng)絡之上，與底層物理網(wǎng)絡的具體實現(xiàn)無關，兩者相互獨立。
（4）云操作系統(tǒng)：SDDC的大腦，負責將計算、存儲、網(wǎng)絡資源依據(jù)策略進行自動化調度與統(tǒng)一管理、編排和監(jiān)控，同時根據(jù)用戶需求形成不同的服務并提供計費等功能。云操作系統(tǒng)從功能上一般可分為資源管理、服務管理和運營管理三個主要功能模塊，從技術實現(xiàn)上可分為商業(yè)化云操作系統(tǒng)和開源云操作系統(tǒng)兩大類。云操作系統(tǒng)市場成熟度不一，商用產(chǎn)品與開源項目各有應用。以OpenStack為代表的開源解決方案憑借先進的技術架構、有效運作的開放社區(qū)與強大的生態(tài)，引領了云計算領域開放式創(chuàng)新的潮流，已逐步成長為行業(yè)主流，其開放性和兼容性契合了運營商對異構、大規(guī)模、可移植、互操作等方面的需求，為云計算的實施提供了強有力的支撐。
（5）IT基礎設施：主要包括服務器、存儲、網(wǎng)絡等硬件設備。在SDDC軟件定義技術的推動下，IT基礎設施正在向開放、通用、標準、低值、靈活的方向發(fā)展，資源整合、調度與自動化協(xié)同均由上層軟件實現(xiàn)，物理設備僅僅扮演執(zhí)行的角色，使得基于通用服務器的超融合架構統(tǒng)一承載計算、存儲、網(wǎng)絡等資源和業(yè)務成為可能。對于通用服務器而言，實現(xiàn)更高的性能、密度、集成度和能效以及模塊化與組件化則是其重要技術發(fā)展趨勢。
軟件定義數(shù)據(jù)中心應用建議
SDDC總體上處于發(fā)展初期，標準化工作剛剛起步，業(yè)界對概念的推廣遠超過技術和方案進度。SDDC整體藍圖初現(xiàn)，但各個組件模塊發(fā)展極不均衡，真正實現(xiàn)SDDC尚需時日。SDDC更為強調“軟件定義”的價值，軟件研發(fā)能力成為核心競爭力，要求較高的個性研發(fā)和集成創(chuàng)新能力。對于希望構建DevOps環(huán)境（研發(fā)運維一體化）的用戶，利用SDDC可實現(xiàn)業(yè)務的敏捷部署，而對于擁有多個數(shù)據(jù)中心的用戶而言，應用SDDC可提高運維自動化水平，降低運維工作難度。
在SDC技術方面，對于服務器虛擬化技術，應以業(yè)務需求和成本控制為導向，合理評價虛擬化軟件產(chǎn)品差異，基于場景選擇合適的產(chǎn)品，在應用中充分利用服務器虛擬化技術在資源整合、快速部署、彈性擴展等方面的優(yōu)勢，在數(shù)據(jù)中心規(guī)模應用，實現(xiàn)基于服務器虛擬化技術的計算資源池化與按需提供。值得注意的是，開源社區(qū)在虛擬化方面日益具有更大的影響，Xen發(fā)展較早，后來者KVM依托其架構的先天優(yōu)勢，在性能、可管理性、可用資源、產(chǎn)業(yè)環(huán)境等方面占優(yōu)，特別是隨著OpenStack開源社區(qū)的不斷壯大以及SDN/NFV技術的逐步落地部署，KVM成為服務器虛擬化的重要發(fā)展方向之一，應給予足夠關注與重視。
在SDS技術方面，從業(yè)務需求的角度，可充分考慮SDS技術發(fā)展，評估相關產(chǎn)品成熟度，結合運營商轉型目標與自身優(yōu)勢，選擇基于通用服務器、橫向擴展能力強、TCO低的分布式存儲，尤其是可以取代中低端存儲的ServerSAN作為抓手進行技術試點引入。從技術適用性看，可在數(shù)據(jù)中心中低端存儲、大數(shù)據(jù)存儲和備份歸檔領域引入SDS。同時積極參與標準研究，對外開放與合作，積極探索SDS的發(fā)展和應用模式，共同推動產(chǎn)業(yè)和技術發(fā)展。
在SDN技術方面，數(shù)據(jù)中心內Overlay技術是目前的主流，但該技術存在物理網(wǎng)絡與邏輯網(wǎng)絡缺乏互感知與協(xié)同機制，故障收斂時間長，流量路徑非最優(yōu)；隨著網(wǎng)絡規(guī)模的增大，采用軟件形式部署的網(wǎng)關性能尚待實踐檢驗；引入邏輯網(wǎng)絡平面，提高了對運維人員、機制和自動化手段要求三方面的挑戰(zhàn)性，同時在兼容性、開放性、功能完備性等方面還需要進一步完善，建議現(xiàn)階段在規(guī)模一定的場景下可探索應用單廠家解決方案，對于DCI（數(shù)據(jù)中心互聯(lián)）場景下SDN技術尚處于發(fā)展中，需根據(jù)實際業(yè)務需求慎重選擇。
在云操作系統(tǒng)方面，針對規(guī)模運行的異構云環(huán)境，可在綜合考慮業(yè)務及管理需求和開發(fā)成本的基礎上選擇合適的開源云平臺（如OpenStack）進行二次開發(fā)，并持續(xù)優(yōu)化云平臺體系架構，實現(xiàn)云業(yè)務集中提供、統(tǒng)一運營。
在基礎設施方面，x86架構服務器產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟，在服務器市場處于主流地位，其用于云計算底層基礎設施的可行性已被行業(yè)所證明，但其完全取代小型機尚需一個過程。服務器定制化應以需求和規(guī)模為出發(fā)點，以x86服務器和商品化設備為主要定制方向，積極跟進低功耗芯片技術發(fā)展，統(tǒng)籌考慮IDC基建適配和后向兼容，選擇最佳定制化方案。
對于傳統(tǒng)電信運營商而言，軟件定義數(shù)據(jù)中心是機遇更是挑戰(zhàn)。一方面，SDDC有助于降低硬件投資成本，快速、靈活實現(xiàn)智能化的云基礎設施，更好地滿足傳統(tǒng)方式下難以實現(xiàn)的定制化、差異化的即時業(yè)務需求，最有效地交付云服務。另一方面，SDDC使得底層基礎設施和網(wǎng)絡資源逐步開放和暴露，隨之帶來資源所有者對底層控制力下降的潛在風險；軟件研發(fā)能力成為核心競爭力，軟件層面可能形成新的壟斷格局，導致控制權換位；SDDC降低了資源運營門檻，OTT等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與運營商同臺競技，為后發(fā)者提供“彎道超車”的可能；硬件價值向軟件的轉移帶來了軟硬件成本的疊加，整體TCO能否下降是一個問題；軟件定義時代，一攬子解決方案不復存在，業(yè)務的快速、個性化交付要求較高的個性化研發(fā)和集成創(chuàng)新能力，要求采用全商業(yè)服務生命周期管理的迭代開發(fā)模式，進行可控的開發(fā)運營。電信運營商應把握SDDC帶來的歷史機遇，迎難而上，以SDDC為抓手，按需取用，應對軟件定義時代的挑戰(zhàn)，并以此為契機，實現(xiàn)自身互聯(lián)網(wǎng)化戰(zhàn)略轉型。
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本文標題：軟件定義數(shù)據(jù)中心的關鍵技術與應用
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