随着云计算时代的到来，爆发式的数据增长，让数据中心的基础架构面临着前所未有的挑战，一场由应用驱动的变革正席卷着整个IT行业，在这场变革中最主流的思路是硬件重构和软件定义，硬件重构由于需要极强的硬件研发能力，显然不太适合传统行业，因此SDDC必然将成为未来数据中心发展的主流方向。
图1 软件定义数据中心时代的到来
软件定义数据中心（SDDC）的概念最早于2012年由VMware首次提出。软件定义的数据中心，简单说就是虚拟化、软件化数据中心的一切资源，包括服务器、存储、网络、安全等。通过虚拟化的技术，构建一个由虚拟资源组成的资源池。在软件定义的数据中心，用户可以把它横向变成计算的池子、变成内存的池子、变成存储的池子、变成网络的池子，然后让它变成一个一个小的虚拟的数据中心，即VDC，这样就可以使它的资源被更好地利用。
数据中心为何需要软件来定义？
我们都知道，软件相比硬件更具有灵活性，并且是用户主要的交互界面，因此，软件定义意味着我们可以通过对软件的操作来实现资源的隔离、划分等，而很少需要去碰底下的物理资源，省时省力赚更多钱。有的数据中心建设模式是，用户先选定硬件平台、数据库、中间件、管理软件，再选定一个方案商进行实施。在“软件定义数据中心”的模式下，用户首先考虑的是应用——哪些应用模式类似、哪些是核心应用、哪些是次级应用，然后根据这些应用搭建平台，因此，“软件定义数据中心”也可以理解为“应用定义数据中心”，在确定了应用后，通过软件实现硬件资源调配。
数据中心基础设施资源主要包括：计算资源、网络资源、存储资源，并且这些虚拟数据中心和物理架构是动态的。而SDDC正是对这三大资源进行了软件定义，其目的都是为了应对数据中心的爆发式扩展问题，具体可以总结为以下几点：
- 底层无差化，屏蔽底层物理设备差异，增加基础架构的弹性、灵活性、可扩展性；
- 资源虚拟化，提高资源的利用率，降低设备成本；
- 管理集中化，提高运维效率，降低人力成本；
- 应用驱动化，应用按需动态调度基础资源，使基础资源更敏捷的为应用服务。
图2 数据中心基础设施资源
软件定义数据中心面临的挑战
随着数据中心规模的快速增长以及云计算的部署，在网络的管理、业务的支撑、绿色节能等方面对数据中心网络提出了更多和更高的要求，具体表现如下：
图3 高效稳定的数据中心网络
（1）集中高效的网络管理要求
大型云计算数据中心普遍具有上万台物理服务器、数十万台虚拟机。如此大规模的服务器群需要数千台的物理网络设备、数万台的vSwitch进行连接和承载。这样大规模的数据中心网络需要统一集中管理，以提高维护效率；需要快速的故障定位和故障排除，以提高网络的可用性。
（2）高效灵活的组网需求
云计算数据中心网络规模大、组网复杂，在网络设计时，为了保障网络的可靠性和灵活性，需要设计冗余链路、保护链路，部署相应的保护机制。在现有数据中心组网中大量采用的VRRP、双链路上联、STP等技术，存在着网络利用率低，容易出现故障，且仅能实现局部保护等问题。
（3）虚拟机的自动化部署和迁移需求
云计算数据中心部署了大量的虚拟机，并且虚拟机需要根据业务的需要进行迁移。这就需要数据中心网络能够感知虚拟机，能够根据虚拟机的部署和迁移，灵活配合部署相应的网络策略。
（4）全面的数据中心IaaS要求
在云计算数据中心中，云计算技术的引入，实现了计算资源和存储资源的虚拟化，为用户提供了计算资源和存储资源的IaaS服务，但常规的网络资源还无法按需提供虚拟化，难以提供计算资源+存储资源+网络资源的全面IaaS服务。
软件定义数据中心厂商及方案
VMware vCloud Suite——首个由软件定义的数据中心解决方案
在过去相当长的时间中，VMware已经在资源池管理方面积累了众多的经验和技术基础，以此为依托，VMware也成功的在服务器和存储虚拟化方面取得了优势的市场地位。VMware运用软件定义的方法将行业领先的虚拟化技术延展到计算领域之外的网络和存储领域，使数据中心服务像虚拟机一样易于配置和管理且经济高效。
VMware vCloud Suite被看作是业界首个支持构建“由软件定义的数据中心”的解决方案。它的核心是一系列由软件定义的数据中心服务，它将抽取、池化和自动化的虚拟化原则近一步运用到存储、网络、安全和高可用性领域。
图4 VMware的SDDC体系结构
通过将数据中心基础架构的每一层重铸到一系列业内标准硬件上运行的软件服务中，VMware vCloud Suite将简化并自动化操作，同时确保资源最密集的业务关键应用的服务水平。VMware vCloud Suite 5.1集成了客户构建、运行并管理其云基础架构的所有组件，包括虚拟化、由软件定义的数据中心服务、基于策略的资源调配、灾难恢复和应用以及运营管理。
VMware vCloud Suite建立在全球部署最广泛的虚拟化平台的更新版基础上，其中包括100多项改进功能和新功能，用来为包括关键工作负载、低延迟、I/O敏感型应用在内的所有应用提供最高水平服务。VMware vSphere 5.1的主要改进包括具有更多强大的虚拟机和创新功能，支持客户拥有更为稳健的网络功能，同时避免故障情况的发生。
VMware软件定义的数据中心的用途
图5 VMware双活数据中心
- 完全虚拟化的基础架构
软件定义的方法将行业领先的 vSphere 虚拟化技术延展到计算领域之外的网络和存储领域，使数据中心服务像虚拟机一样易于配置和管理且经济高效。VCE VxRAIL 超融合基础架构虚拟设备是可提供计算、网络连接、存储和管理功能的面向 SDDC 的新一代构造块。
- 基于私有云与混合云的灵活组合进行交付
可以同时在部署在本地的私有云以及安全的“基础架构即服务”(IaaS) 平台上调配和运行应用及服务，并可在整个混合环境中无缝地移动工作负载。您几乎可以利用任何硬件，从而最大限度减少对专用基础架构的需求。
- 由全面的云计算管理平台监管
由于采用的是策略驱动的统一技术，用户可以跨异构云环境自动执行和管理 IT 服务。与传统解决方案不同，该平台专用于编排不断变化的软件定义的工作负载。
- 客户可随时使用的软件定义的数据中心解决方案
一款采用由 EMC、Pivotal、RSA 和 VMware 提供的一流技术的联合解决方案，这款解决方案旨在满足关键任务企业级应用的需求，它经过全面集成、设计、测试和验证，可帮助您更快地转型为软件定义的企业。
VMware“软件定义的”数据中心优势：
- 简化应用的部署过程，实现快速上市：虚拟化的 IT 服务和自动化运维管理可进一步提高资源利用率和员工的工作效率。
- 简化IT复杂度，实现自动化运维：跨多个平台和云环境运行新应用和现有应用，并向使用任何桌面或移动设备的任何用户即时交付应用。
- 灵活选择资源供给方式：基于策略的配置可以让您在数分钟内交付工作负载，并自动调整资源级别以满足不断变化的业务需求。
华为数据中心网络SDN方案
为了帮助客户快速适应未来的各种云业务变化，华为公司创新性地推出了面向云计算的数据中心网络SDN方案——敏捷数据中心网络解决方案，旨在为客户构筑弹性、简单、开放的云数据中心网络，支撑企业云业务长期发展。敏捷数据中心网络方案包含全联接SDN方案、100G联接+25G接入方案和开放云生态系统。
图6 华为数据中心网络SDN方案
方案介绍
华为敏捷数据中心解决方案提供了多层次的网络产品，为用户提供一站式服务，简化客户的数据中心建网工作。敏捷数据中心方案基于全球最高配置的旗舰级核心交换机CloudEngine 12800系列，以及高性能的盒式交换机CloudEngine 8800/7800/6800/5800系列，可为客户提供高扩展性的数据中心网络，同时基于齐全的传输路由、安全及网管产品族，为客户打造一站式的数据中心网络方案。
技术优势：
弹性：业界首个"100G联接+25G接入"方案，实现下一代数据中心的高效互联。
简单：业界唯一的数据中心全联接SDN方案，云业务上线周期提速10倍。
开放：构建完整的数据中心SDN生态链，打造全方位开放云生态系统。
中兴软件定义数据中心解决方案
中兴通讯软件定义数据中心网络主要分为三大部分：承载转发功能的网络硬件设备和虚拟化转发设备，实现网络虚拟化的SDN控制器，以及统一网管。推荐采用基于VXLAN技术的大二层组网，同时也支持SDN控制下的VLAN大二层组网。其中，SDN控制器用于实现对网络设备（物理交换机和虚拟交换机）的集中管理和控制，还负责与云平台的协同，实现网络的自动化部署、虚拟机迁移策略跟随、对外DC互联等功能。
图7 中兴通讯软件定义数据中心网络解决方案
在软件定义数据中心网络解决方案中，中兴通讯拥有完整的产品家族，对于不同规模的网络可以选择不同的产品组合：
SDN控制器：自主研发的ZENIC SDN分布式集群控制器，支持小规模网络到大型DC网络的平滑扩容；
VTEP设备：根据组网需求可以选择ZX-DVS虚拟化交换机或者ZXR10 5960系列ToR交换机；
VXLAN GW：根据组网需求可以选择ZX-VSG虚拟化路由器、ZXR10 9900系列交换机或者ZXR10 M6000-S系列路由器；
提供L4-L7 Service设备：包括虚拟负载均衡器、虚拟防火墙以及虚拟IPSec VPN等软件设备。
技术优势
中兴通讯的软件定义数据中心网络解决方案，主要有以下特点和优势：
- 集中高效的网络管理和运维
SDN采用转发与控制分离、控制逻辑集中的方式，由中兴通讯的ZENIC SDN控制器实现网络的集中全面控制。ZENIC SDN控制器拥有全网的静态拓扑及动态转发信息，可实施全网的高效管理和优化，更有利于网络故障的快速定位和排除。如：在具有全网静态拓扑和动态转发信息的基础上，支持端到端的故障诊断和流镜像功能，使得流量可视化，实现故障的快速定位和处理，提高运维的效率。用户配置和部署逻辑/虚拟网络，系统自动化完成虚拟网络到物理网络的映射。
- 灵活组网与多路径转发
软件定义数据中心网络采用统一的ZENIC SDN控制器实施控制，网络的转发规则和动作由控制器统一控制和下发，能有效避免环路，能根据业务的需求通过转发流表的控制，实现多路径转发和负载均衡，大幅提高网络的可靠性和利用率。
- 智能的虚拟机部署和迁移
虚拟机的部署和迁移需要网络的配合。在软件定义数据中心网络的方案中，通过IDC管理平台、VM服务管理器以及SDN控制器协同实现虚拟机的智能化部署和迁移。当某台虚拟机需要迁移时，首先是VM服务管理器感知到，并向IDC管理平台发出请求，提出网络配合请求；IDC管理平台受到网络配合请求后，向SDN控制器发送网络配合请求，SDN控制器实施网络控制，将相应的网络策略下发到虚拟机迁移的目标网络设备，并撤销虚拟机原来所在网络设备对应的网络策略。从而实现了虚拟机和网络的无缝协同，实现了虚拟机迁移的自动化和智能化。
- 海量虚拟租户支持
针对海量租户的承载需求，中兴通讯的解决方案采用VRF+ VNET子网的方式，很好地实现了租户VNI的隔离，提供每个租户的虚拟网络视图、资源控制和安全保障。
- 计算+存储+网络的IaaS服务
基于SDN控制器，可实现网络资源的虚拟化，按需提供；同时结合IDC管理平台实现了SDN控制器与VM服务管理器的协同，从而实现了计算资源和存储资源与网络资源的无缝协同，向用户提供按需的计算+存储+网络资源的IaaS服务。所见即所得，用户管理虚拟资源和物理资源体验一致。
- 异构云平台兼容管理
ZENIC SDN控制器支持对异构资源池的统一管理，兼容各种虚拟化和非虚拟化主机设备。
中兴通讯的解决方案中，可采用vSwitch作为VTEP点，也可以将VTEP点提高到ToR，VM通过SR-IOV或原有vSwitch直通方式接入ToR，这样也能减少大规模单一虚拟化DC中的VTEP点数量，降低复杂度。裸金属设备可接入ToR交换机，ToR充当VTEP点。对于对性能、时延特别敏感的VM，可通过SR-IOV技术接入到ToR，此时可通过端口和VLAN识别虚拟机，不必完整实现802.1Qbg VEPA技术，降低对SR-IOV网卡及业务VM的要求。
应用场景
中兴通讯的软件定义数据中心网络解决方案，针对不同的应用场景，可分为下列几类：
图8 中兴通讯软件定义数据中心网络解决方案应用场景
软件定义数据中心的展望
软件定义数据中心已成为数据中心演进的一个新的方向和趋势。SDDC总体上处于发展初期，标准化工作刚刚起步，业界对概念的推广远超过技术和方案进度，其主要原因是计算、存储和网络硬件还没有足够的能力去适应虚拟化一切这样的日常开销，软件定义数据中心的实现尚需时日。
其次，SDDC更为强调“软件定义”的价值，软件研发能力成为核心竞争力，要求较高的个性研发和集成创新能力。这对于希望构建DevOps环境（研发运维一体化）的用户，利用SDDC可实现业务的敏捷部署，而对于拥有多个数据中心的用户而言，应用SDDC可提高运维自动化水平，降低运维工作难度。
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本文标题：软件定义数据中心技术及方案介绍
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