四、橫向擴展

        下一代數據中心中的軟件控制的基本原則以橫向擴展設計為代表。橫向擴展被定位成為企業(yè)IT部署中的主要架構，究其原因在于其能夠提供無(wú)縫，透明的資源擴展，而無(wú)需涉及到傳統基礎架構遷移的成本和復雜性。

1、縱向擴展與橫向擴展

       縱向擴展的架構允許擴展有限的變量集，因為每個(gè)組件的功能限制了它們的集體性能。數據和應用程序通常會(huì )激增，并最終在縱向擴展架構中達到最大容量。隨著(zhù)應用程序的增加，基礎架構資源分散，性能下降也隨之而來(lái)。通過(guò)縱向擴展架構，您企業(yè)數據中心所運行的硬件決定了您在業(yè)務(wù)過(guò)程中將受到的限制，更快的硬件可能需要大量的遷移工作。

      相比之下，橫向擴展的體系結構則是分布式體系結構。它不限于單臺機器的資源容量。其提供所有變量的線(xiàn)性擴展，允許您企業(yè)數據中心通過(guò)群集資源來(lái)實(shí)現規?；目s放。橫向擴展提供了廣泛的資源擴展選項，使企業(yè)能夠在整個(gè)數據中心基礎架構和長(cháng)期的運營(yíng)過(guò)程中始終如一地利用IT投資。

      成功的橫向擴展體系結構的關(guān)鍵是確保來(lái)自額外添加節點(diǎn)的性能可以通過(guò)QoS功能進(jìn)行智能化的配置。

      如果工作負載在性能方面無(wú)法相互保護，則應用程序的所有者將不會(huì )支持這些工作負載的整合。橫向擴展體系結構專(zhuān)為企業(yè)而設計，其中IT資源的線(xiàn)性增量增長(cháng)是全球IT戰略的一部分。

2、支持橫向擴展的趨勢

●資源的集群

       傳統的孤島式數據中心依賴(lài)于具有閑置隔離資源的專(zhuān)用物理服務(wù)器。這些服務(wù)器及其所占用的空間決定了其所能夠管理或存儲的最大數據量。例如，VMware vSphere等虛擬化技術(shù)就是建立在將隔離資源集群到共享池中的概念之上的。

       此策略是云中并行處理應用程序、負載平衡和容錯(冗余)的關(guān)鍵。資源池有助于IT通過(guò)單一控制的軟件實(shí)現快速、無(wú)中斷的修改。向資源池中添加另一臺服務(wù)器可以有效地擴展CPU和內存，并且可以縱向或橫向縮放資源，以滿(mǎn)足不斷變化的業(yè)務(wù)需求。

●脊葉架構(Leaf-spine Architecture)

       在采用以太網(wǎng)架構之前，網(wǎng)絡(luò )拓撲構建在類(lèi)似于分層結構的層中，并且通常被細分為允許虛擬機和其他設備的位置的pod。傳統模型設計用于企業(yè)網(wǎng)絡(luò )，由核心路由器，匯聚交換機和接入層交換機組成，傳統上需要使用生成樹(shù)協(xié)議(STP)來(lái)促進(jìn)擴展。這種拓撲結構增加了網(wǎng)絡(luò )設計和故障排除的復雜性。

      脊葉架構設計只有兩層：葉和脊。葉子層中的接入交換機連接到虛擬機、防火墻、邊緣路由器和負載均衡器等設備。網(wǎng)絡(luò )的主干是具有執行路由的交換機的主干層。每個(gè)葉子交換機通過(guò)動(dòng)態(tài)第3層路由和使用等價(jià)多路徑(ECMP)與每個(gè)主干交換機互連。最佳路徑的調整和確定基于對網(wǎng)絡(luò )變化的響應。

      隨著(zhù)葉脊架構規?；瘮U展到數千個(gè)節點(diǎn)，接入訪(fǎng)問(wèn)層交換機之間的延遲和瓶頸(傳統架構中常見(jiàn))被最小化，因為這些交換機不超過(guò)一跳。例如，像Arista Networks的網(wǎng)絡(luò )供應商就通過(guò)這種下一代數據中心的拓撲實(shí)現了速度，密度，可預測性和可擴展性。

●固態(tài)陣列SSA(Solid-State Array)

       即使計算和網(wǎng)絡(luò )管理員開(kāi)始充分利用云服務(wù)的效率，但存儲技術(shù)仍然是靜態(tài)的。在傳統存儲中，企業(yè)別無(wú)選擇，只能為不同的性能級別和關(guān)鍵應用程序使用單獨的存儲網(wǎng)絡(luò )和不同的池。管理傳統縱向擴展架構的管理員需要添加固定數量的驅動(dòng)器架以增加容量。這些磁盤(pán)陣列需要預先進(jìn)行用于滿(mǎn)足未來(lái)擴展需求的所有資源的預付資本方面的前期支出。

      橫向擴展的固態(tài)陣列正在擴展曾經(jīng)孤立的、靜態(tài)存儲生態(tài)系統。在下一代數據中心中，存儲池(GB，IOPS)是共享資源。集群這些資源的能力提供了按需擴展的能力; 使得企業(yè)IT僅需要采購和管理當前業(yè)務(wù)所需的內容即可。

      下一代數據中心橫向擴展的存儲提供了靈活性，可以在一段時(shí)間內以可預測的線(xiàn)性模式獨立，無(wú)中斷地擴展容量和性能。這意味著(zhù)企業(yè)數據中心可以戰略性地橫向或縱向擴展縮放，并在任意數量的節點(diǎn)上分配數據和流量，同時(shí)增加數據服務(wù)的范圍。通過(guò)利用云服務(wù)在存儲層中的彈性并與所有其他服務(wù)、資源和云管理平臺實(shí)現緊密集成，IT可以提高效率。

       在下一代數據中心中，原始性能是解決方案的一半;僅僅只是提供服務(wù)還并不足夠。必須在整個(gè)基礎架構中使用QoS資源控制，否則任何性能保證都只能達到最薄弱的環(huán)節一樣的水平。動(dòng)態(tài)管理CPU、內存、帶寬、存儲容量和存儲性能，以提供預期和所需的應用程序體驗。

      確保性能的趨勢

●監控工具

       信息就是力量。自動(dòng)化的性能監控為數據中心管理人員們提供了管理所有IT資源的使用情況和可用性所需的關(guān)鍵智能。企業(yè)正在使用軟件來(lái)監控，報告和分析云服務(wù)中的實(shí)時(shí)和歷史數據。這些工具可以提高服務(wù)水平，管理安全風(fēng)險，并降低運營(yíng)成本。

       Splunk Inc.公司是在監控工具領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的企業(yè)之一。該公司所推出的IT服務(wù)智能(ITSI)是一款用于基礎架構分析和可視化的監控和性能跟蹤平臺。ITSI在生產(chǎn)環(huán)境中運行，其中包含用于顯示關(guān)鍵性能指標(KPI)和基礎架構的儀表板，并提供用于問(wèn)題評估的深入數據。該軟件是為在企業(yè)內部，云中或混合環(huán)境中的IT操作運營(yíng)而開(kāi)發(fā)的。用戶(hù)表示，部署此類(lèi)軟件產(chǎn)品，能夠帶來(lái)：事件調查，更強的安全性，可用性和關(guān)鍵業(yè)務(wù)洞察力等諸多方面的好處。

●網(wǎng)絡(luò )QoS

       在下一代數據中心中，企業(yè)架構師們通過(guò)將網(wǎng)絡(luò )流量細分為不同優(yōu)先級的隊列來(lái)管理性能，同時(shí)控制將采用多少管道用于存儲或應用程序。網(wǎng)絡(luò )QoS旨在保證關(guān)鍵應用程序流量的服務(wù)交付，而不會(huì )破壞其他流量，并實(shí)現對帶寬利用率的精細控制。

       在網(wǎng)絡(luò )層采用QoS是促進(jìn)融合和端到端服務(wù)水平協(xié)議的關(guān)鍵推動(dòng)因素。來(lái)自英特爾的營(yíng)銷(xiāo)計劃經(jīng)理Brian Yoshinaka解釋了企業(yè)對于網(wǎng)絡(luò )基礎設施的選擇所帶來(lái)的影響：

“今天，隨著(zhù)企業(yè)IT部門(mén)紛紛積極的準備部署內部云環(huán)境，評估對于網(wǎng)絡(luò )基礎架構的選擇將如何影響到云服務(wù)對于其服務(wù)級別協(xié)議(SLA)滿(mǎn)足的能力非常重要。通常用于描述云計算功能的術(shù)語(yǔ)，包括諸如敏捷性，靈活性和可擴展性，也應該絕對適用于底層網(wǎng)絡(luò )?！?/span>

●存儲QoS

       在存儲方面，QoS這一術(shù)語(yǔ)在行業(yè)供應商中缺乏一致的定義，故而在企業(yè)的IT決策者中產(chǎn)生了一定的(可理解的)懷疑。傳統存儲模型在獨立的存儲池上運行各種虛擬工作負載。創(chuàng )建該模型是為了在每個(gè)應用程序具有必須支持的多樣化I / O模式時(shí)，保護單個(gè)應用程序在單個(gè)存儲陣列中的性能和可用性。雖然這些系統可以按需提供容量，但他們很難有效地分配性能資源，因為它們不是為了支持集體工作負載的個(gè)別容量和性能要求而構建的。然后，企業(yè)購買(mǎi)的存儲空間超出了他們的需求，從而提升了成本，并降低了效率。來(lái)自ESG實(shí)驗室的分析師Aviv Kaufmann解釋了傳統平臺所面臨的挑戰：“傳統的存儲基礎架構已經(jīng)發(fā)展到可以通過(guò)利用新興技術(shù)來(lái)更好地滿(mǎn)足企業(yè)工作負載的需求。但“不斷發(fā)展”和“融合”意味著(zhù)部分的妥協(xié);這與為任務(wù)專(zhuān)門(mén)構建的某些架構不同。傳統的存儲架構可以配置為滿(mǎn)足當今大多數整合工作負載的SLA，但這樣做通常需要過(guò)度配置和超支，因為基礎設施不靈活，管理復雜，并且對業(yè)務(wù)需求的響應速度慢?！?/span>

       在下一代數據中心中，存儲QoS意味著(zhù)通過(guò)確保每個(gè)應用程序獲得保證數量的存儲資源，在細粒度級別強制執行性能控制。無(wú)論任何其他應用程序的活動(dòng)、容量級別或I / O模式如何，每個(gè)為其配置的應用程序都會(huì )分配有保證的IOPS，并且這些分配的IOPS將得到一致的遵守。下一代數據中心使用基于節點(diǎn)，無(wú)共享的存儲設計，可以在不增加應用程序風(fēng)險配置文件的情況下擴展和整合工作負載。其根據業(yè)務(wù)的要求和價(jià)值提供一致的、可預測的性能，同時(shí)隔離和保護工作負載免受其他工作負載或硬件/軟件故障的影響。

       下一代數據中心存儲設計中的性能和容量之間的精確平衡有助于通過(guò)真正的QoS來(lái)實(shí)現對于性能的確保，并降低OPEX。虛擬化技術(shù)的采用為計算資源所帶來(lái)的益處，現如今在下一代數據中心的存儲架構也能夠充分實(shí)現了，這包括：獨立資源的池化和隔離，關(guān)鍵工作負載的資源預留以及動(dòng)態(tài)地將資源在工作負載之間進(jìn)行遷移。