云计算时代的数据中心架构

1、云计算时代的数据中心架构不断增长的业务压力技术的发展虚拟化/云计算海量数据有限的预算安全与合规性要求24x7 的服务业务的敏捷性丰富的终端数据中心的业务与技术驱动力节能减排简化管理通过API和策略来部署物理资源云计算需求理想的基础架构整合计算、网络和存储资源资源池化通过前端门户提供标准化服务可快速伸缩的物理和虚拟化环境自动化部署 自服务业务模式 弹性资源分配 快速配置 简化的基础结构强大的云计算基础架构功能的重要性甚于以往任何时候思科数据中心的革新LANSANComputeStorageApplicationComputeStorageApplicationLANSANComputeStora

2、geApplicationComputeStorageApplicationVMVMVMVMConvergeLAN and SAN.Physical and Virtual Server ConsolidationUnified FabricLANSANComputeStorageApplicationComputeStorageApplicationVMVMVMVMIntegrate Compute and Storage to create pools of resourcesforEnterprisePrivate CloudUnified FabricUnified Computing

3、LANSANComputeStorageApplicationComputeStorageApplicationVMVMVMVMOpen API and Programmable Interface into the Fabric viaApplication Centric InfrastructureUnified FabricUnified ComputingUnified ManagementCisco ONE以物理服务器为中心以虚拟机为中心云计算以应用为中心统一云数据中心专门为虚拟化和云计算而打造统一网络统一计算可灵活扩展安全的网络无状态计算单元实现整个数据中心的灵活架构调配提供稳定

4、的跨物理，虚拟基于云的网络访问统一计算，网络以及存储的访问，并很好地支持虚拟化提供更加整合的系统从而降低TCO并增强业务灵活性统一管理资源自动调配(物理 和 虚拟)基于策略可简捷的自动完成IT资源调配按需分配物理和虚拟资源满足业务弹性需求UCS 统一计算系统最优良的虚拟化硬件平台：服务器+接入层一体化26,000+独立的UCS客户Top 5 服务器厂商 81服务器性能测试世界纪录3,400+UCS 合作伙伴#2全球市场排名第二Source: 1 IDC Worldwide Quarterly Server Tracker, Q1 2013, May 2013, Revenue ShareSou

5、rce: 2 As of Cisco Q3FY13 earnings results超过 75% 的 客户购买了UCS 财富500 强$2B+UCS 年收入Source: 1 IDC Worldwide Quarterly Server Tracker, Q2 2012, August 2012 UCS 仅仅4年的成就#1 in Australia#2 in WW (21.5%), US (33.8%)Blade-servers is the fastest growing segment of the x86 computing market2用户的广泛认可X86 刀片服务器市场份额 Q2

6、CY2013CiscoUCS #2 (21.5%) and climbing市场上增长最快的产品UCS的优秀性能记录创造了历史！81个最快行业标准 Benchmarks测试世界纪Best CPU PerformanceBest Virtualization & Cloud PerformanceBest Database PerformanceBest Enterprise Application PerformanceBest Enterprise Middleware PerformanceBest HPC PerformanceVMmark 2.0Overall B200 M2VMmar

7、k 2.12-socket Blade B200 M2VMmark 1.x2 socket Blade B230 M1VMmark 1.x Overall C460 M1VMmark 1.x 2-socket B200 M1VMmark 1.x 2-socket B250 M2VMmark 1.xOverall C460 M1VMmark 1.xBlade Server B440 M1VMmark 1.x 2-socket B200 M1VMmark 2.1Overall C460 M2VMmark 2.1 Twonode 4-socket C460 M2VMmark 2.14-socket

8、C460 M2SPECompLbase2001 2-socket B200 M2SPECompMbase 2001 2-socket B230 M2SPECompLbase 2001 2-socket B230 M2SPECompMbase 2001 4-socket C460 M2SPECompMbase2001 2-socket B200 M2SPECompLbase2001 2-socket B200 M2LinPack2-socket B200 M2LS-Dyna4-socket C460 M1SPECompMbase 2001 4-socket C460 M1SPECompMbase

9、2001 2-socket B200 M2Oracle E-Business Suite Medium Model Payroll Batch B200 M2Oracle E-Business Suite Xtra Large Model Payroll B200 M3Oracle E-Business Suite Medium Model Payroll Batch B200 M2Oracle E-Business Suite Medium ModelOrder-to-Cash B200 M2Oracle E-Business Suite Large ModelOrder-to-Cash B

10、200 M3SPECjbb20052-socket C260 M2SPECjbb20052-socket B230 M2SPECjbb20054-socket B440 M2SPECjbb20052-socket B230 M2SPECjbb2005X86 2-socket B200 M2SPECjbb2005X86 4-socket C460 M1SPECjAppServer2004 2-node B230 M1SPECjbb2005X86 2-socket B230 M1SPECjbb2005X86 2-socket B230 M1SPECjAppServer20041-node 2-so

11、cket C250 M2SPECjEnterprise2010 Overall B440 M1SPECjEnteprise20102-node B440 M2Cisco UCS Benchmarks that held world record performance records as of date of publicationOracle E-Business Suite Xtra Large Model Payroll Batch B230 M2SPECompMbase 2001 4-socket C460 M1SPECompMbase 2001 4-socket C460 M2SP

12、ECompMbase 2001 2-socket C240 M3TPC-COracle DB 11g & OELC250 M2TPC-H 1000GBMicrosoft SQL Server C460 M2SPECjbb2005X86 2-socket C220 M3TPC-H 100GBVectorWiseC250 M2TPC-H 300GBVectorWise C250 M2SPECompLbase 2001 2-socket C220 M3VMmark 2.1 Twonode 2-socket B200 M3VMmark 2.1 Eightnode 2-socket B200 M3TPC

13、-COracle 11g C240 M3Oracle E-Business Suite XL Model Payroll B200 M3Oracle E-Business Suite Large Model Order-To-Cash B200 M3Oracle E-Business Suite XL Model Payroll B200 M3Oracle E-Business Suite Large Model Order-To-Cash B200 M3SPECjbb2013X86 2-socket C220 M3VMmark 2.5 Two-node 2-socket C240 M3 SP

14、ECjbb2013 MultiJVM X86 2-socket B200 M3SPECjbb2005 X86 2-socket C220 M3SPECfp_rate_base2006 X86 2-socket B200 M1SPECint_rate_base2006 X86 2-socketB200 M2SPECint_rate_base2006 X86 2-socket B200 M1SPECfp_rate_base2006 2-socketC260 M2SPECfp_rate_base2006 X86 2-socket B200 M2SPECint_rate_base2006 2-sock

15、etC260 M2SPECint_rate_base2006 X86 2-socket B200 M2SPECint_rate2006X86 4-socketC460 M2SPECfp_rate_base2006 X86 4-socket C460 M1SPECint_rate_base2006 X86 4-socket C460 M1SPECfp_rate_base2006 X86 2-socket C220 M3SPECint_rate_base2006 X86 2-socket C220 M3SPECfp_base2006X86 2-socketC220 M3SPECint_rate_b

16、ase2006X86 2-socketC220 M3VMware View Planner2-socket B200 M3Oracle E-Business Suite Extra Large payroll B200 M3SPECint_base 2006 X86 2-socket C220 M3SPECompG_base2012 2-socket C240 M3SPECfp_rate_base2006 X86 2-socket B200 M3SPECfp_rate_base2006 X86 4-socket C420 M3Oracle E-Business Suite Ex-large M

17、odel Payroll Batch B200 M2From Gartner: Behind the Fabric Computing Trend.The ability to reconfigure all systemcomponents in sync (Server, Network, Storage)The flexibility to provide resources within the fabric to workloads as neededThe capability to manage systems from a more holistic standpointGar

18、tner defines fabric computing as:A set of compute, storage, memory and I/O components joined through a fabric interconnect and the software to configure and manage them.Gartner Magic Quadrant 印证思科UCS在刀片服务器市场的影响力2009201120132012UCS Manager基于角色的综合管理平台自动化集成与操作Unified Fabric 整合Cisco强大的网络技术支持FEX架构, FCoE,

19、和统一端口Virtualized I/O业界领先的性能可扩展的灵活架构创新和认证的I/O堆栈Compute WithNO Compromise支持UCS刀片和机架式服务器整合在一个统一的管理域统一计算的创新STANDARDAPISXML API思科统一计算系统（UCS）更广泛的资源池，容纳物理、虚拟和云环境网络融合网络与计算的融合统一管理针对不同工作负载保持策略和配置的匹配基于X86架构的计算平台，针对虚拟化和云计算做了大量优化智能融合自动化集中管理策略下发与调度平台的集成 传统刀片服务器架构SANLANSANLANMGMTMGMT过去十年的情况规模的不断扩展，但是架构理念没变越来越多的服务器

20、和交换机不断增加的管理节点而没有整合起来采用虚拟化反而放大了问题一个随机的体系架构结果是增加了系统的复杂性更多的管理节点无法保持管理策略的一致性无法保证安全越来越复杂的扩展Additional LAN and SAN ConnectionsAdditional Management Connections多个以太网连接模块多个SAN连接模块每个机箱需要各自独立的远程管理多个管理模块更多的管理连接更多的网络和存储连接Cisco UCS 架构 力求简洁嵌入式管理系统移除不必要的设备: 交换机网卡管理模块融合的网络网络, 存储, 管理能耗与冷却减少1/3的基础设备更少的能耗虚拟化优化处理器密度单服务

21、器虚拟机密度I/O性能扩展内存SANLANMGMTSANLANMGMT多个以太网连接模块多个SAN连接模块每个机箱需要各自独立的远程管理多个管理模块Additional LAN and SAN ConnectionsAdditional Management Connections更多的管理连接更多的网络和存储连接“Server Controller 机头概念”用户现场环境的对比 - 减少故障点、降低功耗、提升散热能力From ad hoc and inconsistent to structured, but siloed, complicated and costlyto simple,

22、optimized and automated你的数据中心的布线是.?大量机架部署带来的问题这是某大型企业数据中心的实景图。经过长时间的发展，运维这样的数据中心带来巨大的管理成本和潜在风险部署思科UCS系统后布线井井有条。基于UCS的“一次布线”技术，任意服务器的角色改变，都无需改变布线，无需哪怕一根跳线。部署思科UCS系统后大大改善了机架布局，实现了良好的通风散热，LANAny IEEE Compliant LANSAN BAny ANSI T11 Compliant SANMgmtSAN AAny ANSI T11 Compliant SANCisco 统一计算系统统一资源池，逻辑上的超大

23、机箱以太网（LAN）连接存储网络（SAN）连接刀箱刀片服务器机架服务器服务器标识管理监控，排错。*Currently support up to 160 UCS blades or rack-mounts布线-只需要考虑总带宽4 x 2 Links80 Gbps per Chassis8 x 2 Links160 Gbps per Chassis2 x 2 Links40 Gbps per Chassis1 x 2 Links20 Gbps per ChassisI/O On-Demand via Service ProfileWire Once ArchitecturePolicy-driv

24、en bandwidth allocationVirtual interface granularity相同架构引申到机架2x 2 Link1.25 Gbps / Server160 Rack Servers32 Servers in 5 racks2x 8 Links5.0 Gbps / Server160 Rack Servers32 Servers in 5 racks2x 4 Link2.5 Gbps / Server160 Rack Servers32 Servers in 5 racksWire once for bandwidth, not connectivity (UCS F

25、I to Nexus 2232)Policy-driven bandwidth allocationTo get higher bandwidth on racks, we cable fewer servers to the 2232sIntegrates as a single system into your data center2x 1 Link0.625 Gbps / Server160 Rack Servers32 Servers in 5 racksUCS关键技术 UCS-四大关键技术Service Profiles 无状态计算 服务器漂移，故障切换，以一备多Unified F

26、abric 统一架构 ： 10G FCoE管理、以太网、FC存储网络三网融合，减少线缆和网卡成本40%Embedded Unified Management 嵌入式管理系统 服务器和接入层交换机的单一管理，全图形化界面，统一管理以太网、FC存储网络和服务器Adaptor Virtualization 虚拟适配卡最多能够切分出256 个 PCI设备 (vNIC or vHBA)FC TrafficFC HBA采用CNA (Converged Network Adapters)卡替代原有的网卡（NIC）、FC HBA卡等减少服务器器上接口卡的数量减少物理交换机数量降低布线极其管理的复杂度降低能源消

27、耗统一网络架构All traffic goes over 10GECNACNAFC TrafficFC HBANICLAN TrafficNICLAN TrafficNICMgmt TrafficNICBackup TrafficIPC TrafficHCA采用CNA (Converged Network Adapters)卡替代原有的网卡（NIC）、FC HBA卡等减少服务器器上接口卡的数量减少物理交换机数量降低布线极其管理的复杂度降低能源消耗统一网络架构FCOE是一张融合网（简单），成本低，功耗低，效能高！ FC/FCoE 数据传输速率比较10Gb FCoE比8Gb FC 要多50%带宽！

28、FC/FCoE 传输速率比较FCoE对比FC的前景Inter-Switch Link （ISL） Connectivity云时代数据中心的基础-无状态物理服设备向逻辑设备转化！SIM Card定义一部手机Service Profile定义一台服务器UCS Service Profile统一设备管理网络策略存储策略服务器策略硬件配置抽象化参数封装入Cisco service profiles通过GUI, CLI, 或XML API使用超过 9000个管理对象可编程架构UCS: 硬件参数抽象化Cisco UCS 6100 and 6200 系列 交换矩阵Cisco UCS B-系列刀片服务器C-系

29、列 机架服务器Cisco Virtual Interface Cards在整个硬件层实现自动化的，基于策略的配置Network Interface Card (NIC) Configuration: MAC Address, VLAN, and QoS Settings; Host Bus Adapter HBA Configuration: Worldwide Names (WWNs), VSANs, and Bandwidth Constraints, and Firmware RevisionsCisco Service Profile利用各项策略定义好Service Profile 模

30、版利用Service Profile 模版创建 Service Profiles可事先自动化的将 Service Profiles 和硬件关联UCS: 集成的自动化集成的, 基于策略的基础架构管理Uplink port configuration, VLAN, VSAN, QoS, and EtherChannelsServer port configuration including LAN and SAN settingsNetwork interface card (NIC) configuration: MAC address,VLAN, and QoS settings;host b

31、us adapter HBA configuration: worldwide names (WWNs), VSANs, and bandwidth constraints;and firmware revisionsUnique user ID (UUID), firmware revisions,and RAID controller settingsService profile assigned to server, chassis slot, or poolUplink port configuration, VLAN, VSAN, QoS, and EtherChannelsSer

32、ver port configuration including LAN and SAN settingsNetwork interface card (NIC) configuration: MAC address,VLAN, and QoS settings;host bus adapter HBA configuration: worldwide names (WWNs), VSANs, and bandwidth constraints;and firmware revisionsUnique user ID (UUID), firmware revisions,and RAID co

33、ntroller settingsService profile assigned to server, chassis slot, or poolUplink port configuration, VLAN, VSAN, QoS, and EtherChannelsServer port configuration including LAN and SAN settingsNetwork interface card (NIC) configuration: MAC address,VLAN, and QoS settings;host bus adapter HBA configura

34、tion: worldwide names (WWNs), VSANs, and bandwidth constraints;and firmware revisionsUnique user ID (UUID), firmware revisions,and RAID controller settingsService profile assigned to server, chassis slot, or poolUplink port configuration, VLAN, VSAN, QoS, and EtherChannelsServer port configuration i

35、ncluding LAN and SAN settingsNetwork interface card (NIC) configuration: MAC address,VLAN, and QoS settings;host bus adapter HBA configuration: worldwide names (WWNs), VSANs, and bandwidth constraints;and firmware revisionsUnique user ID (UUID), firmware revisions,and RAID controller settingsService

36、 profile assigned to server, chassis slot, or poolUplink port configuration, VLAN, VSAN, QoS, and EtherChannelsServer port configuration including LAN and SAN settingsNetwork interface card (NIC) configuration: MAC address,VLAN, and QoS settings;host bus adapter HBA configuration: worldwide names (W

37、WNs), VSANs, and bandwidth constraints;and firmware revisionsUnique user ID (UUID), firmware revisions,and RAID controller settingsService profile assigned to server, chassis slot, or pool由各项组件的管理员事先定义好策略1234网络管理员服务器管理员存储管理员统一管理Service ProfilesOS和应用软件无状态计算工作负载的灵活部署 跨虚拟机集群的工作负载虚拟机工作负载物理机工作负载OSApplica

38、tionsOSApplicationsOSApplicationsMoving Hypervisors and Guests板卡网络和存储的连接服务器UNIFIED MANAGEMENTUCS Service Profiles经典演示10分钟把Oracle RAC节点复活UCS服务器”机头”Cluster Node 2Cluster Node 1ApplicationService ProfilesDatabase多久才能把挂掉的节点恢复过来?刀箱#1刀箱#2Slot #4Slot #6Slot #5This blade has more & faster CPU, additional RA

39、MUCS C 系列机架服务器单块卡支持双4x10 Gb的带宽支持PCIe Gen2x16 接口规范支持256个 PCIe 设备独立于OS的PCIe设备虚拟化与第一代Palo卡的驱动是一样的支持网络硬件级高可用Fabric Failover 单块卡提供80Gbps的带宽VM-FEX 扩展, 最大可划分出116个网卡供虚拟机使用( VMware ESX 5.0)Customer benefitsFeature details2nd 代适配卡Virtual Interface Card VIC1200256 PCIe devices. . . UCS 1280 VICUCS 2208 IOMSide

40、 ASide BUCS 2208 IOM机架VIC: VIC 1225(T)VIC系列一脉相承的高度弹性 256 PCIe devices, vNICs or vHBAs2x10Gb 总带宽PCI 2.0 x16支持M2 C260, C460M3 All Rack ServersDepending on Server up to 3 Cards单线整合“Single Wire Integration” with UCSMDual 10GvSphere 5 vSwitchSoftware SwitchvNICvNICVM-FEX(Hypervisor Bypass)vSphere 5vEthvE

41、th高性能虚拟化网络吞吐量应用性能延迟 相比于软件交换机，10% 更多吞吐率，30% 更低的 CPU 利用率相比于软件交换机，40% 更低的端到端延迟15% 更高性能(数据库业务)高性能刀片服务器IO业界 1st 每刀片2x40 Gbps解决方案虚拟化感知让虚拟机直接连入物理网络高性能虚拟机IO虚拟化的高性能负载VM-FEX对虚拟化性能的提升UCS VM-FEX 虚拟化优化在vDS组的2台服务器上运行Iperf，一台作为服务器端，一台作为客户端，利用Iperf 软件相关命令进行网络性能测试（进行两次，第一次为单线程测试，第二次为20线程加压测试）。1009567 KBps620861 KBps

42、网络 IO 性能提升了50%UCS VM-FEX 虚拟化优化在vDS组的2台服务器上运行Iperf，一台作为服务器端，一台作为客户端，利用Iperf 软件相关命令进行网络性能测试（进行两次，第一次为单线程测试，第二次为20线程加压测试）。1849MHz3163MHzCPU 性能消耗减少了40%统一管理在一个资源池内管理刀片和机架服务器UCS ManagerC-系列机架服务器B-系列刀片服务器Service Profile: HR_App1VNIC1 MAC: 08:00:69:02:01:2EHR_WEB_VLAN (ID=50)VNIC2MAC: 08:00:69:02:01:2FHR_DB

43、_VLAN (ID=210)HBA 1 and 2WWN: 5080020000075740WWN: 5080020000075741VSAN ID: 12Boot Order: SANBIOS Settings: Turbo OnHyperThreading OnUCS Service ProfileUnified Device Management网络策略存储策略服务器策略 统一管理单一管理界面刀片和机架服务器统一管理是业界重大进步UCS Manager 和 Service Profiles 统一应用到刀片和机架服务器扩容不会增加基础架构复杂Uplinks管理层面的创新Form Facto

44、r Freedom:同样的架构、同样的好处1, 2, 4, 8 pairs of LinksBased on the aggregrate bandwidth demand per Chassis / N2k extender按需I/O分配（通过 Service Profile）Wire Once 一次性布线架构由策略来分配带宽虚拟卡、虚拟端口配套一个域160台服务器优化的架构= 高扩展性传统服务器数量翻倍= 管理点翻倍; UCS = 单一管理点 64个: 4 x 刀片机箱 Fabric Interconnects80个刀片: 10 x 刀片机箱2机箱内交换机0机箱管理模块0管理点总数1Fab

45、ric Interconnects0机箱内交换机8机箱管理模块8管理点总数16Mgmt SwitchLANLANSAN ASAN BMgmt SwitchMgmt SwitchLANSAN ASAN BLANMgmt SwitchUCS Central多个UCS 管理域的统一管理Data Center 1Data Center 2Data Center 3E大规模，多个UCS管理域的高效管理UCS Manager 技术的发展提供全局策略, 全局Service Profiles, 全局ID 资源池, 和全局模版UNIFIED MANAGEMENTUCS UCS Central对本地和远程数据中心

46、进行集中式多域管理，包括：全球服务配置文件和模板、策略和池管理，用于保持跨域一致性集中式故障管理，用于加快故障排除速度全球库存、统计数据和报告，用于简化资产管理和确定资产规模全球故障管理域组结构设备库存和状态类似于 UCS Manager 的树组结构可用 全局无状态计算为工作负载的全局而设计Domain 1Domain 2Data Center 1Data Center 2UNIFIED MANAGEMENTUNIFIED MANAGEMENTUNIFIED MANAGEMENTData Center 6Data Center 3Data Center 2Data Center 4Data C

47、enter 1Data Center 5Big Data ClusterTest DevExchangevSphereTest DevExchangeTest DevExchangeTenant 1Tenant 2SAP HANAOracle E-BizUCS ManagerUCS ManagerUCS ManagerUCS ManagerUCS ManagerUCS ManagerWeb ServerApp ServerE-commerce Platform统一管理所有类型工作负载和基础架构Scale-out应用业务连续性和冗灾虚拟化的服务器和应用云性能敏感型, Scale-Up 应用电子商

48、务应用UCS CentralUCS DirectorUCS CentralUCS Manager再进一步，迈向“云之旅”UCS Manager UCS Central UCS Director47ServerChassisDomainSingle DatacenterGlobal Datacenters160 servers10,000 serversPolicy-Based ProvisioningSecure Cloud ContainerVMsvComputevNetworkStorageCloudUCS Director云计算下的基础架构管理交钥匙解决方案; 数小时内即可投入使用一个单

49、一的，全集成的，即开即用的解决方案物理设备和虚拟设备的无缝“池化”统一端到端的管理和自动化支持Multi-vendor; multi-protocol 的汇集式基础架构 （例如：Vblock， Flexpod） VirtualizationStorageNetwork ManagerCisco UCS ManagerCABVirtualizationComputeBCANetworkTenantBTenantCTenantAStorage UCS Director UCS Director单一主控台配置管理端到端的自动化布署LDAP, CMDB,Metering DBUCS Director BaremetalAgentSCVMM服务器北向接口网络北向接口存储北向接口vCenter物理层虚拟层Cisco UCS Director多租户架构的管理平台移动手持装置IT 管理员IT 运维人员使用者UCS Director 提供数据