论弹性技术在数据中心里的表现

近几年，弹性在数据中心，尤其是网络领域里是高频出现的词语，弹性的特征是可大可小、可增可减。在物理学和机械学上，弹性理论描述一个物体在外力作用下如何运动或发生形变，在数据中心领域，弹性往往指的是在面对环境极端以及人为错误或故意破坏的情况下，维持数据中心服务的能力，显然数据中心需要更高水平的弹性设计。最近，数据中心认证有了新标准，Uptimer Institure的数据中心标准原来分为Tier IV级，有四个等级，现在标准又增加一级Tier V级，一个数据中心的弹性和可靠性是Tier V级评价重要依据。对于数据中心，主要从以下四个方面来考察其弹性水平。

数据中心整体资源具有弹性，这指的是利用云计算、虚拟化、大数据等技术对基础架构资源进行整合，使用硬件级虚拟化和自动化技术，实现对多个数据中心内的各种资源统一管理、统一分配、统一部署和统一监控，为用户按需提供计算、存储、网络、备份、灾备等基础设施服务。实现业务弹性扩容、运维在线自动化处理、提供按需服务，按使用量付费。弹性数据中心的终极目标是通过一个通用的标准化运营系统，高效可靠地、统一地管理企业数据中心，简化企业业务应用的开发、部署难度，协调数据中心各类资源(计算，存储，网络等)，确保各类资源随着业务应用的需求动态调度。其实弹性、易扩展等特点正是云计算技术所具有的特性，是云计算中公认的从资源利用角度最重要的特点，若能够将云计算更好地在数据中心里使用起来，充分发挥云计算技术优势，就可以实现弹性数据中心。

计算服务是数据中心最重要的部分，是由数万台服务器形成的巨大计算资源池。弹性计算是指用户根据实际业务或者计算需要，灵活地购买计算资源。真正实现按需使用、按需交付和按需付费。弹性计算一方面减少了小规模软件开发人员对于集群系统的维护，另一方面收费方式简单明了，用户需要使用多少资源，只需要为这一部分资源付费即可。弹性计算可以利用廉价的低可用服务器构建高性能高可用的系统，提升数据中心服务器利用率，节省数据中心资源。弹性计算还能够实现全时可用性，任意服务器节点故障都可以快速自动排除，不影响业务运行。用户按需付费使用，避免申请过多资源浪费，可以为用户节省使用费用。

网络是数据中心的重要组成部分，也是数据中心是否具有很好弹性的重要体现，距离云计算越近，对网络弹性的要求也越高。与弹性数据中心类似，弹性网络有两个方面的体现，一方面是网络系统所具备的一种即使在系统遭受破坏的情况下也能正常安全运行的能力。破坏可能来自外部的攻击或者恶意破坏，也可能来自设备自身故障或者人为误操作，弹性的网络能够抵抗无意的和目标明确的攻击或故障，具有足够弹性。弹性网络可以自适应环境改变，实现对关键能力和数据的限制或隔离，从而降低损失，支持网络进行自适应响应。提高网络弹性并不是追求建立一种完美无瑕的系统来对抗攻击，而是综合运用防御、侦查、自适应等技术来动态响应当前及未来的网络攻击;另一个方面是网络资源调度的弹性，弹性网络可以实现网络资源可视、资源划分和转发控制的问题，最主要的就是SDN技术。SDN技术将传统网络设备的数据平面和控制平面分离，将控制平面的功能集中放在控制器上实现，通过集中式的控制器，以标准化的接口对各种网络设备进行管理和配置，实现可编程化的集中控制，网络业务可以弹性部署。

弹性网络也有它的一个子集，就是弹性IP，要知道数据中心网络基本是以太网协议的天下，IP是以太网协议的重要组成部分，大部分以太网流量都要依靠IP地址来进行转发。弹性IP是一种NAT IP，它位于云服务提供商的公网网关上，通过NAT方式映射到了被绑定在云主机实例的私网网卡上，绑定了弹性公网IP的云主机可直接使用这个IP进行公网通信，但是在它的私网网卡上并不能看到这个IP地址。使用弹性IP，用户访问的将永远是弹性IP地址，IP不一定是同一个云主机。弹性IP与用户账户关联，而不是与云主机关联的。云主机在每次启动时都会动态分配一个互联网IP地址，该IP地址并没有与云主机绑定，云主机每次启动后分配到的IP地址都可能不一样。这对于云服务商来说，帮助他们节约了公网IP资源。对于使用者来说，以往根据使用应用的不同，需要更换主机，IP地址也要随之更换，如果使用了弹性IP，在更换主机以后，只需要把我们申请的弹性IP分配到新的主机上，就可以了，不需要在域名服务商那里重新解析域名，对于服务稳定性，有一定的好处。在公网IP分配越来越紧张的情况下，采用弹性IP可以暂时缓解，有了这些技术，自然延缓了IPv6普及的时间。虽然IPv6具有海量的地址，但要得到普及，并在实际数据中心中得到广泛部署还需要很长一段时间。

数据中心采用弹性的目的一方面是使用户在使用数据中心应用时，不必担心资源的过渡供给导致额外的使用开销，亦不必担心资源的供给不足导致应用程序不能很好的运行和满足用户需要，所有资源将以自适应伸缩的方式来提供。另一方面，数据中心即使采用最好的设计和运营也可能会发生故障，弹性对于数据中心基础管理和防止出现停机中断都是至关重要的，数据中心可以从容面对来自各方面的威胁，自动防护，弹性运行。