干货：详解数据中心22年基础架构演进

干货：详解数据中心22年基础架构演进
一、前言
当今世界正处在信息技术（IT）创新的黄金时代。

由机器学习、物联网和大规模可扩展应用支持的云计算、移动应用、大数据分析的巨大力量正在重塑商业和社会的方方面面。

而这场IT复兴的中心，则是超大规模的全球数据中心（DC）在公共、私有和混合云计算领域的不断涌现。

根据Synergy Research Group的数据统计，全球超大规模数据中心的数量从2016年的300个增加到2017年的390个，另有69个超大规模的数据中心正处于规划或建设阶段。

本文首先简要回顾了迄今为止数据中心基础架构创新的三大浪潮。

然后，将介绍第四波IT基础架构创新：即应用定义基础架构（ADI），以及推动大型企业采用它的技术力量和运营挑战。

二、数据中心基础架构变迁简史
数据中心是专门建造的一种基础架构，用于放置计算机系统和相关组件，如网络设备、存储系统和电信设备。

它是通向我们连接的世界的知识经济的大脑。

现代的数据中心起源于20世纪60年代的主机房、电信中心办公室和企业IT布线室。

在过去二十年里，一波又一波迅猛涌现的技术创新浪潮极大地提高了现代数据中心的技术水平。

三、1997-2007，第一波浪潮- 裸机服务器
裸机服务器是提供给单一租户的物理服务器。

它的优势在于高应用性能和可预测性。

弱点在于：高成本、提供应用的中等复杂性和应用部署后的低灵活性。

它们会继续存在，作为某些特定的，对性能敏感的工作负载的解决方案，这种工作负载值得使用这种专有的基础架构（如数据库）。

裸机服务器还的经常用于专用的计算机集群，这些集群是为支持特定的可扩展分布式计算应用（如Hadoop 集群）而构建的。

对于更大的灵活性和更好的经济性的要求使得这种方式在不断发展的应用环境下受到了限制。

四、2005年至今，第二波浪潮–使用虚拟机管理器（hypervisor）实现虚拟化
虚拟化是对计算机系统的仿真，它可以使一台物理计算机能够运行一台或多台虚拟机（VM）。

图1：使用虚拟机管理器实现的虚拟化使得一台计算机看起来像多台计算机
虽然这一概念可以追溯到20世纪60年代和大型计算机时代，但直到1998年，随着VMware将其虚拟机管理器的商业化，它才真正被应用到提高IT效率的最前沿。

在VMware之前，大量昂贵
的计算机资源未得到充分利用。

通过使一台计算机看起来像多台计算机，每台计算机都有自己的客户端操作系统，VMware的虚拟机管理器帮助解决了提高IT效率的需求。

1999年发布的VMware虚拟机管理器非常新颖，因为它首次在Intel x86上实现了虚拟化，通过使用二进制转换来替换特权指令，将其捕获到虚拟机管理器中。

截至2017年11月，VMware已成长为一家高利润的，市值达到530亿美元的公司，在2017年第三季度，它的收入为19.8亿美元，净利润为4.43亿美元。

由于全球数以万计的企业都在VMware的虚拟化系统上运行其重要的运营系统，因此，在基于虚拟机管理器的企业私有云虚拟化解决方案中，VMware成为虚拟化市场的龙头老大。

其它的虚拟化软件包括了Microsoft Hyper-V、Linux KVM 和Xen。

使用虚拟机管理器（hypervisor）实现虚拟化的优势包括：技术成熟；广泛采用；通过启用多个虚拟机来提高了计算机利用率；基于虚拟机构建和操作云的基础架构软件；强大的多租户架构支持。

而这种虚拟化的弱点包括：高复杂性；虚拟机管理器的资源开销；每个客体虚拟机的客户端操作系统资源开销；相对于裸机基础架构而言，对应用的性能不可忽略的影响；当一个用户影响同一物理服务器中其他用户的性能和稳定性时的“邻近噪声效应”。

多个虚拟机同时发送其IO请求时导致存储性能降低时的“IO搅拌机效应”。

基于工作负载的虚拟机管理器的极高的能源消耗；以及实例化新虚拟机需要的时间。