文｜高麗艷

一、媒體領(lǐng)域推進(jìn)云平臺(tái)建設(shè)勢(shì)在必行

近年來(lái)，云技術(shù)作為新誕生的IT業(yè)新秀持續(xù)升溫，以令人瞠目結(jié)舌的不可阻擋之勢(shì)經(jīng)歷了爆炸式增長(zhǎng),帶來(lái)了全新的技術(shù)理念和技術(shù)革命。Google、Amazon、IBM和微軟IT等商業(yè)巨頭們以前所未有的速度和規(guī)模推動(dòng)著云技術(shù)和云產(chǎn)品的普及。國(guó)內(nèi)對(duì)云技術(shù)的研究也如火如荼，中國(guó)移動(dòng)和阿里巴巴已成為國(guó)內(nèi)云計(jì)算技術(shù)研究的先行者。

在媒體產(chǎn)業(yè)走向內(nèi)容海量化、體驗(yàn)個(gè)性化、高清互動(dòng)化、終端多樣化的過(guò)程中，媒體同樣有建設(shè)云平臺(tái)業(yè)務(wù)的迫切需求。云技術(shù)按服務(wù)類型可以分為：公有云、私有云和混合云。私有云由媒體自己打造云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施，其數(shù)據(jù)安全高于公有云服務(wù)。媒體通過(guò)搭建私有云，可以有效保護(hù)數(shù)據(jù)安全，媒體發(fā)展云技術(shù)勢(shì)在必行。

首先，媒體云平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)IT資源的池化和虛擬化。搭建虛擬平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和服務(wù)。云技術(shù)可實(shí)現(xiàn)資源統(tǒng)一管理、調(diào)度和共享，提高IT資源利用率，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用的快速部署、按需支撐，提高技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)維的效率。

其次，媒體云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用的整合。云技術(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為資源，將業(yè)務(wù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為服務(wù)能力，能夠快速重構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)，快速響應(yīng)業(yè)務(wù)變化，支撐全媒體業(yè)態(tài)的快速發(fā)展。

最后，媒體云平臺(tái)可提供個(gè)性化服務(wù)。提供全媒體云服務(wù)，適應(yīng)終端移動(dòng)化、商務(wù)社交化的趨勢(shì)，融合行業(yè)和社會(huì)資源，為全球新聞信息用戶提供互動(dòng)性個(gè)性化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)終端前移，技術(shù)引領(lǐng)。

總之，從傳統(tǒng)媒體的全媒體發(fā)展思路來(lái)看，傳媒機(jī)構(gòu)需要充分應(yīng)用云計(jì)算等新興技術(shù)，形成一套成熟、穩(wěn)定的數(shù)字化全媒體平臺(tái)。

二、網(wǎng)絡(luò)虛擬化為云平臺(tái)業(yè)務(wù)靈活部署鋪平道路

虛擬化是實(shí)現(xiàn)云技術(shù)最重要的技術(shù)基礎(chǔ)，是云技術(shù)區(qū)別于一般并行運(yùn)算根本性的特點(diǎn)。云平臺(tái)中網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)中心的連接器，在虛擬化中具有舉足輕重的作用。在虛擬化的云計(jì)算平臺(tái)中，不但要求網(wǎng)絡(luò)本身能夠作為虛擬化的資源池實(shí)現(xiàn)靈活分配，同時(shí)還要求網(wǎng)絡(luò)能夠感知到計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源的虛擬化，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心端到端的虛擬化。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)主要有多虛一技術(shù)和一虛多技術(shù)。相對(duì)一虛多技術(shù)，目前網(wǎng)絡(luò)多虛一技術(shù)有廣泛的應(yīng)用前景，主要分為控制平面虛擬化與數(shù)據(jù)平面虛擬化。

1、控制平面虛擬化

控制平面虛擬化是將所有設(shè)備的控制平面合而為一，只有一個(gè)主體去處理整個(gè)虛擬交換機(jī)的協(xié)議處理、表項(xiàng)同步等工作，虛擬化設(shè)備之間形成主備關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)虛擬化減少了設(shè)備節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)跨設(shè)備鏈路聚合技術(shù)，取代傳統(tǒng)部署方式中的STP+VRRP協(xié)議，使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兊煤?jiǎn)潔。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制平面虛擬化使交換機(jī)更易管理，提高了運(yùn)營(yíng)效率。網(wǎng)絡(luò)多虛一技術(shù)需要支持以下關(guān)鍵技術(shù)（如圖1所示）：

（1）專用鏈路實(shí)現(xiàn)狀態(tài)同步。每?jī)膳_(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用專用鏈路連接，來(lái)初始化建立鄰接、協(xié)商主備、同步協(xié)議狀態(tài)，并傳輸跨機(jī)框轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)流量。通常使用10GE鏈路捆綁來(lái)做專用鏈路，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸。

（2）基于引擎的主備模式?？刂破矫嬗靡粔K主控引擎作為虛擬交換機(jī)的主控制引擎，其他引擎作為備份。所有的協(xié)議學(xué)習(xí)，表項(xiàng)同步等工作都是由主控制引擎獨(dú)立完成。

（3）跨設(shè)備鏈路聚合。網(wǎng)絡(luò)虛擬化可以有效避免二層多路徑環(huán)境下形成環(huán)路，所以多虛一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需支持跨單機(jī)鏈路聚合技術(shù)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)虛擬化

（4）雙活檢測(cè)機(jī)制。當(dāng)設(shè)備間專用鏈路故障后，為了避免在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)雙活節(jié)點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成IP網(wǎng)關(guān)混亂，需要支持雙活處理機(jī)制以應(yīng)對(duì)專用鏈路故障。

控制平面虛擬化能夠同時(shí)解決統(tǒng)一管理與接口擴(kuò)展需求，但也存在一定的局限性。以機(jī)框式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為例：不管以后能夠支持多少臺(tái)設(shè)備虛擬合一，從控制平面處理整個(gè)虛擬交換機(jī)運(yùn)行的物理控制節(jié)點(diǎn)主控板都只能有一塊為主。其他都是備份角色，無(wú)法做到多設(shè)備的負(fù)載均衡，虛擬交換機(jī)支持的物理節(jié)點(diǎn)規(guī)模永遠(yuǎn)會(huì)受限于此控制節(jié)點(diǎn)的處理能力。

2、數(shù)據(jù)平面多虛一技術(shù)

控制平面虛擬化的局限性推進(jìn)了數(shù)據(jù)平面虛擬化技術(shù)的迅猛發(fā)展，TRILL技術(shù)脫穎而出。TRILL技術(shù)用L2 ISIS作為控制協(xié)議，在所有設(shè)備上進(jìn)行拓?fù)渎窂接?jì)算，將三層路由控制算法引入到二層交換中，把原始報(bào)文進(jìn)行外層封裝，轉(zhuǎn)換到新的地址空間，以不同目的Tag在TRILL區(qū)域內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

TRILL標(biāo)準(zhǔn)中，Routing Bridge簡(jiǎn)稱RBridge或RB，是支持TRILL功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)稱，類似一個(gè)IP Router。Nickname用來(lái)標(biāo)識(shí)每個(gè)RB設(shè)備，每個(gè)節(jié)點(diǎn)Nickname各不相同，每個(gè)RB可以有多個(gè)Nickname。Nickname可以自動(dòng)配置也可以手工配置。

（1）單播以太幀傳輸

當(dāng)單播以太幀通過(guò)位于TRILL網(wǎng)絡(luò)邊緣的Ingress RBridge進(jìn)入TRILL網(wǎng)絡(luò)時(shí)，原始幀頭前被增加一個(gè)額外的“TRILL報(bào)文頭”，其中包含Ingress RBridge Nickname和Egress RBridge Nickname。“TRILL報(bào)文頭”前要添加“Next-Hop報(bào)文頭”，由此完成TRILL幀封裝。

TRILL幀在RBridge間轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程，就像IP報(bào)文在路由器間轉(zhuǎn)發(fā)。RBridge根據(jù)TRILL頭中的Egress Nickname進(jìn)行逐跳轉(zhuǎn)發(fā)，Next-hop頭在每一跳都要修改，而TRILL頭中只有TTL值發(fā)生變化。TRILL幀最終在TRILL網(wǎng)絡(luò)邊緣的Egress RBridge被還原成標(biāo)準(zhǔn)以太幀，并被送出TRILL網(wǎng)。如圖2所示。

（2）多目的以太幀

對(duì)于多目的以太幀(廣播、組播、未知單播)的處理，要求RBridge通過(guò)TRILL IS-IS的計(jì)算結(jié)果生成出多棵具有不同樹根的分發(fā)樹。多目的幀進(jìn)入TRILL網(wǎng)絡(luò)，由Ingress RBridge選擇一顆分發(fā)樹用于該幀在TRILL網(wǎng)的轉(zhuǎn)發(fā)，并將樹根RBridge Nickname作為“TRILL頭”中的Egress RBridge Nickname。如果RB間存在多條路徑時(shí)，會(huì)使用Hash計(jì)算后發(fā)送，以確保多路徑負(fù)載分擔(dān)。此后的處理過(guò)程與IP組播報(bào)文在組播路由器間的轉(zhuǎn)發(fā)類似，每個(gè)RBridge只根據(jù)樹根RBridge標(biāo)識(shí)的分發(fā)樹選擇TRILL的復(fù)制和轉(zhuǎn)發(fā)策略。如圖3所示。

總之，Trill技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)平面的虛擬化。數(shù)據(jù)平面虛擬化是廣泛意義上的“多虛一”，此方式在二層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)可以有效的擴(kuò)展規(guī)模范圍。作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)“N虛一”來(lái)說(shuō)，目前控制平面虛擬化“N”的數(shù)量只能實(shí)現(xiàn)十位數(shù)，適用于中小型數(shù)據(jù)中心；數(shù)據(jù)平面虛擬化的“N”已經(jīng)可以輕松達(dá)到百位的范疇，適用于大型云計(jì)算數(shù)據(jù)中心。但其缺點(diǎn)也很明顯，數(shù)據(jù)平面虛擬化由于引入了控制協(xié)議報(bào)文處理，增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度。

圖2 RBridge對(duì)單播太以幀的轉(zhuǎn)發(fā)

圖3 RBridge對(duì)多目的幀的轉(zhuǎn)發(fā)

三、FCoE技術(shù)從容簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)接入層是將服務(wù)器連接到網(wǎng)絡(luò)的第一層基礎(chǔ)設(shè)施，最常見的網(wǎng)絡(luò)類型是用于局域網(wǎng)（LAN）連接的以太網(wǎng)，以及用于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)（SAN）連接的FC網(wǎng)絡(luò)。為支持不同類型網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器需要為每種網(wǎng)絡(luò)配置單獨(dú)的接口卡，即以太網(wǎng)卡（NIC）和光纖通道主機(jī)總線適配器(FC HBA)。多種類型的接口卡和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備削弱了業(yè)務(wù)靈活性，增加了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜性、增加了設(shè)備成本等開銷。

媒體云平臺(tái)中的FCoE技術(shù)是把FC幀封裝在以太網(wǎng)幀中，允許LAN和SAN的業(yè)務(wù)流量在同一個(gè)以太網(wǎng)中傳送，很好的解決了不同類型網(wǎng)絡(luò)共存所帶來(lái)的問(wèn)題。在主流廠商的FCoE解決方案中，服務(wù)器端的網(wǎng)卡和HBA卡融合為CNA卡，網(wǎng)絡(luò)接入交換機(jī)和光纖交換機(jī)融合為FCoE交換機(jī)。服務(wù)器端的設(shè)備數(shù)量和接入層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量都減少為原來(lái)的1/2，大大降低了設(shè)備投入和運(yùn)營(yíng)成本。FCoE技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中，以太網(wǎng)上傳輸SAN數(shù)據(jù)遇到多個(gè)挑戰(zhàn)。

（1）防止丟包

FCoE技術(shù)需要實(shí)現(xiàn)流控制機(jī)制，這個(gè)功能原來(lái)在本地光纖通道中通過(guò)Buffer-to-buffer Credits特性實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)流控制，以太網(wǎng)交換機(jī)需要支持IEEE 802.3x技術(shù)，來(lái)調(diào)節(jié)存儲(chǔ)流量，防止阻塞和緩沖區(qū)溢出引起的丟幀。IEEE 802.3x 流量控制標(biāo)準(zhǔn)基于暫停幀實(shí)現(xiàn)流量控制，這個(gè)技術(shù)使發(fā)送者后面的傳輸內(nèi)容延遲一段特定時(shí)間再發(fā)送。如果接收設(shè)備在這段時(shí)間過(guò)去之前清除緩沖，那么它會(huì)重新發(fā)送暫停幀，同時(shí)將終止時(shí)間歸零。從而發(fā)送者可以重新傳送，直至接收到另一個(gè)暫停幀。

因此，F(xiàn)CoE機(jī)制下所有網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)路徑下的終端設(shè)備和以太網(wǎng)交換機(jī)，必須支持雙向IEEE 802.3x流控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的讀寫。

（2）從光纖通道到以太網(wǎng)的映射

FCoE技術(shù)必須解決以太網(wǎng)和光纖通道各自所傳輸?shù)膸g的差異。通常一個(gè)以太網(wǎng)幀最大為1518字節(jié)，而一個(gè)典型光纖通道幀最大約為2112字節(jié)。兩者的差異會(huì)阻礙FCoE端到端傳輸?shù)牧鲿承浴?/p>

以太網(wǎng)“巨型幀”可以平衡光纖通道和以太網(wǎng)幀大小上的差異?！熬扌蛶痹试S以太網(wǎng)幀在長(zhǎng)度上達(dá)到9000字節(jié)，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)以太網(wǎng)幀下封裝四個(gè)光纖通道幀。

FCoE幀是使用六字節(jié)MAC硬件目的地址和源地址的本地第二層以太網(wǎng)幀。但MAC地址只能用于從源到目的地幀的交換。FCoE幀中保留了存儲(chǔ)事務(wù)中需要的光纖通道尋址，所以需要從FCID(Fibre Channel ID)到以太網(wǎng)MAC地址映射的方法?？梢赃x擇一個(gè)與地址解析協(xié)議(ARP)相類似的協(xié)議，來(lái)實(shí)現(xiàn)FCID到MAC的地址映射。

在傳統(tǒng)光纖通道中，HBA或存儲(chǔ)端口在連接到以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)會(huì)接收FCID。FCoE設(shè)備無(wú)法確保通用以太網(wǎng)交換機(jī)提供專門的存儲(chǔ)服務(wù)，所以必須依靠可用于FCoE交換機(jī)內(nèi)部的域控制器和存儲(chǔ)服務(wù)引擎，來(lái)提供光纖通道登陸、尋址和其它高級(jí)服務(wù)。

總之，使用FCoE技術(shù)能夠保持并演進(jìn)現(xiàn)有的光纖通道設(shè)備，在保護(hù)FC基礎(chǔ)設(shè)施上投資的基礎(chǔ)上，使云平臺(tái)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行效率更高，成本效益更好。

四、總結(jié)展望

云技術(shù)的蓬勃發(fā)展說(shuō)明云計(jì)算和云平臺(tái)的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，它被證明是媒體技術(shù)發(fā)展一個(gè)不錯(cuò)的選擇。對(duì)于媒體單位而言，會(huì)面對(duì)公有云和私有云的選擇。公共云和私有云方案著眼點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景不盡相同。由于組織文化，或出于安全性或監(jiān)管的考慮，選擇自己建立私有云成為現(xiàn)在很多媒體單位的必然選擇。建立私有云，媒體單位需要有效評(píng)估私有云對(duì)業(yè)務(wù)的影響，使用成熟的模型，采用強(qiáng)大的架構(gòu)和設(shè)計(jì)框架，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的支持。■