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    夯實(shí)云計(jì)算底層系統(tǒng)基石,UCloud不斷演進(jìn)全球基礎(chǔ)架構(gòu)能力

    2019年5月28日, 國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的中立云計(jì)算服務(wù)商UCloud優(yōu)刻得(以下簡(jiǎn)稱UCloud)在北京召開以“中立安全、賦能產(chǎn)業(yè)”為主題的UCloud用戶大會(huì)暨Think in Cloud北京大會(huì)。

    本次大會(huì)上,UCloud基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái)線總經(jīng)理王凱,分享了UCloud對(duì)于云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)的深度洞察和設(shè)計(jì)能力,并介紹了綜合性的企業(yè)級(jí)云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)解決方案。

    基礎(chǔ)架構(gòu)是云計(jì)算底層系統(tǒng)的基石,是底層實(shí)力。

    云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定和可靠,是云計(jì)算公司的底層實(shí)力。王凱表示:“如果云計(jì)算產(chǎn)品未來(lái)提供的是IT信息化綜合服務(wù),那么基礎(chǔ)架構(gòu)就是云計(jì)算底層的系統(tǒng)基石。”

    王凱介紹,相對(duì)于云產(chǎn)品,基礎(chǔ)架構(gòu)有兩個(gè)特點(diǎn),第一是基礎(chǔ)架構(gòu)模式重,因?yàn)樗煌谝话愕能浖軜?gòu),而是需要大規(guī)模重資產(chǎn)的基礎(chǔ)物理建設(shè);第二是基礎(chǔ)架構(gòu)建設(shè)節(jié)奏慢,因?yàn)樗幱谙到y(tǒng)底層,就意味著上層有諸多應(yīng)用,這些應(yīng)用不容易被編排和改造,為了避免底層的變化會(huì)影響上層應(yīng)用,基礎(chǔ)架構(gòu)要相對(duì)穩(wěn)定。

    基礎(chǔ)架構(gòu)這兩個(gè)特點(diǎn),決定其在整個(gè)設(shè)計(jì)、規(guī)劃、建造過程中,需要更多更豐富的經(jīng)驗(yàn),還要有更加前瞻的視野。

    UCloud在成立以后的七年里對(duì)整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)持續(xù)重大投入,并形成了自己的建設(shè)思路 “給客戶提供最合適的基礎(chǔ)設(shè)施”。

    夯實(shí)云計(jì)算底層系統(tǒng)基石,UCloud不斷演進(jìn)全球基礎(chǔ)架構(gòu)能力

    王凱回顧了UCloud數(shù)據(jù)中心建設(shè)過程。早期,UCloud客戶主要集中在北京、上海、廣州、香港這些城市,UCloud在這些核心節(jié)點(diǎn)建設(shè)了數(shù)據(jù)中心;2016年-2017年,隨著用戶出海業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展,為了給出海企業(yè)拓展提供幫助,UCloud迅速布局了整個(gè)海外節(jié)點(diǎn);隨著自身業(yè)務(wù)發(fā)展和體量持續(xù)擴(kuò)大,以及大型、超大型數(shù)據(jù)中心技術(shù)成熟,網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)仍然在核心區(qū),而存儲(chǔ)和高密計(jì)算根據(jù)延時(shí)需求,逐漸傾向部署在非核心區(qū),可以利用更好的自然環(huán)境和土地、電力條件,以獲取更低的運(yùn)營(yíng)成本和更高的經(jīng)濟(jì)效益。

    此時(shí);差異性、定制化基礎(chǔ)設(shè)施成為客戶的訴求。鑒于對(duì)客戶需求的這個(gè)判斷,2018年UCloud建設(shè)了福建GPU可用區(qū),專門為AI和高密計(jì)算提供支持;同時(shí)還正在開工建設(shè)北方的烏蘭察布數(shù)據(jù)中心,充分利用當(dāng)?shù)刈匀粭l件等優(yōu)勢(shì),將作為低成本、可定制的基地型數(shù)據(jù)中心,為北方地區(qū)的計(jì)算、冷存儲(chǔ)業(yè)務(wù)提供支持。

    基礎(chǔ)設(shè)施是點(diǎn),物理網(wǎng)絡(luò)是信息通道,大容量、全球化且高可用的業(yè)務(wù)訴求對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)的提出了極高的挑戰(zhàn)。

    超大型的數(shù)據(jù)中心和全球化的趨勢(shì)對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求?;谶@樣的挑戰(zhàn),UCloud首先發(fā)布了物理網(wǎng)絡(luò)的DCN4.0架構(gòu)。

    該架構(gòu)有三個(gè)特點(diǎn):

    第一是彈性高容量,DCN4.0架構(gòu)采用3級(jí)CLOS架構(gòu),支持20K到80K個(gè)物理節(jié)點(diǎn)接入;

    第二是高速網(wǎng)絡(luò),DCN4.0架構(gòu)使用25G接入設(shè)計(jì)和100G的網(wǎng)絡(luò)核心匯聚設(shè)計(jì),支持1:1的收斂比,使用無(wú)損以太網(wǎng)技術(shù),充分保證DC內(nèi)部充足的帶寬和極低的時(shí)延;

    第三是采用POD設(shè)計(jì),王凱介紹:“數(shù)據(jù)中心的建設(shè)迭代過程很慢,但在軟件的不斷迭代中,我們又希望對(duì)軟件不斷升級(jí)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需求提供支持。”UCloud將積累的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)能力產(chǎn)品化,抽象出來(lái)形成POD,單個(gè)POD提供一致的網(wǎng)絡(luò)能力,將內(nèi)部分區(qū)的架構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成網(wǎng)絡(luò)對(duì)內(nèi)的產(chǎn)品能力,兼顧成本、架構(gòu)設(shè)計(jì)演進(jìn)、創(chuàng)新三者平衡。

    網(wǎng)絡(luò)工程師工作一年抵不上民工一鏟子?物理網(wǎng)絡(luò)要求高可用

    “解決了容量問題,我們接下來(lái)是關(guān)注數(shù)據(jù)中心高可用”王凱介紹:“網(wǎng)上有個(gè)段子,網(wǎng)絡(luò)工程師工作一年,抵不上民工一鏟子。”這句話指的基礎(chǔ)設(shè)施高可用非常難,城域網(wǎng)的光纜經(jīng)常出現(xiàn)這樣那樣問題。

    為了保證數(shù)據(jù)中心高可用性,避免其受不確定因素影響,UCloud在2018年新推出的網(wǎng)絡(luò)城域網(wǎng)架構(gòu),將原來(lái)的2pop升級(jí)為3pop,整個(gè)單數(shù)據(jù)中心的可用性從原來(lái)的6個(gè)9提升到了9個(gè)9,全年數(shù)據(jù)中心理論“不可用”的時(shí)長(zhǎng)從3分鐘變成了0.09秒。

    夯實(shí)云計(jì)算底層系統(tǒng)基石,UCloud不斷演進(jìn)全球基礎(chǔ)架構(gòu)能力

    針對(duì)城域網(wǎng),UCloud發(fā)布了DC Group架構(gòu)。DC Group架構(gòu)將地理位置相近的DC通過full-mesh的結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái),作為同一個(gè)AZ對(duì)外提供服務(wù)。這樣形成了三個(gè)優(yōu)勢(shì),第一是低延時(shí),距離十公里以內(nèi)的DC延時(shí)可以控制在0.2毫秒,相對(duì)業(yè)務(wù)是無(wú)感知的。第二是通過冗余和帶寬,通過100G和400G的高密度波分,對(duì)DC Group之間的數(shù)據(jù)中心提供了6.4T的大帶寬,保證了整個(gè)業(yè)務(wù)的流量。第三是滾動(dòng)升級(jí)持續(xù)擴(kuò)容,當(dāng)原有數(shù)據(jù)中心不夠用時(shí),可以通過新建新一代DC的方式,滿足新業(yè)務(wù)在原AZ里上線的要求,同時(shí)將新數(shù)據(jù)中心的產(chǎn)品架構(gòu)掛在在原有的DC Group進(jìn)行升級(jí)擴(kuò)容,兼顧整個(gè)數(shù)據(jù)中心生命周期和容量管理。

    針對(duì)廣域網(wǎng),發(fā)布四個(gè)產(chǎn)品架構(gòu),包括三個(gè)廣域網(wǎng)架構(gòu),一個(gè)邊緣網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。其中,廣域網(wǎng)三個(gè)架構(gòu)是洲際節(jié)點(diǎn)、UTN網(wǎng)絡(luò)、UBN網(wǎng)絡(luò),洲際節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)多地區(qū)internet的帶寬接入,目前在23個(gè)地區(qū)有30+BGP出口,在海外擁有近1T的帶寬;UTN網(wǎng)絡(luò)是多業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng),它與UCloud全球基礎(chǔ)設(shè)施和起來(lái),甚至可以讓客戶通過UTN和UCloud全球基礎(chǔ)設(shè)施打造屬于自己獨(dú)立的全球基礎(chǔ)架構(gòu);UBN網(wǎng)絡(luò)是UCloud在UTN之上搭建的數(shù)據(jù)網(wǎng),主要是實(shí)現(xiàn)流量調(diào)度功能,包括Anycast和分布式DDos的功能都是在這張網(wǎng)絡(luò)上落地。

    王凱還重點(diǎn)介紹了UCloud“羅馬”網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品,羅馬依托于UTN、UBN、UDPN網(wǎng)絡(luò)、UCloud全球加速節(jié)點(diǎn),甚至其他的運(yùn)營(yíng)商資源共同搭建而成,核心價(jià)值是為客戶提供就近接入和鏈路動(dòng)態(tài)調(diào)度,主要應(yīng)用場(chǎng)景是實(shí)現(xiàn)最后一公里接入、極速的多云互聯(lián)和廉價(jià)的廣域網(wǎng)全球加速。

    從數(shù)據(jù)中心的DCN到城域網(wǎng)的3POP、DC Group,再到廣域網(wǎng)的UTN、UBN和洲際節(jié)點(diǎn),最后到邊緣的羅馬產(chǎn)品,UCloud基于對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的理解,為客戶提供了一套完整綜合的解決方案。

    虛擬網(wǎng)絡(luò),既是難點(diǎn)又是核心技術(shù)點(diǎn)

    “虛擬網(wǎng)絡(luò)是云計(jì)算的難點(diǎn),也是一個(gè)核心技術(shù)點(diǎn)。”

    2012年,UCloud開始使用虛擬網(wǎng)絡(luò),采用EBTables和IPTables的組合架構(gòu)做用戶隔離,但是UCloud的團(tuán)隊(duì)很快發(fā)現(xiàn)這個(gè)技術(shù)方案不足以向客戶提供安全、穩(wěn)定的服務(wù)。2013年,UCloud的虛擬網(wǎng)絡(luò)開始采用SDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)租戶隔離,也就是VPC(Virtual Private Cloud)。同時(shí)將第一代虛擬的SDN交換機(jī)引入,將物理機(jī)設(shè)備引入公有云體系;2014年和2015年,為了性能優(yōu)化,引入了DPDK高性能網(wǎng)關(guān);2016年和2017年,升級(jí)VPC2.0,將原有的經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)和VPC1.0網(wǎng)絡(luò)客戶,在客戶沒有感知的情況下,全部無(wú)縫升級(jí)到VPC2.0。使用包括IP跨AZ漂移、ULB跨AZ掛載等特性。

    創(chuàng)新升級(jí)為客戶創(chuàng)造了更好的使用體驗(yàn),但UCloud遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有止步于此。隨著云計(jì)算行業(yè)發(fā)展,傳統(tǒng)企業(yè)的云業(yè)務(wù)場(chǎng)景,給虛擬網(wǎng)絡(luò)的自身的健壯性,高性能和易用性提出了更高的要求,應(yīng)對(duì)這些訴求,2018年UCloud推出包括UXR、智能網(wǎng)關(guān)和IPv6三大特性的下一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)VPC3.0,目前還在考慮構(gòu)建下一代架構(gòu)VPC4.0。

    夯實(shí)云計(jì)算底層系統(tǒng)基石,UCloud不斷演進(jìn)全球基礎(chǔ)架構(gòu)能力

    UXR具備路由和解耦特性,使UCloud虛擬網(wǎng)絡(luò)可以將公有云、物理云、托管云等各個(gè)獨(dú)立分區(qū)以及對(duì)外接入網(wǎng)關(guān)全部通過UXR互聯(lián),這樣既實(shí)現(xiàn)了各個(gè)業(yè)務(wù)模塊的解耦,又確保每個(gè)分區(qū)都可以基于自己規(guī)模擴(kuò)展,以此確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的平行拓展和對(duì)外的連接,真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的分區(qū)路由。同時(shí)通過使用可編程芯片交換機(jī),ucloud上線了國(guó)內(nèi)首家線上自研虛擬網(wǎng)絡(luò)匯聚路由器,確保了6.5T 128字節(jié)穩(wěn)定線速轉(zhuǎn)發(fā),保證了核心虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的高速性能。

    智能網(wǎng)關(guān)是在UCloud原有的宿主基礎(chǔ)上使用智能網(wǎng)卡,將原有的虛擬網(wǎng)絡(luò)封裝和轉(zhuǎn)發(fā)功能移交到智能網(wǎng)卡,通過部分硬件卸載的方式完成,通過這種方式使轉(zhuǎn)發(fā)能力提升整整10倍。這個(gè)方案的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)可以統(tǒng)一VPC內(nèi)部架構(gòu),將公有云和未來(lái)單機(jī)的Bare Metal設(shè)備在功能和拓?fù)渖弦恢?,客戶不用區(qū)分云主機(jī)和物理機(jī)的差異。

    IPv6方面,UCloud目前已經(jīng)通過NAT64實(shí)現(xiàn)了IPv6轉(zhuǎn)化服務(wù)接入,同時(shí)還通過可編程交換機(jī)開發(fā)了ulb7,實(shí)現(xiàn)整個(gè)IPv6的負(fù)載均衡接入。VPC3.0架構(gòu)還支持整個(gè)IPv6的主動(dòng)式流表下發(fā),這就意味著UCloud可以無(wú)損支持純的IPv6網(wǎng)絡(luò)。

    云計(jì)算不是冰冷冷的技術(shù),更是IT基礎(chǔ)架構(gòu)的服務(wù),客戶需要的不光是單一產(chǎn)品,更是全方位的解決方案。通過7年的積累和完善,除了技術(shù)和資源,UCloud還積累了豐富的海量運(yùn)營(yíng)的體系經(jīng)驗(yàn),包括:多維度立體化的監(jiān)控體系、海量資源的全生命周期管理、全球數(shù)據(jù)中心自動(dòng)化持續(xù)交付流水線、高效穩(wěn)定SRE運(yùn)維支撐、全流程的持續(xù)服務(wù)改進(jìn)和極致可靠的安全防護(hù)。

    王凱認(rèn)為,整個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)體系,體現(xiàn)了UCloud漫長(zhǎng)的技術(shù)積累,是包括資源整合的能力、架構(gòu)優(yōu)化能力、技術(shù)研發(fā)能力、海量運(yùn)營(yíng)能力在內(nèi)的綜合能力體現(xiàn)。在產(chǎn)業(yè)升級(jí)大趨勢(shì)中,UCloud將繼續(xù)隨業(yè)務(wù)成長(zhǎng),不斷演進(jìn)全球基礎(chǔ)架構(gòu)能力并對(duì)外綜合輸出,為上層業(yè)務(wù)和客戶提供服務(wù),賦能產(chǎn)業(yè)變革。

    極客網(wǎng)企業(yè)會(huì)員

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    2019-05-31
    夯實(shí)云計(jì)算底層系統(tǒng)基石,UCloud不斷演進(jìn)全球基礎(chǔ)架構(gòu)能力
    2019年5月28日, 國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的中立云計(jì)算服務(wù)商UCloud優(yōu)刻得(以下簡(jiǎn)稱UCloud)在北京召開以“中立安全、賦能產(chǎn)業(yè)”為主題的U

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