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白牌網(wǎng)絡(luò)及交換機(jī)白皮書(shū)匯總
云計(jì)算是一種按使用量付費(fèi)的模式，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)按需、便捷、快速提供計(jì)算能力、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、應(yīng)用程序和其他 IT 資源，依賴(lài)資源的共享達(dá)成規(guī)模經(jīng)濟(jì)，只需投入少量管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商很少進(jìn)行交互。
數(shù)據(jù)中心是云計(jì)算的核心基礎(chǔ)設(shè)施，其中放置了各類(lèi) IT、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，為了支撐大規(guī)?？蛻?hù)訪問(wèn)和使用，與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心相比，云數(shù)據(jù)中心在計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)等各方面發(fā)生了變化。
計(jì)算資源方面，云計(jì)算需要超大的服務(wù)器規(guī)模，將數(shù)個(gè)甚至數(shù)十個(gè)傳統(tǒng)規(guī)模數(shù)據(jù)中心集中整合，進(jìn)行集中化數(shù)據(jù)備份、計(jì)算和管理，才能實(shí)現(xiàn)云業(yè)務(wù)所需的計(jì)算能力。Google 早在 2006 年底就建造了能容納超過(guò) 46 萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器的分布式數(shù)據(jù)中心。根據(jù) Cisco 數(shù)據(jù)，到 2021 年全球?qū)⒂?628 個(gè)超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，屆時(shí)超大型數(shù)據(jù)中心部署的服務(wù)器數(shù)量將占到 53%的比重。
網(wǎng)絡(luò)方面，隨著互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)數(shù)量的急劇增長(zhǎng)，支撐業(yè)務(wù)高速發(fā)展的能力成為設(shè)計(jì)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的核心理念，同時(shí)還要保證網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)足夠精簡(jiǎn)，易于管理。當(dāng)前的主流云計(jì)算提供商都積極探索面向云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新技術(shù)以提高云計(jì)算的服務(wù)質(zhì)量。
軟件定義網(wǎng)絡(luò) SDN 開(kāi)始興起，SDN 利用 OpenFlow 協(xié)議將路由器的控制平面（control plane）從數(shù)據(jù)平面（data plane）中分離，改以軟件方式實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)管理員在不變動(dòng)硬件設(shè)備的前提下，以中央控制方式用程序重新規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，為控制網(wǎng)絡(luò)流量提供了新方案，也為核心網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用創(chuàng)新提供了良好平臺(tái)。
Google 的 B4 網(wǎng)絡(luò)是第一個(gè)基于 SDN 架構(gòu)的 WAN 網(wǎng)絡(luò)部署案例，B4 的 SDN 架構(gòu)分為交換機(jī)硬件層(switch hardware layer)、站點(diǎn)控制層(site controller layer)和全局控制層(global layer)三大部分,使其 WAN 的鏈路層利用率從 30%~40%提升到 90%以上，效果顯著。
從產(chǎn)業(yè)鏈上下游角度看，云計(jì)算上游主要是包括芯片、內(nèi)存等核心芯片，中游則是各類(lèi)服務(wù)器、交換機(jī)、存儲(chǔ)、安全等設(shè)備，云計(jì)算互聯(lián)網(wǎng)公司是各類(lèi)設(shè)備的主要采購(gòu)方，基于其云計(jì)算平臺(tái)為各類(lèi)客戶(hù)提供各類(lèi) IT 服務(wù)。近年來(lái)云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)公司資本開(kāi)支持續(xù)加大，主要投向其數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，其采購(gòu)成為全球服務(wù)器、交換機(jī)等設(shè)備需求增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。
上游芯片廠商、BMC 廠商的動(dòng)態(tài)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)進(jìn)一步確認(rèn)行業(yè)轉(zhuǎn)好信號(hào)。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方面，云計(jì)算發(fā)展相對(duì)滯后，BAT 總開(kāi)支規(guī)模相比海外同行尚小，但增長(zhǎng)迅速。
超大規(guī)模下的成本追求：數(shù)據(jù)中心建設(shè)運(yùn)營(yíng)的整體成本（TCO）分為固定資本開(kāi)支 CAPEX 和營(yíng)運(yùn)開(kāi)支 OPEX。其中，CAPEX 是指前期必要的投資建設(shè)及一定期限后的再投資，包括土地購(gòu)置、數(shù)據(jù)中心建設(shè)工程、IT 和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施采購(gòu)以及配套的配電空調(diào)消防安防系統(tǒng)等。
營(yíng)運(yùn)開(kāi)支 OPEX 是每月實(shí)際運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)中心設(shè)備的實(shí)際花費(fèi)，主要包括電費(fèi)、維修保養(yǎng)、人員開(kāi)支等，其中電費(fèi)占到營(yíng)業(yè)成本的 60%左右，具體取決于數(shù)據(jù)中心的 PUE 水平、各類(lèi) IT 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電耗。
不論從 CAPEX 角度還是 OPEX 角度，動(dòng)輒數(shù)十萬(wàn)服務(wù)器規(guī)模的數(shù)據(jù)中心使得云計(jì)算廠商對(duì)成本更為敏感，格外重視數(shù)據(jù)中心整體使用效率。例如，考慮每年的電費(fèi)成本，假設(shè)每臺(tái)服務(wù)器平均功耗 300W，10 萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心，一年的耗電量超過(guò) 2600 萬(wàn)度，如果每臺(tái)服務(wù)器功耗降低 100W，每年可省電量近約 876 萬(wàn)度，電費(fèi)開(kāi)支也將大幅下降。
競(jìng)爭(zhēng)驅(qū)動(dòng)下的定制需求：不同于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心用戶(hù)，IT 能力是互聯(lián)網(wǎng)巨頭們的核心競(jìng)爭(zhēng)力，是其發(fā)展上層 IT 應(yīng)用的命脈所在，數(shù)據(jù)中心成為互聯(lián)網(wǎng)公司“軍備競(jìng)賽”的焦點(diǎn)。因此，互聯(lián)網(wǎng)公司傾向擁抱開(kāi)放開(kāi)源，深度參與到數(shù)據(jù)中心建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的制定，利用各類(lèi)符合標(biāo)準(zhǔn)的組件建立起一個(gè)完全自主設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，并且不被供應(yīng)商綁定。
云計(jì)算數(shù)據(jù)中心超大規(guī)模、競(jìng)爭(zhēng)性的特點(diǎn)，使得其基礎(chǔ)設(shè)施要求高性?xún)r(jià)比、定制化、高效交付和高效運(yùn)維。但傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施演進(jìn)能力弱，產(chǎn)品從開(kāi)發(fā)至上市周期長(zhǎng)，廠商從軟件到硬件是完全封閉開(kāi)發(fā)的，導(dǎo)致維護(hù)的挑戰(zhàn)高，廠商綁定嚴(yán)重。云廠商迫切需要開(kāi)放的架構(gòu)和產(chǎn)品供應(yīng)。
白盒因此成為云計(jì)算領(lǐng)域的趨勢(shì)。所謂白盒是相對(duì)于傳統(tǒng)品牌的概念，產(chǎn)品上沒(méi)有品牌標(biāo)志，一般是代工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品，白盒產(chǎn)品是軟硬件解耦的，相比品牌產(chǎn)品，需要客戶(hù)自行進(jìn)行配置和軟件系統(tǒng)加載，過(guò)去在傳統(tǒng)客戶(hù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不足。但在云基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)，白盒高性?xún)r(jià)比、快速迭代和定制化的特點(diǎn)越發(fā)具有優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)廠商推進(jìn)的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)組織普及了硬件開(kāi)源技術(shù)，也助推白盒產(chǎn)品在云基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)的普及。目前北美主流云廠商數(shù)據(jù)中心已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)服務(wù)器、交換機(jī)的白盒化。
以 Facebook 為首的 OCP（Open Computing Project，開(kāi)放計(jì)算項(xiàng)目）聯(lián)盟和國(guó)內(nèi) BAT 三巨頭倡導(dǎo)的 ODCC（Open Data Center Committee，開(kāi)放計(jì)算中心委員會(huì)）聯(lián)盟在加快制定數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)化的相應(yīng)規(guī)則。其中，OCP 開(kāi)放計(jì)算項(xiàng)目(Open Compute Project)，是由 Facebook聯(lián)合 Intel、Rackspace、高盛和 Arista Networks 在 2011 年發(fā)起的開(kāi)源硬件組織，其使命是通過(guò)開(kāi)放開(kāi)源硬件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的計(jì)算，提供高效的服務(wù)器、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)中心硬件設(shè)計(jì)，致力于圍繞網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)和 OpenRack 的開(kāi)源貢獻(xiàn)進(jìn)行創(chuàng)新。
目前，OCP 已經(jīng)成為全球最大的硬件開(kāi)源社區(qū)之一，有數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)器、存儲(chǔ)、硬件管理等 10 個(gè)技術(shù)項(xiàng)目組，以及歐洲、中國(guó)大陸、日、韓、臺(tái)灣等 5 個(gè)地區(qū)項(xiàng)目組，制定了不同領(lǐng)域的眾多開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。這些開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)組織的成立，極大推動(dòng)了硬件開(kāi)源技術(shù)的普及助力數(shù)據(jù)中心技術(shù)的快速迭代升級(jí)，并且為云廠商提供了整體優(yōu)化設(shè)計(jì)其數(shù)據(jù)中心的得力工具，從而降低 TCO。
國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心的數(shù)量與體量相比海外成熟市場(chǎng)處于較初級(jí)階段，隨著云計(jì)算發(fā)展，仍有巨大提升空間。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)云數(shù)據(jù)中心也將持續(xù)白盒化,我們測(cè)算了國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心白盒化潛在空間，預(yù)計(jì)白盒服務(wù)器與交換機(jī)采購(gòu)需求可達(dá)到 1000 億元以上，為產(chǎn)業(yè)鏈公司提供發(fā)展機(jī)遇。
受限于目前的業(yè)務(wù)規(guī)模，國(guó)內(nèi)云數(shù)據(jù)中心白盒化進(jìn)程落后海外市場(chǎng)，但以阿里、騰訊為首的國(guó) 內(nèi)廠商已經(jīng)啟動(dòng)相關(guān)實(shí)踐，并在部分領(lǐng)域取得明顯進(jìn)展。
數(shù)據(jù)中心從租賃走向大規(guī)模自建。數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營(yíng)方面，能源成本已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)開(kāi)支的大頭，提高用電效率至關(guān)重要。過(guò)去，互聯(lián)網(wǎng)公司數(shù)據(jù)中心主要采用租賃方式，租用數(shù)據(jù)中心空間的優(yōu)點(diǎn)是交付速度較快，可以在 5 個(gè)月內(nèi)完成部署；自建數(shù)據(jù)中心則需要大約一年的時(shí)間和更多的前期資本開(kāi)支，但是在供電和散熱等方面可以根據(jù)自身需求定制，后期運(yùn)營(yíng)開(kāi)支會(huì)更低，從而降低總投入成本 TCO。Google、微軟和亞馬遜很早就開(kāi)始自建數(shù)據(jù)中心。阿里在 2016 年前后開(kāi)始自建數(shù)據(jù)中心，一 直在不斷探索，比如在張北建立的數(shù)據(jù)中心則引入自然風(fēng)冷。目前阿里已經(jīng)在烏蘭察布、廣州河源、張北、南通、杭州五地規(guī)劃有自己的數(shù)據(jù)中心基地。
服務(wù)器白盒部署成熟。根據(jù)信通院數(shù)據(jù)，通過(guò)整體設(shè)計(jì)部署整機(jī)柜服務(wù)器，集中供電、集中散熱、統(tǒng)一管理、一體化交付、模塊化運(yùn)維，可實(shí)現(xiàn)總投入成本降低 10%-20%，部署效率提升20 倍，日交付能力提升至 10000 臺(tái)，整體能效提升 15%，故障率降低 40%，支撐大量互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)應(yīng)用。阿里巴巴從最開(kāi)始購(gòu)買(mǎi)服務(wù)器，到自研部署整機(jī)柜、服務(wù)器部件、芯片等，目前，其服務(wù)器白盒化已經(jīng)走向成熟。
交換機(jī)白盒已經(jīng)啟動(dòng)部署。對(duì)于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，阿里啟動(dòng)了從底層的傳輸?shù)侥K自研，再到上層交換機(jī)，甚至是 OS 層面的自研。阿里巴巴全自研數(shù)據(jù)中心交換機(jī)解決了傳統(tǒng)商業(yè)交換機(jī)“黑盒”模式下不同廠家設(shè)備型號(hào)難以互通，運(yùn)維界面不統(tǒng)一，自動(dòng)化程度低，故障難以定位等問(wèn)題；依據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景定制和自研數(shù)據(jù)中心交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)硬件收斂、成本透明可控，通過(guò)自研AliNOS 實(shí)現(xiàn)軟硬件一體化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化運(yùn)維、提高自動(dòng)化程度、實(shí)現(xiàn)故障快速定位和快速恢復(fù)。目前白盒交換機(jī)已經(jīng)開(kāi)始在阿里巴巴數(shù)據(jù)中心部署。
云數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施走向白盒，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)被打破。過(guò)去處于產(chǎn)業(yè)鏈中上游 ODM 廠商直 接面向下游客戶(hù)，實(shí)現(xiàn)快速擴(kuò)張，，同時(shí)，品牌廠商也在加快擁抱開(kāi)放白盒趨勢(shì)，以浪潮、Arista為代表的品牌廠商因此獲得了成長(zhǎng)機(jī)會(huì)。從全球發(fā)展經(jīng)驗(yàn)看，供應(yīng)商的高性?xún)r(jià)比、敏捷交付能力成為贏得白盒競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。
過(guò)去主要由 ODM 代工廠進(jìn)行供應(yīng)鏈整合，包括物料采購(gòu)到生產(chǎn)制造及品質(zhì)檢測(cè)等，生產(chǎn)產(chǎn)品后，銷(xiāo)售給品牌廠商進(jìn)一步組裝銷(xiāo)售。品牌廠商提供設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)以及面向不同行業(yè)客戶(hù)提供增值服務(wù)等，ODM 廠商無(wú)需面向終端客戶(hù)具體的行業(yè)需求，更多負(fù)責(zé)生產(chǎn)供應(yīng)。
各大 ODM 廠商也紛紛建立獨(dú)立的部門(mén)專(zhuān)門(mén)服務(wù)這些云計(jì)算互聯(lián)網(wǎng)客戶(hù)，以臺(tái)資 ODM 廠商緯穎科技為例，緯穎科技專(zhuān)注向微軟、Facebook 等客戶(hù)提供云端基礎(chǔ)架構(gòu)各項(xiàng)產(chǎn)品及系統(tǒng)的解決方案。
受云數(shù)據(jù)中心龐大市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)，和 ODM 直銷(xiāo)的沖擊下，品牌廠商也在積極擁抱白盒化趨勢(shì)，積極參與國(guó)內(nèi)外開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)組織，與云廠商開(kāi)展合作。浪潮以 JDM 模式與 BAT 深度合作，獲得國(guó)內(nèi)云計(jì)算市場(chǎng)高份額，是服務(wù)器領(lǐng)域擁抱云計(jì)算數(shù)據(jù)中心白盒化獲得成長(zhǎng)的典范。
網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，以開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)為核心的 Arista 網(wǎng)絡(luò)公司脫穎而出。Arista 是一個(gè)總部設(shè)立在美國(guó)加利福尼亞州圣克拉拉的網(wǎng)絡(luò)公司，公司主要為數(shù)據(jù)中心提供云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，主打數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)交換機(jī)，其核心優(yōu)勢(shì)是其網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) EOS。
Arista 2011 年即與 Facebook 等廠商一起設(shè)立了 OCP，是云數(shù)據(jù)中心開(kāi)放的早期提倡者，公司的快速崛起反應(yīng)了數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施走向開(kāi)放的趨勢(shì)，其股價(jià)走勢(shì)及估值溢價(jià)亦體現(xiàn)海外投資者的認(rèn)可。
白盒化重塑產(chǎn)業(yè)格局，高性?xún)r(jià)比、敏捷交付的供應(yīng)商受青睞。云化、白盒化趨勢(shì)下，過(guò)去的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)被打破，代工廠開(kāi)始直接服務(wù)下游客戶(hù)，得以快速擴(kuò)張，同時(shí)，品牌廠商也在加快擁抱開(kāi)放白盒趨勢(shì)，以浪潮、Arista為代表的品牌廠商因此獲得了成長(zhǎng)機(jī)會(huì)。從全球發(fā)展經(jīng)驗(yàn)看，供應(yīng)商的高性?xún)r(jià)比、敏捷交付能力成為贏得白盒競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。
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