現代數據中心架構已從本地基礎架構發展為將本地系統與云基礎架構連接起來的架構，其中網絡、應用程序和工作負載在多個私有云和公共云中虛擬化。這種演變影響了數據中心的架構方式，因為數據中心的所有組件不再位于同一位置，并且只能通過公共互聯網相互訪問。讓我們來看看數據中心網絡、計算和存儲技術的最新進展。

數據中心計算

基礎設施組件虛擬化的進步使員工能夠根據需要快速啟動系統和應用程序以滿足需求。例如，管理程序環境將虛擬機 (VM) 使用的計算和內存資源與裸機硬件的資源隔離開來。容器系統為應用程序運行提供虛擬操作系統。虛擬機和容器化應用程序都是可移植的，可以根據需要在本地或公共云上運行。

雖然虛擬機和應用程序能夠更快地交付基礎設施和應用程序，但邊緣計算解決了一個不同的問題，并將計算資源移動到數據所在的邊緣，從而減少了傳輸中出現的延遲和帶寬問題。

邊緣計算解決的一個主要用例是處理遠程物聯網設備生成的數據。實時應用程序，例如自動駕駛汽車和機器人技術中使用的視頻處理和分析，需要在邊緣附近進行處理。出現了分布式和緊湊單元的微型數據中心。這些單元在收集數據并需要實時分析結果的邊緣設備附近收集、處理、分析和存儲數據。

自 1970 年代初發明以來，我們今天所熟悉的在單個芯片中包含多個 CPU 的微處理器已經走過了漫長的道路。隨著時間的推移，通用 CPU 的處理速度有所提高，并受益于摩爾定律，該定律預測微芯片上的晶體管數量每兩年翻一番。但是 CPU 的結構可能不適合某些任務。

隨著人工智能 (AI) 和機器深度學習的出現，人們發現圖形處理單元 (GPU)在訓練深度學習神經網絡時可以比 CPU 快 250 倍。它們的結構使它們比用于并行處理大塊數據的算法的通用中央處理單元 (CPU) 更有效。

數據中心存儲

存儲數據——包括他們自己的和客戶的——是數據中心職責的核心部分。隨著存儲變得更便宜、更高效，本地和遠程備份的使用變得更加普遍，從而進一步增加了數據存儲。

數據中心所有者制定了災難恢復計劃來恢復丟失的數據。備份技術包括將數據保存到物理介質，然后將數據存儲在本地或遠程，直接將數據傳輸到另一個站點，或將數據上傳到云。例如，數據通常分布在多個物理上分離的數據中心之間。這樣，如果數據中心受到野火、地震或其他自然災害的影響，則可以從備份數據中心內容中恢復丟失的信息。

SDS（??軟件定義存儲）、NVMe 和 NVMe-oF 等數據存儲技術的進步正在改變數據中心存儲、管理和使用數據的方式。通過軟件抽象 (SDS) 管理數據可實現自動化并降低管理數據的管理成本。

NVM Express (NVMe) 和固態驅動器 (SSD) 正在以更低的延遲和更好的性能取代傳統的旋轉磁盤以及用于訪問它們的 SATA 和 SAS 接口。雖然 NVMe 適用于存儲系統中的 PCI Express 接口，但 NVMe over Fiber 允許一臺計算機通過網絡上的遠程直接內存訪問訪問連接到另一臺計算機的塊級存儲設備。這使組織能夠創建具有極低延遲的高性能存儲網絡。

數據中心網絡

數據中心帶寬需求由應用程序和內部和外部系統的數量以及連接到網絡的用戶數量驅動。需要使用監控工具跨存儲區域網絡 (SAN)、局域網 (LAN)、外部和 Internet 鏈路監控峰值，以衡量何時需要遷移到下一個規模的電路，例如，當定期達到 50% 的容量時.

交通流的瓶頸可能發生在任何連接點。特別是，管理人員應確保防火墻、負載平衡器、IPS 和 WAF 能夠支持整體吞吐量要求。對于 WAN 連接，管理人員應規劃足夠的帶寬以支持偶爾的流量高峰，以確保滿足語音和視頻需求、互聯網訪問、MPLS 和 SD-WAN 服務要求。與糟糕的用戶體驗相比，帶寬是一筆不小的開支。

一種數據中心網絡架構是由三層網絡交換機組成的基于樹的網絡拓撲。訪問是服務器連接到邊緣交換機的最低層。聚合層是一個中間層，將多個接入層交換機互連在一起。聚合層交換機通過頂層核心層交換機相互連接。一種常見的做法是在此處的交換機上部署防火墻、負載均衡器和應用加速板。

核心層交換機將數據中心連接到互聯網。核心交換機具有很高的交換能力，可以處理突發的流量。為了最大限度地減少核心交換機需要處理的單個服務器地址的數量，核心交換機將流量路由到批次或 Pod，以這樣一種方式對數據包進行編碼，即核心只需要知道將流量導向哪個 Pod，而不是處理單個服務器請求.

數據中心網絡的最新進展之一是超大規模網絡安全技術。這是隨著系統需求的增加而適當改進和擴展的能力。更多的資源可以動態地分配給系統，從而形成一個強大的、可擴展的和分布式的系統。

現代數據中心網絡還使用軟件定義網絡 (SDN)，它使網絡管理員能夠在軟件中配置、管理、保護和優化網絡資源。SDN 將網絡基礎設施抽象為應用程序、控制平面和數據平面層。然后對網絡的控制變得直接可編程，從而實現網絡資源的自動配置和基于策略的管理。SDN 的好處包括降低運營成本、集中運營控制以及在需要時擴展服務（例如安全性）的能力。

數據中心架構演進正在進行中

計算、存儲和網絡技術的變化對數據中心的架構和運營方式產生了巨大影響。隨著技術的不斷發展，組織需要確保他們有適當的解決方案來保護他們不斷變化的數字攻擊面。