2019年5月28日， 國內領先的中立云計算服務商UCloud優(yōu)刻得（以下簡稱UCloud）在北京召開以“中立安全、賦能產業(yè)”為主題的UCloud用戶大會暨Think in Cloud北京大會。
本次大會上，UCloud基礎架構平臺線總經理王凱，分享了UCloud對于云計算基礎架構的深度洞察和設計能力，并介紹了綜合性的企業(yè)級云計算基礎架構解決方案。
基礎架構是云計算底層系統的基石，是底層實力。
云計算基礎設施的穩(wěn)定和可靠，是云計算公司的底層實力。王凱表示：“如果云計算產品未來提供的是IT信息化綜合服務，那么基礎架構就是云計算底層的系統基石。”
王凱介紹，相對于云產品，基礎架構有兩個特點，第一是基礎架構模式重，因為它不同于一般的軟件架構，而是需要大規(guī)模重資產的基礎物理建設；第二是基礎架構建設節(jié)奏慢，因為它處于系統底層，就意味著上層有諸多應用，這些應用不容易被編排和改造，為了避免底層的變化會影響上層應用，基礎架構要相對穩(wěn)定。
基礎架構這兩個特點，決定其在整個設計、規(guī)劃、建造過程中，需要更多更豐富的經驗，還要有更加前瞻的視野。
UCloud在成立以后的七年里對整個基礎設施建設持續(xù)重大投入，并形成了自己的建設思路 “給客戶提供最合適的基礎設施”。
王凱回顧了UCloud數據中心建設過程。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)點建設了數據中心；2016年-2017年，隨著用戶出海業(yè)務的迅速發(fā)展，為了給出海企業(yè)拓展提供幫助，UCloud迅速布局了整個海外節(jié)點；隨著自身業(yè)務發(fā)展和體量持續(xù)擴大，以及大型、超大型數據中心技術成熟，網絡接入節(jié)點仍然在核心區(qū)，而存儲和高密計算根據延時需求，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，以獲取更低的運營成本和更高的經濟效益。
此時；差異性、定制化基礎設施成為客戶的訴求。鑒于對客戶需求的這個判斷，2018年UCloud建設了福建GPU可用區(qū)，專門為AI和高密計算提供支持；同時還正在開工建設北方的烏蘭察布數據中心，充分利用當地自然條件等優(yōu)勢，將作為低成本、可定制的基地型數據中心，為北方地區(qū)的計算、冷存儲業(yè)務提供支持。
基礎設施是點，物理網絡是信息通道，大容量、全球化且高可用的業(yè)務訴求對物理網絡的提出了極高的挑戰(zhàn)。
超大型的數據中心和全球化的趨勢對物理網絡提出了更高的要求?；谶@樣的挑戰(zhàn)，UCloud首先發(fā)布了物理網絡的DCN4.0架構。
該架構有三個特點：
第一是彈性高容量，DCN4.0架構采用3級CLOS架構，支持20K到80K個物理節(jié)點接入；
第二是高速網絡，DCN4.0架構使用25G接入設計和100G的網絡核心匯聚設計，支持1：1的收斂比，使用無損以太網技術，充分保證DC內部充足的帶寬和極低的時延；
第三是采用POD設計，王凱介紹：“數據中心的建設迭代過程很慢，但在軟件的不斷迭代中，我們又希望對軟件不斷升級的網絡架構需求提供支持。”UCloud將積累的網絡設計能力產品化，抽象出來形成POD，單個POD提供一致的網絡能力，將內部分區(qū)的架構設計轉化成網絡對內的產品能力，兼顧成本、架構設計演進、創(chuàng)新三者平衡。
網絡工程師工作一年抵不上民工一鏟子？物理網絡要求高可用
“解決了容量問題，我們接下來是關注數據中心高可用”王凱介紹：“網上有個段子，網絡工程師工作一年，抵不上民工一鏟子。”這句話指的基礎設施高可用非常難，城域網的光纜經常出現這樣那樣問題。
為了保證數據中心高可用性，避免其受不確定因素影響，UCloud在2018年新推出的網絡城域網架構，將原來的2pop升級為3pop，整個單數據中心的可用性從原來的6個9提升到了9個9，全年數據中心理論“不可用”的時長從3分鐘變成了0.09秒。
針對城域網 ，UCloud發(fā)布了DC Group架構。DC Group架構將地理位置相近的DC通過full-mesh的結構聯系起來，作為同一個AZ對外提供服務。這樣形成了三個優(yōu)勢，第一是低延時，距離十公里以內的DC延時可以控制在0.2毫秒，相對業(yè)務是無感知的。第二是通過冗余和帶寬，通過100G和400G的高密度波分，對DC Group之間的數據中心提供了6.4T的大帶寬，保證了整個業(yè)務的流量。第三是滾動升級持續(xù)擴容，當原有數據中心不夠用時，可以通過新建新一代DC的方式，滿足新業(yè)務在原AZ里上線的要求，同時將新數據中心的產品架構掛在在原有的DC Group進行升級擴容，兼顧整個數據中心生命周期和容量管理。
針對廣域網， 發(fā)布四個產品架構，包括三個廣域網架構，一個邊緣網絡架構。其中，廣域網三個架構是洲際節(jié)點、UTN網絡、UBN網絡，洲際節(jié)點主要負責多地區(qū)internet的帶寬接入，目前在23個地區(qū)有30+BGP出口，在海外擁有近1T的帶寬；UTN網絡是多業(yè)務傳輸網，它與UCloud全球基礎設施和起來，甚至可以讓客戶通過UTN和UCloud全球基礎設施打造屬于自己獨立的全球基礎架構；UBN網絡是UCloud在UTN之上搭建的數據網，主要是實現流量調度功能，包括Anycast和分布式DDos的功能都是在這張網絡上落地。
王凱還重點介紹了UCloud“羅馬”網絡產品，羅 馬依托于UTN、UBN、UDPN網絡、UCloud全球加速節(jié)點，甚至其他的運營商資源共同搭建而成，核心價值是為客戶提供就近接入和鏈路動態(tài)調度，主要應用場景是實現最后一公里接入、極速的多云互聯和廉價的廣域網全球加速。
從數據中心的DCN到城域網的3POP、DC Group，再到廣域網的UTN、UBN和洲際節(jié)點，最后到邊緣的羅馬產品，UCloud基于對網絡架構的理解，為客戶提供了一套完整綜合的解決方案。
虛擬網絡，既是難點又是核心技術點
“虛擬網絡是云計算的難點，也是一個核心技術點。”
2012年，UCloud開始使用虛擬網絡，采用EBTables和IPTables的組合架構做用戶隔離，但是UCloud的團隊很快發(fā)現這個技術方案不足以向客戶提供安全、穩(wěn)定的服務。2013年，UCloud的虛擬網絡開始采用SDN技術實現租戶隔離，也就是VPC(Virtual Private Cloud)。同時將第一代虛擬的SDN交換機引入，將物理機設備引入公有云體系；2014年和2015年，為了性能優(yōu)化，引入了DPDK高性能網關；2016年和2017年，升級VPC2.0，將原有的經典網絡和VPC1.0網絡客戶，在客戶沒有感知的情況下，全部無縫升級到VPC2.0。使用包括IP跨AZ漂移、ULB跨AZ掛載等特性。
創(chuàng)新升級為客戶創(chuàng)造了更好的使用體驗，但UCloud遠遠沒有止步于此。 隨著云計算行業(yè)發(fā)展，傳統企業(yè)的云業(yè)務場景，給虛擬網絡的自身的健壯性，高性能和易用性提出了更高的要求，應對這些訴求，2018年UCloud推出包括UXR、智能網關和IPv6三大特性的下一代網絡架構VPC3.0 ，目前還在考慮構建下一代架構VPC4.0。
UXR 具備路由和解耦特性，使UCloud虛擬網絡可以將公有云、物理云、托管云等各個獨立分區(qū)以及對外接入網關全部通過UXR互聯，這樣既實現了各個業(yè)務模塊的解耦，又確保每個分區(qū)都可以基于自己規(guī)模擴展，以此確保整個網絡的平行拓展和對外的連接，真正實現網絡的分區(qū)路由。同時通過使用可編程芯片交換機，ucloud上線了國內首家線上自研虛擬網絡匯聚路由器，確保了6.5T 128字節(jié)穩(wěn)定線速轉發(fā)，保證了核心虛擬網絡設備的高速性能。
智能網關 是在UCloud原有的宿主基礎上使用智能網卡，將原有的虛擬網絡封裝和轉發(fā)功能移交到智能網卡，通過部分硬件卸載的方式完成，通過這種方式使轉發(fā)能力提升整整10倍。這個方案的另外一個優(yōu)勢可以統一VPC內部架構，將公有云和未來單機的Bare Metal設備在功能和拓撲上一致，客戶不用區(qū)分云主機和物理機的差異。
IPv6方面，UCloud目前已經通過NAT64實現了IPv6轉化服務接入，同時還通過可編程交換機開發(fā)了ulb7，實現整個IPv6的負載均衡接入。VPC3.0架構還支持整個IPv6的主動式流表下發(fā)，這就意味著UCloud可以無損支持純的IPv6網絡。
云計算不是冰冷冷的技術，更是IT基礎架構的服務，客戶需要的不光是單一產品，更是全方位的解決方案。 通過7年的積累和完善，除了技術和資源，UCloud還積累了豐富的海量運營的體系經驗 ，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、全球數據中心自動化持續(xù)交付流水線、高效穩(wěn)定SRE運維支撐、全流程的持續(xù)服務改進和極致可靠的安全防護。
王凱認為，整個基礎架構體系，體現了UCloud漫長的技術積累，是包括資源整合的能力、架構優(yōu)化能力、技術研發(fā)能力、海量運營能力在內的綜合能力體現。 在產業(yè)升級大趨勢中，UCloud將繼續(xù)隨業(yè)務成長，不斷演進全球基礎架構能力并對外綜合輸出，為上層業(yè)務和客戶提供服務，賦能產業(yè)變革。
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