數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)變革因云而起

　　云抽象化的可以看做一個龐大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在云內(nèi)包含上千甚至是上萬臺服務(wù)器，而虛擬化技術(shù)的普遍應(yīng)用使得實際網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)量更加的巨大，所以用于連接云數(shù)據(jù)中心內(nèi)部和云數(shù)據(jù)中心間網(wǎng)絡(luò)成為實現(xiàn)計算和存儲能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因為企業(yè)在邁進云計算的過程中，選擇服務(wù)器虛擬化以提升效率、解放CPU，釋放各種計算資源，除了在CPU和芯片組提高虛擬機的運行效率，同時通過解決整體基礎(chǔ)架構(gòu)的連接性問題，來處理虛擬機間的通信，這也正是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的價值所在。

　　數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)是云計算的核心嗎?

　　那么，你可能會問，云計算基礎(chǔ)架構(gòu)中網(wǎng)絡(luò)到底是不是核心呢?說到底這要看站在哪個設(shè)備商的角度去看了。但數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)之所以面臨變革，還是云計算所導(dǎo)致的。

　　直到今天云計算也依然是不斷進化中的概念，但云描述了一個由資源池化的計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲等組成的服務(wù)、應(yīng)用和基礎(chǔ)設(shè)施使用的面貌，同時激發(fā)出了IT基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)作、敏捷、擴展性、可用性，以及通過優(yōu)化、更有效率的計算來降低成本的潛能。讓資源按需索取，彈性的供應(yīng)，像用電一樣方便。盡管云太過理想化，但這并不影響企業(yè)趨之若鶩。可喜的是云計算的最佳實踐已經(jīng)離我們越來越近。

　　根據(jù)最近IDC發(fā)布的中國云計算市場的研究報告顯示，2011年中國用戶為建設(shè)云計算基礎(chǔ)架構(gòu)的投資已經(jīng)達到2.86億美元，同比增長42.0%。IDC預(yù)計，中國云計算基礎(chǔ)架構(gòu)市場還將保持高速發(fā)展，到2016年其規(guī)模將超過10億美元。IDC注意到最終用戶在對私有云計算基礎(chǔ)架構(gòu)的建設(shè)方面發(fā)展迅速。越來越多的大中型企業(yè)正在建設(shè)或考慮建設(shè)私有云計算平臺，從而提高IT基礎(chǔ)架構(gòu)的效率，以更好的支持業(yè)務(wù)發(fā)展。云計算基礎(chǔ)架構(gòu)已成為中國大中型企業(yè)下一代數(shù)據(jù)中心(NGDC)建設(shè)的主要目標(biāo)。

　　眾所周知，云計算的概念最早是由Google提出的，搜索引擎需要數(shù)據(jù)中心內(nèi)部大量的服務(wù)器來進行統(tǒng)一計算來支撐關(guān)鍵詞的搜索，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，也就是服務(wù)器之間的流量交互增多，這就給數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的通信提出了更高的帶寬和更低延遲的要求，這就是為什么高端的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備會首先被互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商所考慮。

    此外，為了提升服務(wù)器的使用效率，虛擬化技術(shù)切斷了應(yīng)用、操作系統(tǒng)與物理硬件的直接聯(lián)系，將更多的應(yīng)用負荷加載到更少的服務(wù)器上，于是不僅僅在虛擬機的通信上給網(wǎng)絡(luò)帶來的變化，對服務(wù)器硬件能力的極限使用，也給網(wǎng)絡(luò)的帶寬提升提出了新的要求。當(dāng)然還包括虛擬機的動態(tài)遷移，也給網(wǎng)絡(luò)管理維護帶來了困擾。

　　總結(jié)以上小節(jié)，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)是不是云計算數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵環(huán)節(jié)，仁者見仁，要看你所站的角度對待。企業(yè)如果要獲得云計算所帶來的價值和效益，那么數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)必須要提供提升帶寬和降低延遲的能力，處理好虛擬機通信的管理問題，能夠適應(yīng)未來服務(wù)器虛擬機規(guī)模的增加。

　　數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)不得不面對的問題

　　那么數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)要具備支撐云計算最佳實踐的能力，就需要解決計算、存儲、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)融合，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部東西向(服務(wù)器與服務(wù)器之間)流量的承載以及虛擬機流量的接入與控制等問題。這三個方面是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)邁進云計算過程中，業(yè)界已經(jīng)基本達成的共識，雖然在一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)確定，以及產(chǎn)品的大規(guī)模商用方面還存在許多爭議，但這并不影響廠商通過開放或私有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)和解決這些問題。

　　先來看看網(wǎng)絡(luò)與存儲的融合，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心中存在三張網(wǎng)，數(shù)據(jù)中心的前端訪問接口通常采用以太網(wǎng)進行互聯(lián)而成，構(gòu)成了一張高速運轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)中心后端的存儲更多的是采用NAS、FC SAN，服務(wù)器的并行計算則大多采用Infiniband和以太網(wǎng)，多張網(wǎng)絡(luò)的并存提高了建設(shè)和運行管理的成本，為了適應(yīng)云計算成本的需要，網(wǎng)絡(luò)的三網(wǎng)融合就成為了必然趨勢。

　　在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)融合方面相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，廠商也業(yè)界也基本達成了共識，比如確定的40G/100G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，FCoE以太網(wǎng)光纖通道協(xié)議和DCB數(shù)據(jù)中心橋接(Data Center Bridging)，雖然這些重要的網(wǎng)絡(luò)融合標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議已經(jīng)被廣泛的使用在現(xiàn)有的產(chǎn)品中，但產(chǎn)品的成熟和大規(guī)模商用，市場還要等待一段時間。

　　在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部橫向流量的承載方面。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中原本分為三層：核心層，匯聚層和接入層，萬兆及以上的以太網(wǎng)交換機有較高的無阻塞吞吐量，允許用戶把服務(wù)器機架和柜頂式交換機直接連接到核心網(wǎng)絡(luò)，從而不再需要匯聚層。

　　再者在云計算數(shù)據(jù)中心中，出于虛擬機熱遷移的需求，如果匯聚層仍然采用二層網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，二層網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模將大大增加，原有的STP生成樹協(xié)議將造成網(wǎng)絡(luò)鏈路的大量浪費，這就是為什么傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)一直運行良好，但在今天面臨服務(wù)器整合、虛擬機時則顯得有些過時的原因。

　　根據(jù)這樣的需求，主流的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商都提出了針對大規(guī)模二層組網(wǎng)的方案。兩大標(biāo)準(zhǔn)組織IETF和IEEE分別提出了TRILL和SPB標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，主流的網(wǎng)絡(luò)廠商，也根據(jù)自身技術(shù)的發(fā)展路線加入了不同的陣營，以推動相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和商業(yè)化進程。而它們的總體思路相近，即通過對IS-IS協(xié)議的拓展，在二層轉(zhuǎn)發(fā)中進入路由技術(shù)，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)鏈路的有效利用，以簡化網(wǎng)絡(luò)，支持虛擬機的移動性，降低運營成本。目前大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的博弈逐漸明朗，業(yè)界已經(jīng)對通過TRILL標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)大二層組網(wǎng)逐漸達成了共識。

　　最后，我們一起看看虛擬機流量的接入與控制的問題。由于虛擬機的引入，虛擬機間流量的交換深入到了網(wǎng)卡內(nèi)部進行，使得原來服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間清晰的網(wǎng)絡(luò)界限被打破，于是在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)接入層出現(xiàn)了新的虛擬網(wǎng)絡(luò)橋接層，通過軟件的VSwitch實現(xiàn)。雖然實現(xiàn)簡單，但其占用CPU資源導(dǎo)致了一系列的問題;

　　此外也可以借助SR-IOV特性的網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)硬件的虛擬網(wǎng)絡(luò)橋接，CPU開銷得到了改善，但虛擬機的流量管理等問題仍然存在。于是爭論又來了，針對虛擬網(wǎng)絡(luò)交換出現(xiàn)出現(xiàn)了眾多的技術(shù)體系，有的目前仍然在不斷的進化過程中，但有的已經(jīng)被叫停，它們包括802.1Qbg，802.1Qbh，802.1BR和思科VN-Tag。

　　目前802.1Qbg標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)獲得了主流廠商的支持，并可提供基于草案標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，802.1Qbh目前已被叫停，802.1BR處于起步階段，思科VN-Tag是其私有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

　　數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)變革異彩紛呈

　　數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)云基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前針對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的演進，以思科、華為、瞻博網(wǎng)絡(luò)等為主的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商，都提出了針對大二層網(wǎng)絡(luò)、融合、虛擬網(wǎng)絡(luò)橋接的架構(gòu)和解決方案，不管是思科的Fabricpath，華為的Cloud Fabric，還是瞻博的Qfabric都瞄準(zhǔn)了如何在企業(yè)邁進云計算的進程中，讓企業(yè)最快最平穩(wěn)的實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的過度，并將企業(yè)云計算基礎(chǔ)架構(gòu)的效率最大化，并顯著降低TCO，并使用到云計算所帶來的靈活、彈性、按需服務(wù)的業(yè)務(wù)模式，從而在未來的商業(yè)化發(fā)展中游刃有余。

　　目前思科的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)展到3.0階段，整體基于其全新定義的云享戰(zhàn)略的統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心部分，強調(diào)融合、可拓展性和智能;華為在2012年正式開啟了它的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品解決方案和架構(gòu)理念的全球之旅，Cloud Fabric解決方案遵循實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)彈性擴展，簡單易用和靈活開放的核心價值，特別是在性能方面更是高舉高打，開啟了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品T級的先河;

    瞻博網(wǎng)絡(luò)的QFabric在2011年提出，它的最大亮點就是在大二層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)上的突破，主要特征是簡化、共享、安全和自動化。當(dāng)然并不僅僅是這些，H3C的云就緒網(wǎng)絡(luò)、博科的VCS等技術(shù)體系和產(chǎn)品也是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)最有力的競爭者。

　　在許多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)角力，廠商技術(shù)產(chǎn)品逐漸趨于成熟，企業(yè)在盡力找尋基礎(chǔ)架構(gòu)調(diào)整優(yōu)化和成熟業(yè)務(wù)模式契合的最佳方法的當(dāng)下，一場滿足云計算模式的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)變革的劇情異彩紛呈。

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