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新一代的数据中心核心交换机(1)

2006年开始出现云计算的概念,其热度一直持续到今天,并有愈演愈烈之势,几乎所有企业IT业务都在向云计算演进。在此期间,数据中心网络设备更是以每年40%以上的速度增长,其中数据中心级的核心交换机可以说是整个云计算网络架构的一个关键节点。

数据中心核心交换机何以诞生?

数据中心级交换机之所以诞生,背后有着深刻的原因。根本的支撑就是整个IT业界的应用模型发生了革命性的变化,从Client/Server的流量模型向Server/Server流量模型演进,从单播为主的流量模型到Incast&多播流量的大量使用。同时伴随着的是大量企业关键业务IT化,企业客户对IT的投资更加活跃,大规模服务器集群、虚拟化、Big Data等技术的成熟都对网络提出了更高的业务要求。我们可以发现业务应用的需求驱动加上产品技术的成熟是数据中心核心交换机成功的关键。所以当我们实现下一代的数据中心核心交换机时,也谨遵守这一规则。

数据中心级核心交换机的现状

当前条件下,主流网络设备厂商的数据中心级核心交换机基本具备如下特点:

1)较高可扩展性

2)网络设备的自身虚拟化能力

3)多业务支持和网络融合

当前数据中心级核心交换机的缺憾

尽管数据中心级的核心交换机在业务和技术上取得了不少的突破,但目前还存在不少的缺憾,主要包括:

1)网络扩展能力有限

在设备的可扩展性上,核心交换机满足支撑未来5年乃至10年的网络扩展需求的厂家几乎没有;究其根本原因就是设备架构设计和网络业务快速扩张速度的不匹配。

服务器虚拟化后,对二层的数据交换产生了巨大的需求,但二层网络由于天生的缺陷,网络节点的可扩展性非常有限。

一些传统的二层网络技术,如STP等,只解决了二层网络的破环,却在如何做大二层网络上并未涉及,在多个数据中心之间如何实现虚拟机的二层互通,现在也没有一个非常成熟的方案。所劳动局分。

2)网络虚拟化和应用虚拟化的分离

应用虚拟化以后,客户的业务、应用将变得更加灵活,调整起来会变得更加动态、频繁。

网络虚拟化如何跟随业务、应用的变化进行动态的适配,快速、自动的进行部署变更,也是一道很大的考题。

3)网络行为开放有限

随着客户应用环境的日益复杂,许多客户都提出了网络行为定制化的需求;因为每个客户的网络环境都有自己的特点,而厂家生产的标准化设备不能满足所有客户的特殊行为需求,所以业界出现了通过一个开放式标准接口来控制网络设备行为的思潮。

于是Openflow/OpenStack/SDN 等技术应运而生;尽管目前这些技术现在还比较稚嫩,和设备的适配上也不完美,但谁也不能断言将来这种将网络控制的细节充分开放给外部应用的架构就一定走不通。

不管最终采用了什么技术:控制和转发完全分离、网络设备直接提供API接口、开放式平台提供中间件……定制客户化的网络行为这一业务需求是不可忽略的。

4)“数据中心”和“园区网”核心的重复投资

两套核心设备固然能解决安全性问题,但势必带来物理设备双份投资,同时管理和维护成本也会相应提高。

从客户的角度来看,使用同一硬件平台来支持数据中心和园区网能获得统一的管理、双核心物理耦合(通过虚拟交换机来实现)、便捷的部署、运维等优点

所以从技术角度看,数据中心和园区网共用核心交换机是大势所趋。

 

5)极高的电力成本

比较一下历代核心交换机的功耗,大家会发现在最近几代设备的电力消耗越来越大。如果客户把这些新型的交换机安装在传统供电设计的数据中心机房,那么供电就是个大问题,而且温度越高、对设备可靠性的冲击就越大。

原因很简单:集成电路的集成度虽然提高了,但为了匹配更高的处理性能、更复杂的业务,只能让更复杂、更高频率的芯片去处理,能耗也会随之而升高。

所以,把数据中心级核心交换机的功耗降下来,也是一个非常重要的课题,它有助于我们提高设备的可靠性,节约地球上日益紧张的能源,降低对设备机房的安装要求。

1)弹性:更强的可扩展能力

2012年,业界第一流的数据中心级核心交换机每槽位交换容量大约是480G/slot;原因是前面板的容量正好可以支持48×10GE;如果我们希望这个产品能有5到10年以上的生命周期,那么至少要能支持8倍的带宽升级,即4T/slot以上。

针对大二层的业务,一方面会支持TRILL等标准的二层协议,另一方面,也会把基于TRILL的L2网络和标准的L3 IP网络做无缝对接,给客户带来更大范围内的自由度。

2)虚拟化:应用和网络的紧耦合

通过在服务器网卡和网络设备之间的带内协议可以实现快速、大批量的虚拟机动态变化感知,并在网络设备层面做出一定的响应,但这远远不够。

有时候网络为了适配虚拟业务的变化,需要做出大规模的调整,甚至涉及多个数据中心,包括负载均衡设备、广域网路由器等等。

所以,在支持带内协议的同时也关注通过带外的业务网管接口,驱动网络虚拟化对应用变化的紧耦合,通过复合型的技术手段来实现端到端的虚拟化适配。

3)开放:支持和完善客户对网络定制化的需求

对Openflow/OpenStack/SDN等技术持积极的态度,投入大量研发资源对这些控制协议进行完善、实践、补充。

同时也提供开放式业务平台,可以通过API或者中间件的方式,来补充现在标准协议的不足。使得客户可以有一个快速落地的业务平台,尽早地实现网络业务的定制能力。

4)资源共享:“数据中心”和“园区网”共用核心

支持虚拟交换机技术,将一台物理设备虚拟成8台 (可升级到16台)独立的逻辑设备,其卓越的转发性能,可以给客户提供一个“数据中心”和“园区网”二合一的业务平台。

核心节点的物理耦合可以帮助用户节省设备投资,实现统一的管理、便捷的部署和运维,从而在CAPEX & OPEX上帮助客户节省下不必要的开销。

5)绿色节能:创新节能打造绿色数据中心

新一代的交换机选用绿色的ASIC处理芯片和收发器,采用业界最高效的数字电源模块,各主要部件根据业务流量负载变化按需调整能耗,从而使得单位速率的功耗更低。

维持一个较长的产品生命周期,这是绿色节能命题中最为核心的诉求。因为废弃一个网络核心设备所带来的碳排放量要远远大于每年花费在电力上的成本。设计的新一代数据中心级核心交换机至少保留了8倍以上的交换容量扩容的可能,这样足够支撑用户5到10年以上的使用周期,从而保证大量的资源不被浪费,保护用户的投资。


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发布: admin 分类: CCIE思科 评论: 0 浏览: 10
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