云數(shù)據(jù)中心大規(guī)模擴(kuò)展，如何合理精簡(jiǎn)以太網(wǎng)

 云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的部署正在以驚人的速度增長(zhǎng)，其速度甚至超過(guò)了摩爾定律。在某些情況下，云計(jì)算的年增長(zhǎng)率據(jù)信達(dá)到30倍，在某些情況下甚至達(dá)到100倍。為了滿足這種需求，云數(shù)據(jù)中心必須大規(guī)模擴(kuò)展，擁有數(shù)百個(gè)、甚至數(shù)千個(gè)服務(wù)器已經(jīng)是數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)比較常見(jiàn)的配置。

在這個(gè)規(guī)模上，網(wǎng)絡(luò)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。由于需要越來(lái)越多的交換機(jī)，從而增大了資本投入以及管理的復(fù)雜性。為了解決不斷上漲的支出問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)分解已經(jīng)成為一種越來(lái)越受歡迎的技術(shù)途徑。通過(guò)將交換機(jī)硬件與其運(yùn)行的軟件分開(kāi)，供應(yīng)商鎖定的現(xiàn)象可以減少甚至消除。OEM廠商的硬件可以與公司內(nèi)部開(kāi)發(fā)的軟件一起使用，也可以與第三方供應(yīng)商的軟件一起使用，從而節(jié)省了成本。

雖然網(wǎng)絡(luò)分解解決了巨大的資本支出這一直接問(wèn)題，但是必須注意到，業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)成本仍然很高。管理型交換機(jī)的數(shù)量基本保持不變，為了降低運(yùn)營(yíng)成本，必須要解決網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的問(wèn)題。

網(wǎng)絡(luò)分解

今天，我們無(wú)論是在家里還是在工作環(huán)境中使用的幾乎每一個(gè)應(yīng)用，都在以某種方式連接到云端。我們的電子郵件服務(wù)提供商、移動(dòng)APP、公司網(wǎng)站、虛擬桌面和服務(wù)器等都運(yùn)行在云端的服務(wù)器上。

對(duì)于這些云服務(wù)提供商來(lái)說(shuō)，這種令人難以置信的增長(zhǎng)既是一個(gè)極好的機(jī)會(huì)，也是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。隨著需求的增加，摩爾定律一直在努力滿足這種需求。今天數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)展也包括向外擴(kuò)展(scaling out)，即購(gòu)買更多的計(jì)算和存儲(chǔ)容量，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)投資使之連接，使管理所有這一切的成本和復(fù)雜性迅速提高。

以前的網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件往往被綁定在一起，在從一個(gè)供應(yīng)商購(gòu)買交換機(jī)、路由器或防火墻時(shí)，需要您這些硬件上運(yùn)行供應(yīng)商的軟件。較大的云服務(wù)供應(yīng)商看到了一個(gè)市場(chǎng)機(jī)會(huì)，這些供應(yīng)商并不缺乏熟練的軟件工程師，在運(yùn)營(yíng)到較大規(guī)模后，他們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)購(gòu)買商用網(wǎng)絡(luò)硬件，然后運(yùn)行自己的軟件可以節(jié)省很多資本支出。

這種將軟件從硬件上的分解可能在財(cái)務(wù)方面有很大吸引力，但是它沒(méi)有解決網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的復(fù)雜性問(wèn)題，還有很大的進(jìn)一步優(yōu)化的空間。

802.1BR

當(dāng)今的云數(shù)據(jù)中心大多采用分層架構(gòu)，通常以胖樹(shù)(fat-tree)或葉脊(leaf-spine)結(jié)構(gòu)來(lái)配置。然后，將具有架頂式(ToR)交換機(jī)的機(jī)架行連接到主干網(wǎng)絡(luò)上游的交換機(jī)。事實(shí)上，ToR交換機(jī)會(huì)執(zhí)行簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)流量聚合。采用相對(duì)復(fù)雜的高能耗交換機(jī)來(lái)完成這一任務(wù)會(huì)導(dǎo)致較高的資本支出以及管理成本，而令人頭痛的問(wèn)題并不能得到解決。

在IEEE 802.1BR標(biāo)準(zhǔn)中所闡述的端口擴(kuò)展技術(shù)，其目的是使上述架構(gòu)得到簡(jiǎn)化。通過(guò)用端口擴(kuò)展器替換ToR交換機(jī)，端口連接從機(jī)架直接延伸到上游。網(wǎng)絡(luò)管理被整合到位于上層主干網(wǎng)絡(luò)上較少數(shù)量的交換機(jī)，從而不再需要機(jī)架層次上的數(shù)十個(gè)甚至可能數(shù)百個(gè)交換機(jī)。

采用端口擴(kuò)展器的方式能夠使交換機(jī)管理的復(fù)雜性大幅度降低，這種技術(shù)途徑已被廣泛認(rèn)可，雖然市場(chǎng)上的各種網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)現(xiàn)在都符合802.1BR標(biāo)準(zhǔn)，但并不是這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的所有優(yōu)勢(shì)都能夠?qū)崿F(xiàn)。

網(wǎng)絡(luò)分解的未來(lái)

雖然目前市場(chǎng)上的許多端口擴(kuò)展器都能夠?qū)崿F(xiàn)802.1BR的功能，但它們采用的是傳統(tǒng)組件，這些端口擴(kuò)展器依靠之前的開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，而不是針對(duì)802.1BR標(biāo)準(zhǔn)本身優(yōu)化。因此，這將影響新架構(gòu)所提供的潛在成本和功耗優(yōu)勢(shì)。

Marvell公司的被動(dòng)智能端口擴(kuò)展器(PIPE)產(chǎn)品專門針對(duì)802.1BR標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)，并且在架構(gòu)方面進(jìn)行了優(yōu)化。PIPE與來(lái)自所有行業(yè)領(lǐng)先OEM的兼容802.1BR標(biāo)準(zhǔn)的上游橋接交換機(jī)具有互操作性，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)風(fēng)扇、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的端口擴(kuò)展器部署，從而可以節(jié)省云數(shù)據(jù)中心的前期投入，以及持續(xù)的運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)功耗和交換機(jī)管理復(fù)雜度也能夠降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。

網(wǎng)絡(luò)分解的第一波是將交換機(jī)軟件與其運(yùn)行的硬件分開(kāi)，802.1BR的端口擴(kuò)展架構(gòu)正在帶來(lái)第二波，其中端口將與管理這些端口的交換機(jī)分離。這里討論的模塊化網(wǎng)絡(luò)方法將進(jìn)一步降低成本，減少能源能耗，同時(shí)大幅度簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理。