數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)：迎接T級(jí)年代

現(xiàn)代科技的成果使得人類的器官在空間上得到了極大地延伸，如果說(shuō)電話是人類聲覺(jué)的延伸，電視是人類視覺(jué)的延伸，那么數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)則是人類大腦無(wú)限延伸，數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)則充當(dāng)了大腦神經(jīng)系統(tǒng)的高速路。正常的神經(jīng)系統(tǒng)是一個(gè)人健康的標(biāo)志之一，同樣，大帶寬、低時(shí)延、高可靠的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也是人類進(jìn)入云時(shí)代的基本保證。

數(shù)據(jù)中心是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。相關(guān)資料顯示，隨著云計(jì)算時(shí)代的到來(lái)，網(wǎng)絡(luò)流量模型發(fā)生了很大的變化，16%的流量集中在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，14%在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，而70%的流量將全部流向了數(shù)據(jù)中心內(nèi)部。數(shù)據(jù)中心流量和帶寬的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，已經(jīng)遠(yuǎn)超出了人們對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的想象。大帶寬，高擴(kuò)展能力已成為數(shù)據(jù)中心客戶的首要訴求，數(shù)據(jù)中心建設(shè)也因此進(jìn)入了T級(jí)新時(shí)代。

談數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢(shì)，不妨先回顧下以太網(wǎng)的發(fā)展歷程。以太網(wǎng)經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，帶寬從10M開始，分別經(jīng)歷了100M、1000M、10G、40G、100G的發(fā)展階段，現(xiàn)階段10GE的以太網(wǎng)已經(jīng)批量應(yīng)用，40GE和100GE的以太網(wǎng)開始逐步應(yīng)用。以太網(wǎng)的發(fā)展歷程其實(shí)是見證了數(shù)據(jù)中心流量快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。從早期的X86服務(wù)器邁入虛擬化開始，虛擬機(jī)的逐漸增多以及虛擬機(jī)之間數(shù)據(jù)交互通信逐漸頻繁使得服務(wù)器對(duì)于帶寬的需求是越來(lái)越強(qiáng)烈；當(dāng)數(shù)據(jù)中心開始進(jìn)入到云計(jì)算時(shí)代時(shí)，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器、存儲(chǔ)以及網(wǎng)絡(luò)所有IT基礎(chǔ)架構(gòu)資源都趨向于虛擬化，這意味著整個(gè)數(shù)據(jù)中心需要有強(qiáng)有力的網(wǎng)絡(luò)帶寬來(lái)滿足這種趨勢(shì)；現(xiàn)在，數(shù)據(jù)中心在逐漸完成云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的改造之時(shí)又迎來(lái)了大數(shù)據(jù)時(shí)代，如果說(shuō)云計(jì)算使得數(shù)據(jù)中心內(nèi)部資源高度虛擬化從而大幅提升數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，那么大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)則讓數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)來(lái)源變得無(wú)比廣泛、數(shù)據(jù)設(shè)備接入變得多樣化、數(shù)據(jù)容量變得無(wú)比龐大、數(shù)據(jù)處理需要更加快速與高效，這一切無(wú)疑對(duì)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)提出了更高層次的要求。

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)三部曲

我們都知道數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在數(shù)據(jù)中心發(fā)展過(guò)程中的重要性，衡量數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)劣其實(shí)很大程度需要通過(guò)數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)的優(yōu)劣來(lái)判斷。下面，我們通過(guò)回顧數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)發(fā)展歷程來(lái)解析數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)。

第一階段，高密FE/GE接入?yún)R聚，少量10GE上行。這個(gè)階段的核心交換機(jī)以中心交換加LSW為主構(gòu)成，中心交換主要是以太交換芯片為主，線卡單板以FE/GE和少量10GE的LSW作為接口芯片，線卡提供48GE線速轉(zhuǎn)發(fā)，業(yè)務(wù)處理基本以二層和三層為主，QoS處理主要以簡(jiǎn)單的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列調(diào)度為主。典型的產(chǎn)品有CISCO4500/6500、H3C6500/7500等。

這類產(chǎn)品的應(yīng)用范圍滿足了FE/GE接入和少量10GE上行的場(chǎng)景，在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域以GE服務(wù)器為主的場(chǎng)景下，可以滿足少量服務(wù)器組成的小型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。

第二階段，高密GE/10GE接入?yún)R聚，少量10GE/40GE上行。在這個(gè)階段，中心交換的形態(tài)很多，有的是共享緩存的簡(jiǎn)單交換網(wǎng)，有的是集中仲裁的交換網(wǎng)，還有以6.25G為主的CLOS交換架構(gòu)。線卡單板以GE和10GE的LSW作為接口芯片，少量40GE上行接口為主。每線卡槽位的帶寬小于480G，業(yè)務(wù)處理基本以二層和三層為主，具有簡(jiǎn)單的HQoS調(diào)度，緩存范圍很廣，依賴于LSW芯片，有的交換機(jī)是2ms/端口，有的是10ms/端口。典型的產(chǎn)品有CISCON7000、H3C10500/12500等。

這類產(chǎn)品的應(yīng)用范圍滿足了GE接入和10GE上行的場(chǎng)景，在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域以GE服務(wù)器為主的場(chǎng)景下，可以滿足GE服務(wù)器組成的中、小型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。

第三階段，高密10GE/40GE接入?yún)R聚，少量100GE上行。這個(gè)階段的核心交換機(jī)以CLOS動(dòng)態(tài)路由交換為主，線卡單板以具有復(fù)雜業(yè)務(wù)處理能力的PP芯片為主，提供高密度的10GE/40GE線速轉(zhuǎn)發(fā)和業(yè)務(wù)處理，少量100GE上行接口為主。背板鏈路以10G起步，未來(lái)可演進(jìn)到25Gbps，每線卡槽位的帶寬是1T～4T，目前最大能力48～96*10GE線速轉(zhuǎn)發(fā)，或者24*40GE線速轉(zhuǎn)發(fā)，具有完善的QoS處理能力，能支持比較大的緩存，可以達(dá)到100ms/端口。典型的產(chǎn)品有華為CE12800數(shù)據(jù)中心交換機(jī)。

這類產(chǎn)品的應(yīng)用范圍滿足了高密度10GE/40GE接入的場(chǎng)景，按照服務(wù)器的發(fā)展演進(jìn)，從2012年開始將主要以10GE服務(wù)器為主，在2015年逐漸出現(xiàn)40GE服務(wù)器，因此這個(gè)階段的數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)必須能提供高密度10GE/40GE接口，滿足10GE/40GE服務(wù)器組成的大、中型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。

T級(jí)時(shí)代：如何把握數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展命脈

當(dāng)我們看到Google、Facebook、Amazon、百度、騰訊、阿里巴巴這些用戶所擁有的超大型數(shù)據(jù)中心，我們就體會(huì)到云計(jì)算、社交網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)化等趨勢(shì)浪潮對(duì)于數(shù)據(jù)中心發(fā)展的影響。正是有這些變革性的浪潮，使得以太網(wǎng)每一代帶寬之間的時(shí)間跨度正在大幅縮短，幾年前我們的服務(wù)器10GE端口并不多見，而現(xiàn)在最新的是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的100GE端口。因此，面向云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)中心新一代核心網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)必須要在帶寬和容量上具備超強(qiáng)的能力，能夠支持高密度的40GE和100GE接口。IDC網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施副總裁RohitMehra表示：“考慮到區(qū)域差異，企業(yè)園區(qū)市場(chǎng)相對(duì)穩(wěn)定，而數(shù)據(jù)中心持續(xù)反應(yīng)出10G和40G交換機(jī)端口出貨量的激增。”

事實(shí)上，我們可以通過(guò)當(dāng)前最能代表未來(lái)趨勢(shì)的一款產(chǎn)品來(lái)印證數(shù)據(jù)中心未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向。華為面向云計(jì)算推出的CE12800數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)則提供2T-4T/Slot的帶寬擴(kuò)展能力，并且采用了嚴(yán)格的前后散熱風(fēng)道，具備1000W的槽位散熱能力，并且提供了最多192個(gè)100GE、384個(gè)40GE和1536個(gè)10GE全線速端口，最大可支持128Tbps背板交換容量，具有完善的QoS處理和每端口至少100ms的大緩存能力。華為CE12800數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)在業(yè)界首次實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心1T容量線卡的大規(guī)模商用，商用進(jìn)程遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他業(yè)界主流廠商，引領(lǐng)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備容量告別100G、400G年代，步入T級(jí)新紀(jì)元。

毫無(wú)疑問(wèn)，“生于憂患、死于安樂(lè)”是這個(gè)創(chuàng)新、變化層出不窮的年代最為可靠的生存法則，數(shù)據(jù)中心作為支撐企業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展的核心后盾和力量，一定需要具備能夠適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的能力。在云計(jì)算和大數(shù)據(jù)接踵而至的年代，T級(jí)或成數(shù)據(jù)中心建設(shè)的標(biāo)配，擁有堅(jiān)實(shí)、可靠、為未來(lái)而設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)才能精準(zhǔn)把握住數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展命脈，進(jìn)而保障企業(yè)在未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。