如何优化数据中心网络的Ethernet

Ethernet在很长时间里都是LAN技术的首选，所以Ethernet在数据中心网络的作用越来越重要，这一点也是不意外的。维护成本压力、合并数据中心资源和支持诸如SOA等新软件模型，这一切加在一起对数据中心Ethernet提出了一种全新的要求。

毫无疑问，Ethernet将最终能够满足这些数据中心网络的要求，但Ethernet技术以及旧的 Ethernet LAN模型的发展会在三年，甚至整个更新周期对数据中心网络规划带来挑战。在这个转变过程中，数据中心和网络团队必须了解优化Ethernet的一些方法。这表示要通过一系列策略来消除延迟和丢包问题，包括隔离存储网络和选择恰当的交换机。

数据中心Ethernet：只是实现连接已经不够了

数据中心网络原先只是负责完成两个中央计算系统和用户的连接任务。但经过发展，它现在有三个不同的任务，每一个都有需要考虑的流量和 QoS 需求：

传统的客户端/服务器或“前端”流量，对于延迟和丢包相对比较敏感。

“横向”或内部应用流量，主要是由组件化软件和面向服务架构(SOA)所产生的。这些流量要求更低的延迟，但仍然能够容忍一定的丢包。

存储流量，在存储协议迁移到IP和Ethernet(iSCSI和FCoE)时产生的。存储流量对于延迟很敏感，但它对于丢包更加敏感。

这样的不同流量类型会有不同的数据中心网络QoS需求，因此会带来一定的挑战，但它们同时又是高度相互依赖的，这可能也会成为一个更大的问题。由客户端/服务器通信过程中的用户产生的流量传输会产生进程，然后这些进程必须进行横向连接，而这些进程通常会访问存储阵列。然后这些应用的性能会依赖于这些相关的流量，也依赖与流量在计算机之间的传输。

解决数据中心网络的 QoS 问题：隔离存储网络

如果相互依赖是一个问题，那么一个常用的方法是在独立的 LAN 上区分这些流量。这似乎会浪费Ethernet在数据中心实现的规模效益，但这至少对于某些用户而言，是完全能够隔离存储网络的，至少可以将它们迁移到Ethernet连接上。大型的数据中心即使它的 LAN 是物理分离的，它也能够实现大部分的规划效益。因为目前存储流量是对网络性能最敏感的，能够很大程度上减少管理三种类型应用的QoS的难度。

很重要的一个方面是，要注意到VLAN 划分一般不能实现流量分隔，因为在大多数交换产品中，访问互连交换机并排队管理的流量并不能反映划分的 VLAN。目前有一系列的标准正提交给IEEE审批，并且IETF已经设计用来改进Ethernet网络中流量类型的企业控制，但是这些标准及其实现还没有完成。他们包括 Data Center Bridging (DCB)、Priority Flow Control (PFC)、Lossless Service 和 Enhanced Transmission Selection (ETS)。制定规划的人在设计他们的数据中心时，应该要检查他们的供应商对于这些标准的支持。

消除数据中心网络的延迟和丢包问题的步骤

即使没有标准改进，下面这些步骤也可以用来减少延迟和丢包问题。它们包括：

使用经济上能承受的最高速的Ethernet。延迟总是能通过增加链路和互连交换中继速度而降低的。由于更快连接速度带来低链路使用率，因此也能够减少丢包风险。虽然在所有的Ethernet连接都实现最高速度是不切实际的，但是至少要保证存储流量是通过最快速的连接传输的。

使用大型交换机而不是较小型的多层交换机。这个过程通常称为“扁平化”网络，将减少一个特定流量从源到目标位置所经过的交换机数量。这将减少延迟和丢包的可能。它也能减少两个方向的抖动或变化，从而实现更可观的应用性能。

使用实现加速交换过程的直通交换而不要使用存储转发方法。存储转发交换机会等待整个数据帧到达后才进行转发;而直通交换则会首先检查数据包头，然后在它从输入接口收集时就进行排队输出。这可以减少交换延迟。

要精心选择服务器上用于连接存储系统的接口卡。其中有一些是设计用来从宿主上卸载可观处理负载的，而这些可以实现更多更好的决定性性能。

通过最少量的交换机转发最重要的流量。这意味着通常一起使用的服务器和存储阵列应该在相同的交换机上，或者至少在直接相连的交换机上，而不应该在由中间设备连接的路径上(有人将这个称为“在相同交换层上转发流量”，而不在交换层之间进行上下传输)。

在存储端口上设置交换参数以实现最低丢包的优化，即使会牺牲延迟。丢包可能是一些通过Ethernet协议实现存储的灾难。

为数据中心QoS分离用户流量

一个真正最佳的数据中心网络并不是要改变传统的集中互连的Ethernet交换。事实上，整合“前端”或数据中心网络的应用访问部分与后台存储/横向部分很可能无法实现最优性能。

用户流量可以在不同的设备上与存储或横向流量完全分离。如果您准备整合这些流量类型，您将迫使您的网络同时传输对于延迟和丢包敏感和不敏感的流量，这意味着您或者负载过多，或者需要等待标准修改以便允许以不同方式处理不同的流量。

至少，保证诸如存储和SOA网络等内部应用不要混杂在用户能感知的流量中是很重要的。这将有助于保证您的数据中心资产安全。您也必须保证前端LAN的诸如生成树的发现协议不会扩展到数据中心中，否则它们可能会干扰流量管理和影响网络的故障恢复。

数据中心网络方面的产品和协议和诸如虚拟化和云计算技术一样，都在快速发展中。规划人员应该检查他们的供应商的数据中心交换的发展方向，从而为构思中的将来的架构规划短期的网络修改。