数据中心变革从网络开始

　　数据中心正处在新一轮技术变革的中心地带。很长时间以来，云计算等新技术就已经开始配合相应的数据处理、存储以及软件系统，逐渐丰富了传统数据中心的应用，这也对网络提出了更高的要求。当今的公司都在规划其网络革新的方式，重点的考量因素就是如何通过网络在今后几年中建立自己的竞争优势。

　　新的环境产生了新的市场需求。新技术使人们有可能迅速实现计算和存储虚拟，集中基础架构，扩展运营。与此同时，企业和消费者要求通过任何设备、任何地点实现更多、更丰富和更快的内容与服务交付。从目前的技术发展来看，云计算和虚拟化等技术手段可以满足这些新的功能和需求，但这一切只有当数据中心克服传统网络设计中所存在的不足之后才能实现。

　　大多数网络管理者都会发现，在自己企业的数据中心网络中面临以下这些应用挑战。

　　新架构挑战：传统网络应用模式可以对通信服务器和客户端之间的应用流量进行限制，却无法进行扩展以满足更大量的用户需求。今天以服务为导向的网络架构可以通过多个专用服务器拓展流量，从而对网络产生新的要求。

　　新内容挑战：现在，从培训课程到电话沟通，所有一切都已实现数字化，移动化的内容与储存日益丰富，且迅猛增长。每一项创新或性能改善都会造成更大的网络需求。

　　新终端挑战：便携式客户终端和无线客户终端呈爆炸式发展，加上所有服务器和存储基础架构都需要适应这些客户终端，造成网络流量不断增多，网络连接日益复杂。

　　尽管我们为了试图跨越这些问题而进行了大量的努力，但是很多情况下只是暂时延缓了问题，同时也可能进一步增加了网络复杂性。如果我们还是一味地通过购买交换资源、无计划地整合核心层来解决问题，将会留下更多后遗症。

　　目前很多网络在最初设计时，只用于满足老一代交换机、路由器以及客户端服务器应用需求。但是，今天的网络已不再围绕这些因素设计。在理想情况下，一个物力集中、逻辑分块的网络将构成一个单一的“逻辑”交换中心，在充分实现物理冗余的同时，实现整个数据中心内各种网络流量的任意传导。

　　尽管目前只有极少的数据中心网络能实现这一理想的模式，但大部分数据中心可以通过简化网络结构，实现数据中心的整合。借助新技术，网络架构者们可以减少交换层，减少互联次数，巩固安全基础架构，规范操作系统，实现网络操作自动化，从而降低网络复杂性及总体拥有成本。

　　除了减少部署及管理成本外，未来网络还需要进一步提升网络性能。通过每一个交换机或设备的数据包会增加数据路径的延迟，因此如果能消除交换层将会减少端到端延迟。对于打算从新型计算、存储和软件技术中获益的组织，费用和性能等方面的改进将迅速成为关注的焦点。从长期运营改善方面来看，数据中心及其业务将在更快、更简单、更灵活并且更便宜的基础上快速发展。

　　放眼未来，数据中心网络必将更有利于集中计算和存储资源，实现更有效的负载平衡以及更佳的利用率。它能够简化企业的业务交付流程，减少企业推出新服务或进行业务改进所需的时间。可以说，用户迫切需要的是那些能够以更低的成本在更短的时间提供更高质量服务的网络。

　　在越来越大的数据压力和流量压力下，很多互联网企业的代表，诸如搜狐、淘宝等企业已经纷纷开始兴建下一代数据中心，并希望通过提供更快速、更稳定、更人性化的网络和服务来满足用户的需求。在本次专题中，我们将通过汇集技术与研发人员的观点，讲述如何通过实现高可靠性、绿色环保以及弹性架构等构建适合下一代数据中心应用的高性能网络。

　　如何定义下一代数据中心网络

　　随着企业数据中心不断发展，数据中心网络正在变得过于复杂、昂贵和低效。传统的数据中心网络架构需要借助过多的交换层才能解决性能低下和平台密度低下等问题。用户和应用数量的增长通常会导致“孤立”设备的增加，同时也为连接性和安全性带来了挑战。此外，前期购置成本、机柜空间、功耗和管理成本的持续上升，也大幅度加剧了保持数据中心正常运行的总体复杂性。

　　从10G到100G

　　带宽保障将是衡量下一代网络改造的重要方面。以太网技术发展是以10倍速方式跃阶的，当前的千兆接入、万兆骨干已经是普遍构建的网络架构，随着成本的持续下降，万兆技术也开始从网络的核心，推进到网络边缘，推进到服务器、存储设备上。研究下一代以太网标准的HSSG技术工作组正在制定一个包含40Gbps和100Gbps速度的单一标准IEEE802.3ba，并将在2010年确定。

　　从目前的应用来看，有两个趋势将推动100G的普及。首先是在网络核心，随着服务器朝着10GNIC转移，汇聚及核心层需要扩展，服务器层的上行链路中继线需要从N×10G迁移到N×100G，以便数据中心的后端不会成为瓶颈；第二个趋势是，随着服务器朝着40G和100GNIC转移，我们将看到在网络层面，100G的应用也将逐渐向服务器边缘靠近。

　　基于面向40G/100G下一代超高带宽的发展理念，H3C公司在不久前推出了下一代数据中心级业务调度统一交换平台12500，其在架构设计上充分考虑了对40G/100G的兼容，架构上设计当前每槽位可达到80G线速带宽，可支持两个40G接口，并能通过后端交换矩阵扩展到每槽位1个100G接口。在802.3ba标准发布后，系统能够通过技术平滑升级过滤到超高速网络环境，并保持对传统千兆、万兆的兼容性。

　　交换架构的创新

　　实现对新一代数据中心的重新定义是当前企业用户和网络厂商共同的目标，因此新的技术和新的产品被广泛地应用于企业数据中心下一步升级和建设的规划之中。为此，业界的主流网络设备供应商都推出了自己的最新解决方案，以满足企业用户对下一代网络的应用需求。

　　今年4月，H3C公司正式对外发布了基于统一交换架构的新一代数据中心解决方案。与此同时，H3C推出了国内首款基于100G平台的数据中心级核心交换机S12500，以及全系列数据中心级设备。S12500系列数据中心级核心交换机最大的特点在于体系架构的突破与创新，依托创新的交换矩阵与路由引擎相分离的多级交换架构，S12500是国内第一款100G平台交换机，并且未来支持40G、100G以太网技术。

　　而瞻博网络的数据中心基础架构解决方案，也通过采用创新架构的高性能产品，提供了企业下一代数据中心网络所需的机动性和灵活性，能够大幅降低网络的总体拥有成本。瞻博网络的解决方案利用高可扩展的MX系列以太网业务路由器和EX系列以太网交换机，将多个核心及分配交换层整合到一个高性能的安全核心网络中，将多个交换层进行融合，实现了精简的网络设计。这种方法能够简化网络架构并提高运行效率，从而创建适应多类媒体的数据中心网络。新的方法对所有关键的网络基础架构组件均实施了虚拟化，允许综合考虑技术和业务因素来部署并管理安全性、负载均衡及应用加速等功能。

　　此外，思科和Force10等公司所推出的最新数据中心网络解决方案，也同样强调了网络产品的高可靠性、节能环保以及通过弹性架构简化网络层次等因素。Force10公司一直强调构建真正无阻碍的线速核心交换及路由基础架构，通过确保网络矩阵本身的无阻碍行为，解决网络的延迟和拥塞问题，提升应用性能。Force10的解决方案充分优化了交换设备的机箱，不强迫数据中心设计师为了获得相同容量而过多部署不必要的层次和交换机组，从而实现轻松的可扩展性。这种设计方法简单而高效，因为减少设备数量意味着简化网络架构，从而降低成本，同时提高性能。

　　设备自身的完善

　　其实一直以来，高端网络产品都是各大厂商竞相发力的重要领域，在某种意义上来讲，在高端产品上是否占据优势，代表了厂商在业内的实力与地位如何。下一代网络必然要通过应用高端网络产品进行支撑，这对网络设备本身，又提出了哪些要求呢？H3C高端交换机产品线总架构师李宝红认为，从技术研发角度和H3C公司的经验来看，网络设备商在推出高端网络产品时，应重点关注以下方面：

　　第一，要对互联网、数据中心发展趋势以及技术发展趋势有个比较全面的把握，这样做出来的产品才会有针对性，包括对用户需求的深入理解和积累。

　　第二，随着下一代互联网的发展，带宽需求每年将有50%~70%的流量增长，如何应对这种超大容量、高扩展性、高弹性的统一交换架构也是一个挑战。为了实现高扩展性的统一交换架构，高端网络产品必须配备一个具有丰富业务特性的高性能包处理器，而目前大多数网络设备商自己不做芯片，如何与业界领先的芯片公司合作开发，一起定义芯片，这也是产品成功的一个关键点。

　　第三，当系统复杂度达到一定程度的时候，硬件设计也面临很大的挑战。以H3C公司的S12500交换机为例，系统中一块插板通常要支持32个万兆、8个万兆线速，还有后续支持40G、100G等更大带宽要求的单板，这将是一项高复杂度、高速的硬件设计工作，对设备商来说，无论是硬件设计的稳定性、可靠性，还有生产制造的质量保证也都是一个很大的挑战。

　　第四，软件技术开发和管理方面的挑战。现在H3C的所有产品都基于Comware软件平台，这种单一操作系统平台对用户来说，可以最大程度地保证系统使用的延续性。到目前为止，Comware软件平台代码量已经达到了1000万，这么大的代码量，没有一个很有效率、很规范的开发流程管理是不可想象的，要把1000万的代码融在一起，而且很稳定、很可靠地工作，难度是相当大的。

　　针对以上挑战，H3C公司在其产品的研发过程中，采用了严格的IPD流程控制模式。李宝红告诉记者：“H3C公司将产品研发划分成概念阶段、计划阶段、开发阶段、验证阶段、发布阶段以及生命周期阶段等5个部分，只有当前一个阶段的任务完成并且通过评审后才能进入下一个阶段。需要指出的是，在生命周期阶段中，H3C所要求的比一般的消费产品高了很多，消费产品往往是一般卖给用户之后厂商就不再提供附加服务了，但S12500这个产品是定位在最高端的核心交换机，因此H3C对用户的承诺是产品具备持续提供业务扩展能力，保证在5~10年的应用周期内都能够满足用户的业务需要。这就要求H3C公司在整个生命周期阶段持续地为S12500推出新的版本，提供新的板卡，增加新的业务特性，从而保护用户的投资。”

　　业内专家认为，高端网络产品的推出不仅是企业综合研发实力和前端技术能力提升的直接表现，同时也是对公司市场支撑能力的一种考验。H3C公司S12500产品的推出，体现了H3C公司在研发水平和实力方面，已经向业界少数一流厂商看齐，而且在部分技术领域处于业界的领先地位。

　　当前数据中心系统架构的不断发展和密集的业务需求，要求数据中心交换网络成为高性能、融合业务统一交换的基础平台，满足数据中心规模的不断发展。我们相信，下一代数据中心网络核心平台将不断熔炼新的技术与标准，满足数据中心的不断发展要求。