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10G NIC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100G NIC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Force 10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。Force 10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。Force 10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。