数据中心网络的研究进展与趋势

方 瑞

（中移动信息技术有限公司，北京 100089）

0 引言

数据中心网络是最近比较流行的一个词汇，它和我们传统的机房自然是有一定区别的。现在全世界都已经进入了“互联网+”的时代，电子信息技术的发展速度可以说越来越快。而传统的机房在一定程度上可以说已经落伍了，所以它向数据中心转变，可以说是一种必然。而数据中心网络的发展趋势的确是需要他们研究的一个话题。

1 数据中心的发展现状

因为现在已经是互联网时代，而数据中心对互联网来说又十分重要，所以国家也越来越重视数据中心的发展。关于数据中心的分布，大家也都比较了解。因为数据中心毕竟是一种在新时代下的产物，其根本还是建立在我国一些经济较为发达的省市区或者一些沿海地区。因为现在已经有很多企业都想参与到这个数据中心中，所以首先要找到设计方。关于网络建设方面的供应商大家还比较了解，比如英特尔、思科等。关于机房设备这方面，联想、华为、EMC等也都为人们熟知。当然，组建的过程不仅这么简单，真正实施起来还是需要耗费一定的经历。并且，当该项目建成后，也不仅是为公司服务的，还有为用户准备的一些服务[1]。

2 数据中心网络的研究进展

2.1 数据中心网络结构设计综合分析

就以往情况来看，数据中心网络运用树型结构的模式，不能满足云计算数据的需求，提出了一种新的数据中心网络方案。目前有两种新的体系结构方案，一种是基于交换机的，以脂肪树、 vl2、 helios、 c-through、 osa 为代表，另一种是基于服务器的，以 dce11、 bccube、 ficonn、 camcube、 md-cube、 ufix 等为代表，它们的共同特点是层次化，这些程序都是研究的重点[2]。

2.2 数据中心网络无线通信设备分析

因为在以往数据中心中所运用的都是静态网络和有线网络衔接的模式，所以在遇到突然出现的高流量的情况的时候，就会对中心网络数据的造成一定的损害，无线网络可以克服这些问题，而随着无线通信技术的出现和发展，数据中心可以实现高速传输。所以，这几年以来，相关研究工作人员反复尝试利用无线网络连接来大幅加强数据中心网络的性能。现在，无线数据中心网络的研究集中在无线数据中心网络的建设和优化上[3]。

2.3 针对数据中心网络传输协议实施的研究

数据中心网络和互联网存在诸多的类似的地方，通常都是运用tcp来实现对信息数据的传输，但是因为数据中心网络结果具有一定的特殊性，在某些情况下，其传输效率会迅速下降。虽然数据中心网络链接资源比互联网更丰富，远远优于互联网，但是如果水平传播中有问题，不能传输到用户的脸上，这样必然会导致发生严重的资源浪费的情况，并且与互联网相对比来说整体效率较差。针对各类数据中心网络资源的运用，都应当制定不同的传输协议，在运用特殊的个人传输协议的时候，应当运用多种组的通信方式。通信方式的组播技术在互联网的实践运用中往往会遇到诸多的问题，所以应当设计专门的定价机制。通信模式组传播技术在互联网结构设置中的所存在的问题通常不会发生在数据中心集中控制系统之中，在将上述问题加以高效解决之后，数据中心组播部署应当适当的进行调整。目前的数据中心网络使用的是低端交换机，受其硬件设备的限制，但无法进行大量的多播，因此需要进行更新[4]。

为了提升传输效率，目前业界将原用于高性能计算专网中的远程直接数据存取技术（RDMA，Remote Direct Memory Access）引入到标准以太网中，以提升协议传输效率。这种技术被称为RoCE（RDMA over Converged Ethernet）[5][6]。RDMA其作用就是借助网络将信息数据输入到电子设备之中，将数据从固有系统之中转移到远程系统中进行存储，这样并不会对操作系统造成不良影响。其也可以清除外层存储其复制与上下文转换的成本，将电子设备以及内存宽带加以运用进行系统优化。RoCE技术的研究也带来了一系列以太无损技术的提出和发展，通过基于优先级的流量控制机制（PFC，Priority-based Flow Control）[7]、显示拥塞通知技术（ECN，Explicit Congestion Notification）等技术的配合使用，RoCE网络实现了端到端高性能的无损传输，进一步提升了网络性能。

2.4 数据中心网络节能机制研究

由于目前的数据中心网络愈发强大所以也就需要满足部分用户的需求。随着目前而言，新能源得到不断的开发，也是有数据中心引入的新能源来减少能源的消耗。就如今而言，数据网络中心的节能机制可以分为两个研究成果：一是通过降低硬件设备来减少能源消耗降低能源；二是通过设计新的路由机制来降低网络的损耗等。

2.5 对数据中心网络拓扑设计的分析研究

由于时代的快速发展和相关技术的进步，如今的企业对待网络结构方面有着越来越多的见解，这也就要求这拓扑结构进行新一步的改进和创新 （1）树拓扑的要求较高。当网络规模较大时，顶级网络设备必须满足树型拓扑结构的要求。（2）网络存在单点故障问题，容错性能差。（3）树型拓扑没有足够的网络带宽来支持数据中心分布式计算的东西向通信。所以近些年来，有许多的学者开始对这种拓扑进行探索和研究，并且在此基础上提出了一个新的数据中心。所以总而言之，我们分析了数据中心网络的方方面面，如数据中心增强型以太网分析的研究、数据中心网络虚拟化的研究、数据中心网络控制机制的研究等，这些技术在应时间都得到了部分效果的改进。以此来适应现代化的需要数据中心已经能够在一定程度上为消费者带去便捷，但不得不说，还是存在部分问题，解决这些问题，就是数据中心未来的发展趋势。

3 数据中心网络的发展趋势

通过对数据中心网络的现状进行分析和目前的发展研究方向来看，它未来的发展趋势可以预测。首先就是关于网络延迟的情况，这几乎是每一位用户所关心的问题。而要想能够有效地解决该问题，就要增加数据中心的覆盖面积。因为在某种程度上来说，数据中心也同样要讲究效率。如果效率太低，那在一定程度上，必然会导致成本相对较高。所以如何对机房中的设备进行管理，也是一个大问题。数据中心基础设施管理就对解决该问题能够起到至关重要的作用。目前随着航空业的发展，有越来越多的人选择用飞机出行。机场的业务量首先会大幅提升。与之伴随的是背后起到支撑作用的信息信息系统的不断丰富。如果只是采用较为独立的业务系统恐怕现在已经难以应付现在的社会趋势。所以业务系统的扩大融合也是今后发展的一个导向。

4 结束语

总之，数据中心已经能够在一定程度上为消费者带去便捷，但不得不说，还是存在部分问题，解决这些问题，就是数据中心未来的发展趋势。随着这些的出现，很容易就能发现我们面临的问题。比如许多服务器资源都在逐步老化，还有如今的计算资源相对来说比较分散等。但是数据中心也已经在改变的路上，打破原来的固有思维，希望今后能为我们的生活带来更多的便捷。