跨越裂谷 数据中心网络寻支点

美国高科技产品领域营销大师杰弗里·摩尔在《跨域裂谷》一书中提出高科技产品生命周期的5个阶段：创新者、早期接受者、早期主流、晚期主流和落后者。

在早期接受者和早期主流之间存在一个裂缝，称之为技术接受生命周期的裂谷。如果无法跨越裂谷，业务或产品将失去市场机会而被淘汰。一旦跨越裂谷，市场的发展就像龙卷风一样快速蔓延，从而形成主流。

云计算网络架构的裂谷期

同样，裂谷理论也适用于当前数据中心的发展。

IETF ARMD工作组联合主席、华为企业网络产品线高级系统架构师 Linda Dunbar曾对外表示，“当前数据中心正由网络整合向网络虚拟化、云计算转型，面临着标准未成熟、网络整体架构难确定，以及网络设备性能不足等挑战，数据中心正处于技术创新和急剧变化的裂谷期。”

Linda的发言不难理解，因为，新一代数据中心是一个高密度、大容量的网络应用场合，对网络的带宽、端口密度、安全防护和管理维护等方面都提出了严峻的考验。如基于云计算应用的数据中心流量模型再也不像传统数据中心只是有简单的汇聚型流量，相对固定的交互流量，而是呈现高度的不定向突发性，传统城域网交换机的性能难以满足;再如数据中心设备高密度摆放，传统城域网交换机的左右风道设计不能满足绿色节能的要求等。

新的应用趋势要求新一代数据中心的网络应具有统一交换、高密度万兆端口、40GE/100GE接口支持能力、虚拟化能力、绿色节能等特点。

而新一代数据中心网络的演进过程也正处于数据中心的裂谷期。

·裂谷一：标准化进行中

数据中心的大部分新技术当前都处于标准化的进程中，还有待成熟，过早地采用这些还未成熟的新技术会存在网络不稳定的风险。

比如TRILL的主体框架虽然已经标准化，但OAM、多租户可扩展性等内容还在完善中。Openflow/OpenStack/SDN等技术现在还比较稚嫩，和设备的适配上也不完美，虽然有的设备厂商已支持该协议，但也遭到质疑之声。许多厂商认为不应就技术论技术，重要的是符合用户需求。

·裂谷二：网络整体架构的挑战

网络上承载的IT系统和云应用的快速变化，对网络架构的整体问题提出了挑战。

我们了解数据中心各部件的生命周期中，IT系统，包括服务器和应用更新换代频繁，生命周期为3个月-3年内，网络的生命周期为5-8年。变化频繁的IT系统和相对固定的CT网络的矛盾，给网络带来新的问题。网络的基础架构既不能过早采用新技术，面临投资浪费的风险。也不能对网络频繁升级，从而影响上层应用的可靠性以及高质量的业务体验。

·裂谷三：网络设备需要跨带发展

现在相当多的数据中心出口带宽已达到10GE以上，且还在以每年50%-400%的速度增长。据IDC分析，10GE服务器在2012年成为主流，40GE和100GE服务器也将在未来5年逐步商用。当前的网络设备须跨代发展满足云时代的网络需求。

未来5年的核心交换机以CLOS动态路由交换为主，线卡单板以具有复杂业务处理能力的PP芯片为主，提供高密度的10GE/40GE线速转发和业务处理，少量100GE上行接口为主。背板链路以10G起步，未来可演进到25Gbps，每线卡槽位的带宽是1T-4T为主，目前最大能力48-96*10GE线速转发，具有完善的QoS处理能力，能支持比较大的缓存，可以达到100ms/端口。

如果真要满足未来数据中心对网络设备基础容量的要求，业界势必将掀起一轮设备换代的高潮。

云计算网络架构发展思路

面对云计算的新变化和新趋势，许多厂商纷纷提出思路和方案。

比较典型的有两个，一是把网络看做一台完整设备，即一个核心和多个拉远的线卡，提供高性能、完全的流量负载均衡、真正集中管理控制的网络平台。

思科云享架构ClouldVerse的统一数据中心部分强调集合IT服务设计、操作和交付的整体解决方案。目标是满足数据中心整合与虚拟化、应用或基础设施服务、大数据和私有云计算的需求。通过FCoE、DCB、Fabricpath、OTV、VPC等技术来实现融合、可扩展性和智能的特性。并将计算、网络、虚拟化和存储访问与集成管理能力统一起来，支持移动工作负载、优化资源扩展和简化操作。同时，通过管理的系列产品简化和自动化开发IT架构和服务，统一管理覆盖应用、计算、网络、存储和安全。

H3C致力于利用智能弹性架构将多台设备虚拟成逻辑的单设备，消除复杂的二层协议，将链路的主备模式变为效率更高的负载均衡模式，以期望提升网络性能。

但这也许是最新实现由于技术问题无法克服，不得不退而求其次，放弃理想平台的部分思路。

另一个是重新定义网络转发架构，并完全开放网络的能力。

Juniper正在开发支持OpenFlow的设备，它倡导的共享数据中心网络从本质上意味着，智能地(而且在很多情况下同时是动态地)划分基础设施，以支持多种多样的应用和用户组，并以最高的敏捷性互连大量资源池。在很多情况下，这涉及到强大的、允许在一个物理实体(如交换机、路由器、专用设备等)上执行多种逻辑操作的虚拟化技术。

并自动化获取管理、运行及应用任务执行时涉及的关键步骤，以及获取将任务执行嵌入到某些软件(用以提高数据中心整体运行的智能性)中所涉及的关键步骤。这些任务包括：同步多个完全不同组件的配置;在各种不同的条件下启动和停止关键操作;在管理员关注的维度上对操作进行诊断或分析。

H3C通过802.1QbgVEPA技术，完成虚拟机接入网络的感知及策略联动。并通过API接口提供给第三方云计算运营平台调用与交付，实现对数据中心资源的调度、管理、控制。

由于OpenFlow新市场有三种不同类型的供应商构成——交换机、控制器和应用程序供应商。设备支持Openflow并不是很难的事情，关键是设备厂商只要支持Openflow就可以对接在一起了吗，还是个疑问。

理想的云计算网络架构应是一个无阻塞、可自愈即插即用的黑盒网络平台，可持续演进，并提供开放的网络业务。

尽管数据中心级的核心交换机在业务和技术上取得了不少的突破，但目前还存在不少的缺憾，比如有限的网络扩展能力、网络虚拟化和应用虚拟化的分离、网络行为开放有限等。

为了解决上文中提到的这些问题，华为在2012年的Interop展会上，首次向业界透露了其面向云计算数据中心的架构Cloud Fabric。2012年6月6日，在北京全面展示了其Cloud Fabric的主要特征。

华为Cloud Fabric的理念是实现数据中心网络弹性扩展，简单易用和灵活开放的核心价值。即核心层聚焦在高效转发，实现更大容量;接入层智能型，能够感知业务的迁移、变化、部署，同时以网络虚拟化为映射，支撑业务灵活部署;通过独立的网络控制器将网络的业务能力对上进行开放，能够实现快速响应上层的业务变化。

2012年，业界第一流的数据中心级核心交换机每槽位交换容量大约是480G/slot，原因是前面板的容量正好可以支持48×10GE。如果希望这个产品能有5到10年以上的生命周期，那么至少要能支持8倍的带宽升级，即4T/slot以上。华为CloudEngine系列交换机提供了高达360T的无阻塞交换网络，满足从GE/10GE到40GE/100GE的4代服务器演进需求。

虚拟化方面，华为CloudEngine系列交换机在支持带内协议的同时也关注通过带外的业务网管接口，驱动网络虚拟化对应用变化的紧耦合，通过复合型的技术手段来实现端到端的虚拟化适配。

通过4家主流网络设备供应商所倡导的云计算数据中心网络理念我们不难看出，在向云基础设施架构演进的过程中，主流网络设备厂商的数据中心级核心交换机基本具备如下特点：较高的可扩展性，包括高速扩展的数据中心、对虚拟机迁移的支持、更灵活的网络架构扩展。网络设备的自身虚拟化能力：简化网络拓扑，降低网络运维的复杂性;交换机资源共享，灵活调配;和虚拟机进行网络匹配，实现虚拟机感知。多业务支持和网络融合，比如多租户、移动IP、VPN 等，防火墙、网络分析、负载均衡设备等业务的集成，和对传统的FC网络&HPC网络进行融合。

在这个过程中，企业可以从提升效率和生产力、降低复杂程度、投资的经济效益等业务驱动的角度，综合考虑容量、性能、安全、管理、能耗、兼容性与开放等每一个方面的具体实施和部署。

有的厂商已经成功跨越了裂谷，有的厂商正在寻找跨越裂谷的支点。不可否认，云时代下的网络设备跨代发展正在进行中!

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