下一代数据中心中的新“核能”

由于服务器的虚拟化，必须相应地出现一种新的网络基础架构，传统的数据中心网络必将转向扁平化和精简化转变。

网络结构的变革

IT的传统角色一直是提供并管理基于技术的性能，即应用程序、数据库、网络、存储和服务器等集合资产。IT是在不同的技术领域通过项目需求开展的经过一个由计划，到创建，再到运行的生命周期。这是一个以交付为导向、以技术为中心的方法。

在新一代云的语境下，IT必须重新改造，进入大规模变革阶段，从以技术为中心的架构转变为“以服务为中心”。所谓IT即服务，必须建立在一个动态配置的智能型数据中心基础之上。

传统的数据中心更多是技术的简单堆叠，数据中心建设由业务驱动的，一段时间之后会发现，系统变得越来越庞大杂乱，运维管理越来越复杂。孤岛式的体系结构信息难以共享，资源难以整合和动态调配，不仅导致资源利用率和系统应变能力都极低，而且资产利用率和创新效率也迟迟难以提升。

在新一代数据中心中，所有的服务器、存储器，同时也包括网络等基础设施资源将通过虚拟化技术被池化，形成三大共享基础设施资源池：处理池、存储池以及网络池。共享资源池中的资源可按照每一应用系统的需求被初始化分配与快速部署。

在这样一种变革的驱动下，数据中心的网络结构必须经历新一轮的扁平化、融合式的结构调整，只有这样才能适应整体IT架构因为整合了尽可能多的基础设施而弹性化的需求，各个业务模块之间，IT部门与业务部门之间才能更好地相互协调、相互支撑，为业务的快速发展和创新提供更多的可能性空间，提升应变能力和生产力。

在数据中心网络架构中，路由器是不可或缺的重要部件，没有它将无法和外部网络世界建立联系，因此，路由器尤其是网络的核心路由器必须面对新环境下新的挑战。

三层简化为两层

国内某家企业的数据中心机房核心路由器从2006年底运行至今，由于业务量增加迅速，相关配置也在增加，出现了CPU负载过高的现象，甚至为此发生故障并导致了整个网络中断时间近一个小时。

当前，互联网应用呈爆炸性增长，网络流量的分布模式已变得无法预测，用户数量呈指数曲线增长等等，网络环境已经发生巨变，激增的数据量对现有的网络结构和设备提出考验，快速增长的移动性给网络的可扩展性带来很大压力。同时，网络也变得非常复杂，这使得运营成本非常高。作为核心的设备，路由器在网络上处于至关重要的位置，因而也必然面临着新的变革。

中国工程院副院长邬贺铨指出，“现在核心路由器的技术进步已经适应不了业务的增加。目前路由器带宽只能做到四年增加3.7倍，即18个月翻一番，而业务流量却是每年翻一番。”

经过多年的技术演变和业务发展，当前数据中心的网络基础架构通常都是采用树状结构，分为接入层、聚合层和核心层。在大多数情况下，数据流从接入层到聚合层再到核心层，然后再返回，层次越多不仅使用的设备会越多，延迟也会增加。网络中每一跳的代价都很高，而且会增加复杂性。由于这些操作的重复和重叠，无法得到想要的性能，也导致了安全性难以保障。

在传统网络中，是依靠不断添加机器来提升网络性能的，这种方法增加了数据中心的成本和复杂性。过去，如果要实现经济利益最大化，就要以牺牲网速、扩展性以及其他性能为代价。然而，在大规模采用服务器虚拟化技术的新一代数据中心里，数据流量将主要集中在本地服务器之间的通信，如果能通过路由器和万兆以太网交换机帮助扁平化和简化现有数据中心网络，既可动态及同时支持更多的用户、服务以及带宽，提高性能，也可以帮助用户节省运营时间，减少数据中心网络资本性支出。

未来的数据中心的网络结构会越来越简单，它可能会由原来的三层变成两层，即核心层、接入层两级路由架构：由核心层路由器连接云计算数据中心与接入层路由器，执行各接入层路由汇聚，以及高速数据转发。由于云计算对终端的要求必须尽可能简化，因此要求接入层路由器更加智能化、自动化、多业务融合，例如支持丰富网络接入方式，具备丰富的QoS策略、安全控制策略、应用流量控制、应用加速等业务处理能力。

传统的网络基础架构所具有的先天的复杂性极大地限制了云计算及其他IT系统所需的可持续性与可扩展性。对于新型数据中心的网络系统来讲，简单就意味着可靠、高效和节约。无论是网络设计、算法，还是协议，哪一方面的简化都有可能带来减少故障点、提升性能、降低管理难度、减少设备数量、降低总体拥有成本等一系列的好处。

虚拟化挑战

服务器虚拟化、存储虚拟化已经成为大家认可的概念，然而，核心网络虚拟化又是什么概念呢？它是如何实现的？

虚拟化技术能够通过资源共享与合并资源来提高效率并降低成本，它已经被迅速地应用于数据中心与其他设备上。而在网络核心的交换机和路由器，由于受到法规、运营、组织以及安全等各方面的影响，使得虚拟化工作，变得更具有挑战性。

根据瞻博网络的大中华区市场总监陈凯解释，虚拟化的领域存在两种技术发展方向。

在网络系统里，存在着一个大的物理系统，可能如果单一为一个应用或者一个用户所使用的时候，它的利用率会比较低，通过一些虚拟化的技术，把这一个物理系统，变成多个逻辑上面的子系统，来给不同的应用、不同的用户所使用。

另外一类，就是将一些相对小型的物理系统组合成一个大的虚拟系统，把它变成一个更大的网络设备，来给对应用流量和网络带宽要求更高的用户和应用来使用。因此，在网络虚拟化方面有这两个方面不同的技术和产品。

从设备本身的角度，如果一台大的路由器，它的处理能力是非常高的，可能给不同的用户或者不同的应用在使用的时候，它的利用效率就会很低。如果把这一台大的路由器，也分割成多个小型的逻辑的小路由器，来给不同的用户和应用使用。那么这样的技术就叫Virtual Router（虚拟路由器技术），现在，市场上很多高端的路由系统上面，都支持虚拟路由的技术。

虚拟化是数据中心实际的运营模式，因为它在成本和运营方面拥有无可争辩的优势。将虚拟化的这些优点带入核心网络，能够建立可扩展的及安全可靠的网络，在提供创新服务的同时，获得最大的盈利并保障投资，降低整体拥有成本。 而路由器虚拟化可以获得更好的故障冗余和管理控制能力，不但可以有效降低网络复杂性，而且可更好地支持网络的安全管理和可扩展性。

核心路由器处于网络中心，随着路由器技术和应用模式的新一轮变革的兴起，它们将成为数据中心网络架构中“新核能”的聚合地。

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