回顧數據中心發(fā)展歷程：核心交換機如何選擇

　　目前云計算、虛擬化和大數據等熱門(mén)技術(shù)紛紛落地，數據中心網(wǎng)絡(luò )的建設也不斷變化，數據中心流量和帶寬的指數級增長(cháng)，已經(jīng)遠遠超出了人們對傳統網(wǎng)絡(luò )的想象，很多企業(yè)對高速智能的數據中心核心交換機的需求就十分迫切了，因此對于核心交換機的選擇也是必不可少的。

　　那么，基于未來(lái)的發(fā)展，數據中心核心交換機到底該如何選擇呢?從20世紀60-70年代至今，數據中心自身不斷在演進(jìn)，隨著(zhù)新技術(shù)的涌現，其網(wǎng)絡(luò )架構也隨之變革。而隨著(zhù)數據中心網(wǎng)絡(luò )和以太網(wǎng)標準的發(fā)展，數據中心核心交換機架構也經(jīng)歷了一系列的演變。通過(guò)梳理這些變化，了解數據中心在未來(lái)可能會(huì )產(chǎn)生的趨勢，企業(yè)才能從不同層面去把握選型要旨。

　　數據中心的演變與發(fā)展

　　當前，數據中心已成為企業(yè)或機構管理IT基礎設施與應用，提供基礎設施與應用服務(wù)的重要平臺。隨著(zhù)更加先進(jìn)的技術(shù)的融合發(fā)展，建設新一代數據中心成為企業(yè)普遍關(guān)心的熱點(diǎn)話(huà)題，它不僅代表著(zhù)IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的潮流，也反映了不同IT用戶(hù)最迫切的核心需求。

　　以時(shí)間軸為導向看數據中心的演變，可以分為以下階段：

　　1、60-70年代，數據中心是以大型主機為主要的計算設備，在體系結構、系統功能方面擁有高性能、高可用和高可管理性等技術(shù)特性;

　　2、80-90年代，數據中心以小型機與PC服務(wù)器為通用計算設備，它使用客戶(hù)機/服務(wù)器方式相連，強調性?xún)r(jià)比，被稱(chēng)為“開(kāi)放”的分布式計算年代;

　　3、千禧年后，數據中心以刀片服務(wù)器構建共享公用計算平臺，它使用虛擬化技術(shù)連接，被稱(chēng)為面向服務(wù)的計算年代。

　　數據中心結構的發(fā)展歷程

　　隨著(zhù)各種技術(shù)的不斷完善，數據中心架構也隨之發(fā)生了許多變化——

　　1、原始的PC服務(wù)器階段

　　數據中心僅由一臺高性能的服務(wù)器組成，大約可以為幾十人的規模提供服務(wù)，完成數據復制、備份、計算等基本功能。

　　2、服務(wù)網(wǎng)絡(luò )分層階段

　　這個(gè)階段數據中心具有了多臺服務(wù)器，共同向外提供多種服務(wù)，數據中心內部的服務(wù)器通過(guò)局域網(wǎng)互連，彼此之間互相影響，協(xié)調工作，外部用戶(hù)依然可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)數據中心的各種應用。

　　3、虛擬化服務(wù)階段

　　數據中心規模擴大，可以向數千人提供服務(wù)。數據中心內部出現了多種優(yōu)化性能的設備和技術(shù)，數據中心內部服務(wù)器虛擬化技術(shù)應用普遍。

　　4、數據中心綜合建設優(yōu)化階段

　　數據中心將可以為數萬(wàn)用戶(hù)同時(shí)提供服務(wù)，此時(shí)的數據中心往往在業(yè)務(wù)上要進(jìn)行劃分，企業(yè)對數據中心的設備規劃、電力、制冷、供電等都要綜合性分析進(jìn)行降耗，降低數據中心的運維成本。

　　5、存儲與網(wǎng)絡(luò )融合階段

　　存儲網(wǎng)絡(luò )和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )從數據中心出現開(kāi)始就是分離的，兩者一直在獨立發(fā)展，近幾年由于數據中心建設成本越來(lái)越高，開(kāi)始有人研究?jì)煞N網(wǎng)絡(luò )合一的可能性，各種網(wǎng)絡(luò )融合的技術(shù)也紛紛開(kāi)始出現。

　　6、多數據中心階段

　　現在的數據中心往往需要同時(shí)為數百萬(wàn)人提供服務(wù)，一個(gè)數據中心無(wú)法滿(mǎn)足，而需要建設多個(gè)數據中心，由這些數據中心共同來(lái)提供服務(wù)。

　　7、云與數據中心融合階段

　　通過(guò)在數據中心部署云計算技術(shù)，可以完成多數據中心之間的業(yè)務(wù)無(wú)感知遷移，并可為數千萬(wàn)人同時(shí)提供服務(wù)。此時(shí)的數據中心虛擬化技術(shù)無(wú)所不在，網(wǎng)絡(luò )、存儲、安全、服務(wù)器等都要部署虛擬化技術(shù)。數據中心將不再按照業(yè)務(wù)類(lèi)型劃分，而是按照云來(lái)劃分，可以分為公有云、私有云、云服務(wù)等等。

　　數據中心網(wǎng)絡(luò )架構的發(fā)展歷程

　　隨著(zhù)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及信息化水平的不斷提高，新的應用及數據量急劇增長(cháng)，數據中心的規模不斷膨脹，數據中心網(wǎng)絡(luò )架構也隨之發(fā)展——

　　1、傳統數據中心的網(wǎng)絡(luò )架構

　　數據中心計算網(wǎng)絡(luò )主要由大量的二層接入設備與少量的三層設備組成的網(wǎng)絡(luò )結構，是傳統上標準的三層結構：

　　· 接入層，用于連接所有的計算節點(diǎn)，在目前的數據中心中，通常以機柜交換機的形式存在;

　　· 匯聚層，用于接入層的互聯(lián)，并作為該匯聚區域二三層的邊界，同時(shí)各種防火墻、負載均衡等業(yè)務(wù)也部署于此;

　　· 核心層，用于匯聚層的的互聯(lián)，并實(shí)現整個(gè)數據中心與外部網(wǎng)絡(luò )的三層通信。

　　2004-2007年期間，三層網(wǎng)絡(luò )結構在數據中心十分盛行，2007-2010年，EoR和MoR被認為是取代傳統三層網(wǎng)絡(luò )結構的理想解決方案。

　　2、二層網(wǎng)絡(luò )結構：葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò )

　　2013年后，二層網(wǎng)絡(luò )結構的葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò )以迅雷不及掩耳之勢迅速取代三層網(wǎng)絡(luò )結構成為了現代數據中心的新寵。這種網(wǎng)絡(luò )結構主要由脊層交換機和葉層交換機兩個(gè)部分組成，正好迎合和了未來(lái)高密度布線(xiàn)的趨勢，幾乎能適應所有大中小型數據中心。

　　數據中心核心交換機架構演進(jìn)與發(fā)展

　　以太網(wǎng)經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，現階段10GE的以太網(wǎng)已經(jīng)批量的應用，40GE和100GE的以太網(wǎng)開(kāi)始逐步應用。因此，這也對承載以太網(wǎng)帶寬發(fā)展的核心交換機提出了要求。

　　第一階段：2000年-2006年，高密FE/GE接入匯聚，少量10GE上行

　　這個(gè)階段的核心交換機以中心交換加LSW為主構成，中心交換主要是以太交換芯片為主，線(xiàn)卡單板以FE/GE和少量10GE的LSW作為接口芯片，背板鏈路以1.25G-6.25Gbps為主，線(xiàn)卡提供48GE線(xiàn)速轉發(fā)，業(yè)務(wù)處理基本以二層和三層為主，QoS處理主要以簡(jiǎn)單的優(yōu)先級隊列調度為主。典型的產(chǎn)品有Cisco 4500/6500、H3C 6500/7500等。

　　第二階段：2006年-2012年，高密GE/10GE接入匯聚，少量10GE/40GE上行

　　這個(gè)階段中心交換的形態(tài)很多，有的是共享緩存的簡(jiǎn)單交換網(wǎng)，有的是集中仲裁的交換網(wǎng)，還有以6.25G為主的CLOS交換架構。線(xiàn)卡單板以GE和10GE的LSW作為接口芯片，少量40GE上行接口為主。背板鏈路以5G-10Gbps為主，每線(xiàn)卡槽位的帶寬小于480G，最大能力16～48x10GE線(xiàn)速轉發(fā)，業(yè)務(wù)處理基本以二層和三層為主，具有簡(jiǎn)單的HQoS調度，緩存范圍很廣，依賴(lài)于LSW芯片。典型的產(chǎn)品有Cisco N7000、H3C 10500/12500等。

　　第三階段：2012年-2020年，高密10GE/40GE接入匯聚，少量100GE上行

　　這個(gè)階段的核心交換機以CLOS動(dòng)態(tài)路由交換為主，線(xiàn)卡單板以具有復雜業(yè)務(wù)處理能力的PP芯片為主，提供高密度的10GE/40GE線(xiàn)速轉發(fā)和業(yè)務(wù)處理，少量100GE上行接口為主。背板鏈路以10G起步，未來(lái)可演進(jìn)到25Gbps;目前最大能力48-96x10GE線(xiàn)速轉發(fā)，或者24x40GE線(xiàn)速轉發(fā)，具有完善的QoS處理能力，能支持比較大的緩存，可以達到100ms/端口。典型的產(chǎn)品有華為CE12800。

　　數據中心在未來(lái)的發(fā)展趨勢

　　IDC此前就2017年數據中心發(fā)展趨勢發(fā)表以下重要預測。

　　1、數據中心前景。到2018年，數據密集型行業(yè)將有35%的企業(yè)采用正式的數據中心規劃、采購及治理流程來(lái)加快數字化轉型進(jìn)程。

　　2、下一代工作負載。到2019年，組織機構用于數據中心投資中的25%將用于支持認知/人工智能、機器學(xué)習和增強現實(shí)等下一代情境工作負載。

　　3、即用即付(PAYG)使用模式。到2018年，即付即用模式將在本地、外部部署的物理IT和數據中心資產(chǎn)支出中占據25%的比例，從而加強業(yè)務(wù)與IT部門(mén)的合作。

　　4、智慧數據中心。2017年，只有20%的企業(yè)將按預定進(jìn)度部署軟件定義的數據中心，因為關(guān)鍵設施的容量限制會(huì )延遲轉型進(jìn)程。

　　5、多云化操作。隨著(zhù)企業(yè)對不斷變化的數據應用模式做出反應，2018年企業(yè)ICT支出中的45%將用于主機代管、托管云和公共云數據中心。

　　6、本地云交付。到2019年，20%的本地部署基礎設施將支持與地理相關(guān)的下一代工作負載，這些工作負載將通過(guò)集成式設備上的IaaS/PaaS堆棧直接連接到公共/托管云。

　　7、機架級的IT。三年內，機架層級的超融合與超大規模捆綁式銷(xiāo)售將占到服務(wù)器/存儲/網(wǎng)絡(luò )部署的30%，從而推動(dòng)能耗和冷卻設計的變化。

　　8、動(dòng)態(tài)連通性。2017年，25%的企業(yè)將利用基于策略的覆蓋網(wǎng)絡(luò )(覆蓋網(wǎng)絡(luò )是指建立在另一個(gè)網(wǎng)絡(luò )上的網(wǎng)絡(luò )，是面向應用的應用層網(wǎng)絡(luò ))在數據中心、云和分支機構之間快速安全地移動(dòng)數據和工作負載。

　　9、電力保證。到2019年，主要數據中心運營(yíng)商將減少對電網(wǎng)的依賴(lài)，10%的數據中心能源需求將通過(guò)專(zhuān)用的私人發(fā)電來(lái)滿(mǎn)足。

　　10、數據中心的退化。硬件過(guò)時(shí)所導致的功率輸出與IT工作負載的不匹配將令30%的大中型企業(yè)遭遇服務(wù)故障。

　　數據中心核心交換機選型之道

　　通過(guò)上述不同發(fā)展歷程的梳理，可見(jiàn)數據中心發(fā)生變革的同時(shí)，企業(yè)對建設數據中心，對數據中心核心交換機的選擇也產(chǎn)生了新需求。那么，為了適應數據中心在未來(lái)的發(fā)展趨勢，應該如何進(jìn)行核心交換機的選擇呢?

　　不同企業(yè)對建設數據中心的需求不同，對核心交換機選擇的側重點(diǎn)也必然不同。下面分別介紹一些主流廠(chǎng)商的產(chǎn)品，借此來(lái)了解市面上比較主流的核心交換機產(chǎn)品具有哪些亮點(diǎn)。

　　華為CloudEngine 12800系列交換機是華為公司面向數據中心和高端園區網(wǎng)絡(luò )推出的新一代高性能核心交換機。在提供穩定、可靠、安全的高性能L2/L3層交換服務(wù)基礎上，實(shí)現彈性、虛擬、敏捷和高品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò )。CE12800采用Clos交換架構，單槽位達到11T，支持高密40GE/100GE線(xiàn)卡線(xiàn)速轉發(fā)，單板最大支持72端口100GE,支持信元交換、VoQ配合24GB超大緩存，實(shí)現嚴格意義上的無(wú)阻塞交換。

　　思科Nexus 9000系列交換機是面向新一代數據中心網(wǎng)絡(luò )而研發(fā)的交換機家族，包括兩個(gè)系列：1/10/25/40/50/100千兆位以太網(wǎng)交換機配置的模塊化9500交換機，以及固定的9300和9200交換機。9200交換機在 NX-OS 模式下，可實(shí)現高性能和高密度應用場(chǎng)景;9500和9300可選擇在NX-OS模式或ACI模式下，提供增強的操作靈活性。

　　新華三S12500X-AF系列產(chǎn)品數據中心核心交換機，首次提出了IRF2(第二代智能彈性架構)、IRF3(第三代智能彈性架構)和MDC(多租戶(hù)設備環(huán)境)三種技術(shù)的融合，真正實(shí)現網(wǎng)絡(luò )設備資源池化，給用戶(hù)提供最靈活的選擇;面對下一代數據中心突發(fā)流量，創(chuàng )新的采用了“分布式入口緩存”技術(shù)，可以實(shí)現數據200ms緩存，滿(mǎn)足數據中心、高性能計算等網(wǎng)絡(luò )突發(fā)流量的要求;同時(shí)支持獨立的控制引擎、檢測引擎、維護引擎，為系統提供強大的控制能力和50ms的高可靠保障。

　　銳捷極簡(jiǎn)云核心數據中心產(chǎn)品RG-N18000-X(Newton牛頓)系列產(chǎn)品，其主要特性有：1.當您面臨新建機房，業(yè)務(wù)要求不中斷上收時(shí)，極簡(jiǎn)數據中心網(wǎng)絡(luò )方案幫您平滑上收;2.當您面臨網(wǎng)絡(luò )固化，重新布線(xiàn)的時(shí)候，極簡(jiǎn)數據中心網(wǎng)絡(luò )方案無(wú)需重新布線(xiàn)，直接打通;3.當您面臨新建分區之時(shí)，極簡(jiǎn)數據中心網(wǎng)絡(luò )方案可以就像虛擬化新建虛擬機一樣新建虛擬分區;4.當您面臨防火墻策略調整的時(shí)候，極簡(jiǎn)數據中心網(wǎng)絡(luò )方案自動(dòng)識別業(yè)務(wù)路徑經(jīng)過(guò)的安全節點(diǎn)，自動(dòng)下發(fā)策略到安全設備;5.當您面臨開(kāi)發(fā)測試環(huán)境的臨時(shí)團隊組建，極簡(jiǎn)數據中心網(wǎng)絡(luò )方案能夠快速適配開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行業(yè)務(wù)自動(dòng)上線(xiàn);6.當您面臨排錯時(shí)，極簡(jiǎn)數據中心網(wǎng)絡(luò )方案可以幫您找到路徑、顯示業(yè)務(wù)帶寬實(shí)時(shí)占用情況、設備CPU、內存利用率，簡(jiǎn)單使用、快速定位故障節點(diǎn)。

　　數據是人類(lèi)活動(dòng)的基礎，數據隨著(zhù)人類(lèi)的發(fā)展，產(chǎn)生了爆炸式的增長(cháng)，數據的管理和傳遞越來(lái)越成為人類(lèi)活動(dòng)的基礎。利用好這些數據，從數據中發(fā)現價(jià)值，從而解決現實(shí)問(wèn)題，成為如今大數據時(shí)代的重點(diǎn)。

　　新技術(shù)的發(fā)展確實(shí)令世界發(fā)生了翻天覆地的變化。對于傳統IT廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，他們將新技術(shù)不斷與原有業(yè)務(wù)結合，確保能提供給用戶(hù)最新的，最具實(shí)踐性的產(chǎn)品和方案。數據中心網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展也是一個(gè)不斷融入新技術(shù)的過(guò)程，其核心網(wǎng)絡(luò )的變化促使IT廠(chǎng)商不斷結合虛擬化、云計算等新技術(shù)，以滿(mǎn)足行業(yè)用戶(hù)的多樣化需求。