回顧數(shù)據(jù)中心發(fā)展歷程：核心交換機(jī)如何選擇

　　目前云計(jì)算、虛擬化和大數(shù)據(jù)等熱門技術(shù)紛紛落地，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也不斷變化，數(shù)據(jù)中心流量和帶寬的指數(shù)級(jí)增長，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人們對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的想象，很多企業(yè)對(duì)高速智能的數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)的需求就十分迫切了，因此對(duì)于核心交換機(jī)的選擇也是必不可少的。

　　那么，基于未來的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)到底該如何選擇呢?從20世紀(jì)60-70年代至今，數(shù)據(jù)中心自身不斷在演進(jìn)，隨著新技術(shù)的涌現(xiàn)，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也隨之變革。而隨著數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)架構(gòu)也經(jīng)歷了一系列的演變。通過梳理這些變化，了解數(shù)據(jù)中心在未來可能會(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(shù)據(jù)中心的演變與發(fā)展

　　當(dāng)前，數(shù)據(jù)中心已成為企業(yè)或機(jī)構(gòu)管理IT基礎(chǔ)設(shè)施與應(yīng)用，提供基礎(chǔ)設(shè)施與應(yīng)用服務(wù)的重要平臺(tái)。隨著更加先進(jìn)的技術(shù)的融合發(fā)展，建設(shè)新一代數(shù)據(jù)中心成為企業(yè)普遍關(guān)心的熱點(diǎn)話題，它不僅代表著IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的潮流，也反映了不同IT用戶最迫切的核心需求。

　　以時(shí)間軸為導(dǎo)向看數(shù)據(jù)中心的演變，可以分為以下階段：

　　1、60-70年代，數(shù)據(jù)中心是以大型主機(jī)為主要的計(jì)算設(shè)備，在體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)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(shù)據(jù)中心以小型機(jī)與PC服務(wù)器為通用計(jì)算設(shè)備，它使用客戶機(jī)/服務(wù)器方式相連，強(qiáng)調(diào)性價(jià)比，被稱為“開放”的分布式計(jì)算年代;

　　3、千禧年后，數(shù)據(jù)中心以刀片服務(wù)器構(gòu)建共享公用計(jì)算平臺(tái)，它使用虛擬化技術(shù)連接，被稱為面向服務(wù)的計(jì)算年代。

　　數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程

　　隨著各種技術(shù)的不斷完善，數(shù)據(jù)中心架構(gòu)也隨之發(fā)生了許多變化——

　　1、原始的PC服務(wù)器階段

　　數(shù)據(jù)中心僅由一臺(tái)高性能的服務(wù)器組成，大約可以為幾十人的規(guī)模提供服務(wù)，完成數(shù)據(jù)復(fù)制、備份、計(jì)算等基本功能。

　　2、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)分層階段

　　這個(gè)階段數(shù)據(jù)中心具有了多臺(tái)服務(wù)器，共同向外提供多種服務(wù)，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的服務(wù)器通過局域網(wǎng)互連，彼此之間互相影響，協(xié)調(diào)工作，外部用戶依然可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問數(shù)據(jù)中心的各種應(yīng)用。

　　3、虛擬化服務(wù)階段

　　數(shù)據(jù)中心規(guī)模擴(kuò)大，可以向數(shù)千人提供服務(wù)。數(shù)據(jù)中心內(nèi)部出現(xiàn)了多種優(yōu)化性能的設(shè)備和技術(shù)，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部服務(wù)器虛擬化技術(shù)應(yīng)用普遍。

　　4、數(shù)據(jù)中心綜合建設(shè)優(yōu)化階段

　　數(shù)據(jù)中心將可以為數(shù)萬用戶同時(shí)提供服務(wù)，此時(shí)的數(shù)據(jù)中心往往在業(yè)務(wù)上要進(jìn)行劃分，企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)中心的設(shè)備規(guī)劃、電力、制冷、供電等都要綜合性分析進(jìn)行降耗，降低數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維成本。

　　5、存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)融合階段

　　存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)從數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)開始就是分離的，兩者一直在獨(dú)立發(fā)展，近幾年由于數(shù)據(jù)中心建設(shè)成本越來越高，開始有人研究兩種網(wǎng)絡(luò)合一的可能性，各種網(wǎng)絡(luò)融合的技術(shù)也紛紛開始出現(xiàn)。

　　6、多數(shù)據(jù)中心階段

　　現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心往往需要同時(shí)為數(shù)百萬人提供服務(wù)，一個(gè)數(shù)據(jù)中心無法滿足，而需要建設(shè)多個(gè)數(shù)據(jù)中心，由這些數(shù)據(jù)中心共同來提供服務(wù)。

　　7、云與數(shù)據(jù)中心融合階段

　　通過在數(shù)據(jù)中心部署云計(jì)算技術(shù)，可以完成多數(shù)據(jù)中心之間的業(yè)務(wù)無感知遷移，并可為數(shù)千萬人同時(shí)提供服務(wù)。此時(shí)的數(shù)據(jù)中心虛擬化技術(shù)無所不在，網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、安全、服務(wù)器等都要部署虛擬化技術(shù)。數(shù)據(jù)中心將不再按照業(yè)務(wù)類型劃分，而是按照云來劃分，可以分為公有云、私有云、云服務(wù)等等。

　　數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展歷程

　　隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及信息化水平的不斷提高，新的應(yīng)用及數(shù)據(jù)量急劇增長，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模不斷膨脹，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也隨之發(fā)展——

　　1、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　數(shù)據(jù)中心計(jì)算網(wǎng)絡(luò)主要由大量的二層接入設(shè)備與少量的三層設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是傳統(tǒng)上標(biāo)準(zhǔn)的三層結(jié)構(gòu)：

　　· 接入層，用于連接所有的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，在目前的數(shù)據(jù)中心中，通常以機(jī)柜交換機(jī)的形式存在;

　　· 匯聚層，用于接入層的互聯(lián)，并作為該匯聚區(qū)域二三層的邊界，同時(shí)各種防火墻、負(fù)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(xiàn)整個(gè)數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)中心十分盛行，2007-2010年，EoR和MoR被認(rèn)為是取代傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的理想解決方案。

　　2、二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：葉脊拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)

　　2013年后，二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的葉脊拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)以迅雷不及掩耳之勢迅速取代三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成為了現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的新寵。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由脊層交換機(jī)和葉層交換機(jī)兩個(gè)部分組成，正好迎合和了未來高密度布線的趨勢，幾乎能適應(yīng)所有大中小型數(shù)據(jù)中心。

　　數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)架構(gòu)演進(jìn)與發(fā)展

　　以太網(wǎng)經(jīng)過近30年的發(fā)展，現(xiàn)階段10GE的以太網(wǎng)已經(jīng)批量的應(yīng)用，40GE和100GE的以太網(wǎng)開始逐步應(yīng)用。因此，這也對(duì)承載以太網(wǎng)帶寬發(fā)展的核心交換機(jī)提出了要求。

　　第一階段：2000年-2006年，高密FE/GE接入?yún)R聚，少量10GE上行

　　這個(gè)階段的核心交換機(jī)以中心交換加LSW為主構(gòu)成，中心交換主要是以太交換芯片為主，線卡單板以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，線卡提供48GE線速轉(zhuǎn)發(fā)，業(yè)務(wù)處理基本以二層和三層為主，QoS處理主要以簡單的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列調(diào)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?yún)R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(gòu)。線卡單板以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，每線卡槽位的帶寬小于480G，最大能力16～48x10GE線速轉(zhuǎn)發(fā)，業(yè)務(wù)處理基本以二層和三層為主，具有簡單的HQoS調(diào)度，緩存范圍很廣，依賴于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?yún)R聚，少量100GE上行

　　這個(gè)階段的核心交換機(jī)以CLOS動(dòng)態(tài)路由交換為主，線卡單板以具有復(fù)雜業(yè)務(wù)處理能力的PP芯片為主，提供高密度的10GE/40GE線速轉(zhuǎn)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，未來可演進(jìn)到25Gbps;目前最大能力48-96x10GE線速轉(zhuǎn)發(fā)，或者24x40GE線速轉(zhuǎn)發(fā)，具有完善的QoS處理能力，能支持比較大的緩存，可以達(dá)到100ms/端口。典型的產(chǎn)品有華為CE12800。

　　數(shù)據(jù)中心在未來的發(fā)展趨勢

　　IDC此前就2017年數(shù)據(jù)中心發(fā)展趨勢發(fā)表以下重要預(yù)測。

　　1、數(shù)據(jù)中心前景。到2018年，數(shù)據(jù)密集型行業(yè)將有35%的企業(yè)采用正式的數(shù)據(jù)中心規(guī)劃、采購及治理流程來加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程。

　　2、下一代工作負(fù)載。到2019年，組織機(jī)構(gòu)用于數(shù)據(jù)中心投資中的25%將用于支持認(rèn)知/人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等下一代情境工作負(fù)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(shù)據(jù)中心資產(chǎn)支出中占據(jù)25%的比例，從而加強(qiáng)業(yè)務(wù)與IT部門的合作。

　　4、智慧數(shù)據(jù)中心。2017年，只有20%的企業(yè)將按預(yù)定進(jìn)度部署軟件定義的數(shù)據(jù)中心，因?yàn)殛P(guān)鍵設(shè)施的容量限制會(huì)延遲轉(zhuǎn)型進(jìn)程。

　　5、多云化操作。隨著企業(yè)對(duì)不斷變化的數(shù)據(jù)應(yīng)用模式做出反應(yīng)，2018年企業(yè)ICT支出中的45%將用于主機(jī)代管、托管云和公共云數(shù)據(jù)中心。

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

　　7、機(jī)架級(jí)的IT。三年內(nèi)，機(jī)架層級(jí)的超融合與超大規(guī)模捆綁式銷售將占到服務(wù)器/存儲(chǔ)/網(wǎng)絡(luò)部署的30%，從而推動(dòng)能耗和冷卻設(shè)計(jì)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(yīng)用的應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò))在數(shù)據(jù)中心、云和分支機(jī)構(gòu)之間快速安全地移動(dòng)數(shù)據(jù)和工作負(fù)載。

　　9、電力保證。到2019年，主要數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商將減少對(duì)電網(wǎng)的依賴，10%的數(shù)據(jù)中心能源需求將通過專用的私人發(fā)電來滿足。

　　10、數(shù)據(jù)中心的退化。硬件過時(shí)所導(dǎo)致的功率輸出與IT工作負(fù)載的不匹配將令30%的大中型企業(yè)遭遇服務(wù)故障。

　　數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)選型之道

　　通過上述不同發(fā)展歷程的梳理，可見數(shù)據(jù)中心發(fā)生變革的同時(shí)，企業(yè)對(duì)建設(shè)數(shù)據(jù)中心，對(duì)數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)的選擇也產(chǎn)生了新需求。那么，為了適應(yīng)數(shù)據(jù)中心在未來的發(fā)展趨勢，應(yīng)該如何進(jìn)行核心交換機(jī)的選擇呢?

　　不同企業(yè)對(duì)建設(shè)數(shù)據(jù)中心的需求不同，對(duì)核心交換機(jī)選擇的側(cè)重點(diǎn)也必然不同。下面分別介紹一些主流廠商的產(chǎn)品，借此來了解市面上比較主流的核心交換機(jī)產(chǎn)品具有哪些亮點(diǎn)。

　　華為CloudEngine 12800系列交換機(jī)是華為公司面向數(shù)據(jù)中心和高端園區(qū)網(wǎng)絡(luò)推出的新一代高性能核心交換機(jī)。在提供穩(wěn)定、可靠、安全的高性能L2/L3層交換服務(wù)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)彈性、虛擬、敏捷和高品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)。CE12800采用Clos交換架構(gòu)，單槽位達(dá)到11T，支持高密40GE/100GE線卡線速轉(zhuǎn)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(xiàn)嚴(yán)格意義上的無阻塞交換。

　　思科Nexus 9000系列交換機(jī)是面向新一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)而研發(fā)的交換機(jī)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(jī)配置的模塊化9500交換機(jī)，以及固定的9300和9200交換機(jī)。9200交換機(jī)在 NX-OS 模式下，可實(shí)現(xiàn)高性能和高密度應(yīng)用場景;9500和9300可選擇在NX-OS模式或ACI模式下，提供增強(qiáng)的操作靈活性。

　　新華三S12500X-AF系列產(chǎn)品數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)，首次提出了IRF2(第二代智能彈性架構(gòu))、IRF3(第三代智能彈性架構(gòu))和MDC(多租戶設(shè)備環(huán)境)三種技術(shù)的融合，真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源池化，給用戶提供最靈活的選擇;面對(duì)下一代數(shù)據(jù)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(xiàn)數(shù)據(jù)200ms緩存，滿足數(shù)據(jù)中心、高性能計(jì)算等網(wǎng)絡(luò)突發(fā)流量的要求;同時(shí)支持獨(dú)立的控制引擎、檢測引擎、維護(hù)引擎，為系統(tǒng)提供強(qiáng)大的控制能力和50ms的高可靠保障。

　　銳捷極簡云核心數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品RG-N18000-X(Newton牛頓)系列產(chǎn)品，其主要特性有：1.當(dāng)您面臨新建機(jī)房，業(yè)務(wù)要求不中斷上收時(shí)，極簡數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)方案幫您平滑上收;2.當(dāng)您面臨網(wǎng)絡(luò)固化，重新布線的時(shí)候，極簡數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)方案無需重新布線，直接打通;3.當(dāng)您面臨新建分區(qū)之時(shí)，極簡數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)方案可以就像虛擬化新建虛擬機(jī)一樣新建虛擬分區(qū);4.當(dāng)您面臨防火墻策略調(diào)整的時(shí)候，極簡數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)方案自動(dòng)識(shí)別業(yè)務(wù)路徑經(jīng)過的安全節(jié)點(diǎn)，自動(dòng)下發(fā)策略到安全設(shè)備;5.當(dāng)您面臨開發(fā)測試環(huán)境的臨時(shí)團(tuán)隊(duì)組建，極簡數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)方案能夠快速適配開發(fā)環(huán)境進(jìn)行業(yè)務(wù)自動(dòng)上線;6.當(dāng)您面臨排錯(cuò)時(shí)，極簡數(shù)據(jù)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(shè)備CPU、內(nèi)存利用率，簡單使用、快速定位故障節(jié)點(diǎn)。

　　數(shù)據(jù)是人類活動(dòng)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)隨著人類的發(fā)展，產(chǎn)生了爆炸式的增長，數(shù)據(jù)的管理和傳遞越來越成為人類活動(dòng)的基礎(chǔ)。利用好這些數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)價(jià)值，從而解決現(xiàn)實(shí)問題，成為如今大數(shù)據(jù)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(duì)于傳統(tǒng)IT廠商來說，他們將新技術(shù)不斷與原有業(yè)務(wù)結(jié)合，確保能提供給用戶最新的，最具實(shí)踐性的產(chǎn)品和方案。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也是一個(gè)不斷融入新技術(shù)的過程，其核心網(wǎng)絡(luò)的變化促使IT廠商不斷結(jié)合虛擬化、云計(jì)算等新技術(shù)，以滿足行業(yè)用戶的多樣化需求。