回顧數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)等熱門技術(shù)紛紛落地，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的建設也不斷變化，數(shù)據(jù)中心流量和帶寬的指數(shù)級增長，已經(jīng)遠遠超出了人們對傳統(tǒng)網(wǎng)絡的想象，很多企業(yè)對高速智能的數(shù)據(jù)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，基于未來的發(fā)展，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心自身不斷在演進，隨著新技術(shù)的涌現(xiàn)，其網(wǎng)絡架構(gòu)也隨之變革。而隨著數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡和以太網(wǎng)標準的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心核心交換機架構(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

　　當前，數(shù)據(jù)中心已成為企業(yè)或機構(gòu)管理IT基礎設施與應用，提供基礎設施與應用服務的重要平臺。隨著更加先進的技術(shù)的融合發(fā)展，建設新一代數(shù)據(jù)中心成為企業(yè)普遍關心的熱點話題，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。

　　以時間軸為導向看數(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)中心是以大型主機為主要的計算設備，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)中心以小型機與PC服務器為通用計算設備，它使用客戶機/服務器方式相連，強調(diào)性價比，被稱為“開放”的分布式計算年代;

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

　　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服務器階段

　　數(shù)據(jù)中心僅由一臺高性能的服務器組成，大約可以為幾十人的規(guī)模提供服務，完成數(shù)據(jù)復制、備份、計算等基本功能。

　　2、服務網(wǎng)絡分層階段

　　這個階段數(shù)據(jù)中心具有了多臺服務器，共同向外提供多種服務，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的服務器通過局域網(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)中心的各種應用。

　　3、虛擬化服務階段

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

　　4、數(shù)據(jù)中心綜合建設優(yōu)化階段

　　數(shù)據(jù)中心將可以為數(shù)萬用戶同時提供服務，此時的數(shù)據(jù)中心往往在業(yè)務上要進行劃分，企業(yè)對數(shù)據(jù)中心的設備規(guī)劃、電力、制冷、供電等都要綜合性分析進行降耗，降低數(shù)據(jù)中心的運維成本。

　　5、存儲與網(wǎng)絡融合階段

　　存儲網(wǎng)絡和業(yè)務網(wǎng)絡從數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)開始就是分離的，兩者一直在獨立發(fā)展，近幾年由于數(shù)據(jù)中心建設成本越來越高，開始有人研究兩種網(wǎng)絡合一的可能性，各種網(wǎng)絡融合的技術(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)中心往往需要同時為數(shù)百萬人提供服務，一個數(shù)據(jù)中心無法滿足，而需要建設多個數(shù)據(jù)中心，由這些數(shù)據(jù)中心共同來提供服務。

　　7、云與數(shù)據(jù)中心融合階段

　　通過在數(shù)據(jù)中心部署云計算技術(shù)，可以完成多數(shù)據(jù)中心之間的業(yè)務無感知遷移，并可為數(shù)千萬人同時提供服務。此時的數(shù)據(jù)中心虛擬化技術(shù)無所不在，網(wǎng)絡、存儲、安全、服務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、云服務等等。

　　數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(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)絡架構(gòu)也隨之發(fā)展——

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

　　數(shù)據(jù)中心計算網(wǎng)絡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)絡結(jié)構(gòu)，是傳統(tǒng)上標準的三層結(jié)構(gòu)：

　　· 接入層，用于連接所有的計算節(jié)點，在目前的數(shù)據(jù)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(qū)域二三層的邊界，同時各種防火墻、負載均衡等業(yè)務也部署于此;

　　· 核心層，用于匯聚層的的互聯(lián)，并實現(xiàn)整個數(shù)據(jù)中心與外部網(wǎng)絡的三層通信。

　　2004-2007年期間，三層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)中心十分盛行，2007-2010年，EoR和MoR被認為是取代傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的理想解決方案。

　　2、二層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)：葉脊拓撲網(wǎng)絡

　　2013年后，二層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的葉脊拓撲網(wǎng)絡以迅雷不及掩耳之勢迅速取代三層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)成為了現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的新寵。這種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)主要由脊層交換機和葉層交換機兩個部分組成，正好迎合和了未來高密度布線的趨勢，幾乎能適應所有大中小型數(shù)據(jù)中心。

　　數(shù)據(jù)中心核心交換機架構(gòu)演進與發(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)批量的應用，40GE和100GE的以太網(wǎng)開始逐步應用。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?yún)R聚，少量10GE上行

　　這個階段的核心交換機以中心交換加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)先級隊列調(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

　　這個階段的核心交換機以CLOS動態(tài)路由交換為主，線卡單板以具有復雜業(yè)務處理能力的PP芯片為主，提供高密度的10GE/40GE線速轉(zhuǎn)發(fā)和業(yè)務處理，少量100GE上行接口為主。背板鏈路以10G起步，未來可演進到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)型進程。

　　2、下一代工作負載。到2019年，組織機構(gòu)用于數(shù)據(jù)中心投資中的25%將用于支持認知/人工智能、機器學習和增強現(xiàn)實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(shù)據(jù)中心資產(chǎn)支出中占據(jù)25%的比例，從而加強業(yè)務與IT部門的合作。

　　4、智慧數(shù)據(jù)中心。2017年，只有20%的企業(yè)將按預定進度部署軟件定義的數(shù)據(jù)中心，因為關鍵設施的容量限制會延遲轉(zhuǎn)型進程。

　　5、多云化操作。隨著企業(yè)對不斷變化的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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的下一代工作負載，這些工作負載將通過集成式設備上的IaaS/PaaS堆棧直接連接到公共/托管云。

　　7、機架級的IT。三年內(nèi)，機架層級的超融合與超大規(guī)模捆綁式銷售將占到服務器/存儲/網(wǎng)絡部署的30%，從而推動能耗和冷卻設計的變化。

　　8、動態(tài)連通性。2017年，25%的企業(yè)將利用基于策略的覆蓋網(wǎng)絡(覆蓋網(wǎng)絡是指建立在另一個網(wǎng)絡上的網(wǎng)絡，是面向應用的應用層網(wǎng)絡)在數(shù)據(jù)中心、云和分支機構(gòu)之間快速安全地移動數(shù)據(jù)和工作負載。

　　9、電力保證。到2019年，主要數(shù)據(jù)中心運營商將減少對電網(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)遭遇服務故障。

　　數(shù)據(jù)中心核心交換機選型之道

　　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，企業(yè)對建設數(shù)據(jù)中心，對數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心在未來的發(fā)展趨勢，應該如何進行核心交換機的選擇呢?

　　不同企業(yè)對建設數(shù)據(jù)中心的需求不同，對核心交換機選擇的側(cè)重點也必然不同。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產(chǎn)品具有哪些亮點。

　　華為CloudEngine 12800系列交換機是華為公司面向數(shù)據(jù)中心和高端園區(qū)網(wǎng)絡推出的新一代高性能核心交換機。在提供穩(wěn)定、可靠、安全的高性能L2/L3層交換服務基礎上，實現(xiàn)彈性、虛擬、敏捷和高品質(zhì)的網(wǎng)絡。CE12800采用Clos交換架構(gòu)，單槽位達到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，實現(xiàn)嚴格意義上的無阻塞交換。

　　思科Nexus 9000系列交換機是面向新一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡而研發(fā)的交換機家族，包括兩個系列：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，可實現(xiàn)高性能和高密度應用場景;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(shù)據(jù)中心核心交換機，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(多租戶設備環(huán)境)三種技術(shù)的融合，真正實現(xiàn)網(wǎng)絡設備資源池化，給用戶提供最靈活的選擇;面對下一代數(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)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)200ms緩存，滿足數(shù)據(jù)中心、高性能計算等網(wǎng)絡突發(fā)流量的要求;同時支持獨立的控制引擎、檢測引擎、維護引擎，為系統(tǒng)提供強大的控制能力和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.當您面臨新建機房，業(yè)務要求不中斷上收時，極簡數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡方案幫您平滑上收;2.當您面臨網(wǎng)絡固化，重新布線的時候，極簡數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡方案無需重新布線，直接打通;3.當您面臨新建分區(qū)之時，極簡數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡方案可以就像虛擬化新建虛擬機一樣新建虛擬分區(qū);4.當您面臨防火墻策略調(diào)整的時候，極簡數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡方案自動識別業(yè)務路徑經(jīng)過的安全節(jié)點，自動下發(fā)策略到安全設備;5.當您面臨開發(fā)測試環(huán)境的臨時團隊組建，極簡數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡方案能夠快速適配開發(fā)環(huán)境進行業(yè)務自動上線;6.當您面臨排錯時，極簡數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡方案可以幫您找到路徑、顯示業(yè)務帶寬實時占用情況、設備CPU、內(nèi)存利用率，簡單使用、快速定位故障節(jié)點。

　　數(shù)據(jù)是人類活動的基礎，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的基礎。利用好這些數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)價值，從而解決現(xiàn)實問題，成為如今大數(shù)據(jù)時代的重點。

　　新技術(shù)的發(fā)展確實令世界發(fā)生了翻天覆地的變化。對于傳統(tǒng)IT廠商來說，他們將新技術(shù)不斷與原有業(yè)務結(jié)合，確保能提供給用戶最新的，最具實踐性的產(chǎn)品和方案。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的發(fā)展也是一個不斷融入新技術(shù)的過程，其核心網(wǎng)絡的變化促使IT廠商不斷結(jié)合虛擬化、云計算等新技術(shù)，以滿足行業(yè)用戶的多樣化需求。