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網(wǎng)絡(luò)之變 數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)概述

2011/07/11

　　虛擬化從根本上改變了企業(yè)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的需求。為了滿足這些變化的需求，很多網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商正在徹底改造他們的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)線，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)的概念。

　　縱貫式客戶端-服務(wù)器應(yīng)用程序架構(gòu)的時代已經(jīng)成為歷史。大多數(shù)企業(yè)應(yīng)用程序包含了多層軟件。服務(wù)器虛擬化的局面將進(jìn)一步復(fù)雜。應(yīng)用程序的各個層次可以以虛擬機(jī)方式在數(shù)據(jù)中心的任何地方存在。很多企業(yè)需要使用新網(wǎng)絡(luò)替代之前從縱貫式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而新網(wǎng)絡(luò)則強(qiáng)調(diào)橫向的高度虛擬化的多層應(yīng)用程序。

　　網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商通過引進(jìn)一種新的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)來響應(yīng)這個趨勢，這種結(jié)構(gòu)能夠保證在服務(wù)器之間實(shí)現(xiàn)高帶寬和低冗余的任意連接。

　　數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)替代過時網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　傳統(tǒng)的三層數(shù)據(jù)中心架構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是為了應(yīng)付服務(wù)客戶端-服務(wù)器應(yīng)用程序的縱貫式大流量，同時使網(wǎng)絡(luò)管理員能夠?qū)α髁苛鬟M(jìn)行管理。工程師在這些架構(gòu)中采用生成樹協(xié)議(STP)來優(yōu)化客戶端到服務(wù)器的路徑和支持連接冗余。

　　STP可以很好地支持客戶端-服務(wù)器應(yīng)用程序及其流量，但是卻只能低效率地支持與分布的應(yīng)用程序架構(gòu)相關(guān)的服務(wù)器到服務(wù)器或橫向通信。服務(wù)器虛擬化將與生成樹和三層架構(gòu)組合到一起。由于虛擬機(jī)可以在數(shù)據(jù)中心中遷移，因此STP在重建高度虛擬化的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)路徑清單時可能最終變成一個近似無限的循環(huán)。

　　數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)

　　網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商正在開發(fā)一種新型數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)，在這個網(wǎng)絡(luò)中，來自任意端口的流量都可以以盡可能少的跳數(shù)到達(dá)任意其它節(jié)點(diǎn)。

　　數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)一般都具備高速端口，用新多路徑替代生成樹，以及簡化的管理和自動化。

　　很多網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商正依賴于各種Ethernet標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)來建立他們的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)。在數(shù)據(jù)中心中，建立服務(wù)之間的真實(shí)任意連接的2個關(guān)鍵Ethernet改進(jìn)是Transparent Interconnection of Lots of Links (TRILL)和 Shortest Path Bridging (SPB)。TRILL是Internet Engineering Task Force (IETF)的一個暫定標(biāo)準(zhǔn)，它使數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)的交換機(jī)廣播它們的連接端口狀態(tài)的2層協(xié)議。同樣地，一個基于TRILL的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)可以使用這個信息來確定將數(shù)據(jù)包傳輸?shù)剿哪康牡氐淖疃搪窂�。SPB被IEEE提議為802.1aq，它與TRILL很類似，但是它是使用現(xiàn)有生成樹協(xié)議來保持向后兼容的。與TRILL不同的是，SPB可以建立在現(xiàn)有的Ethernet芯片上。

　　有些供應(yīng)商在他們的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)中通過第三種方法多機(jī)架鏈路聚集 (M-LAG or MC-LAG)實(shí)現(xiàn)了多路徑。這個功能允許一對交換機(jī)通過互連而同時激活和同時處理流量。M-LAG與STP聯(lián)合部署，把出現(xiàn)的循環(huán)事件轉(zhuǎn)移到STP上。

　　數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)競爭對手分析

　　Alcatel-Lucent的OmniSwitch 10000交換機(jī)是公司的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)策略的核心部分。5 Tbps機(jī)架交換機(jī)目前支持MC-LAG，并計(jì)劃支持SPB。公司的OmniSwitch 6900支持頂級機(jī)架，在一個機(jī)架單元上最多支持64個10 GbE的端口。機(jī)架和頂級機(jī)架交換機(jī)都是計(jì)劃在2011年下半年支持40 GbE上行鏈路端口。Alcatel-Lucent的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)將允許客戶在OmniSwitch 6900上使用40 GbE上行鏈路來創(chuàng)建一組通過MC-LAG實(shí)現(xiàn)任意連接的頂級機(jī)架交換機(jī)。然后這些交換機(jī)會形成一個有OmniSwitch 10000的結(jié)構(gòu)。有趣的是，Alcatel-Lucent是唯一一個使用千兆位交換機(jī)——OmniSwitch 6580E——作為數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)產(chǎn)品系列組成部分的供應(yīng)商。由于有多達(dá)4個10 GbE的上行線路和24或48 Gb的端口，這個固定配置的交換機(jī)可以作為客戶在服務(wù)器購買周期中一種較廉價的替代產(chǎn)品。

　　Avaya Virtual Services Platform (VSP)是基于SPB預(yù)標(biāo)準(zhǔn)的公司擴(kuò)版，雖然在它的在線數(shù)據(jù)手冊中，Avaya承諾在將來發(fā)布的最終SPB中兼容VSP。VSP產(chǎn)品線由一個頂級機(jī)架VSP 7000交換機(jī)和一個VSP 9000機(jī)架組成。Avaya還宣稱在它的VSP 9000中加入Route Switch Processor (RSP)，從而領(lǐng)先于它的競爭對手。RSP是一個專用的高性能網(wǎng)絡(luò)處理單元(NPU)，它不采用燒寫在ASIC芯片的方式，而是可以通過固件進(jìn)行升級。

　　Brocade的虛擬集群交換(VCS)架構(gòu)可以在數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)中自動化交換機(jī)的檢測和配置�；赥RILL規(guī)格，VCS在Fibre Channel存儲網(wǎng)絡(luò)中使用Brocade系列產(chǎn)品，來應(yīng)對數(shù)據(jù)中心帶來的挑戰(zhàn)。VCS目前可以以固定配置形式和支持12到60 10 GbE端口的模式應(yīng)用于單一的生產(chǎn)線VDX 6720。Brocade正計(jì)劃在它的路標(biāo)上實(shí)現(xiàn)更高的容量和基于機(jī)架的VDX交換機(jī)。

　　Cisco System的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)計(jì)劃包含了它的Unified Computing System (UCS)服務(wù)器、防火墻，甚至還有WAN優(yōu)化。在網(wǎng)絡(luò)方面，Cisco的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)計(jì)劃包括通常被稱為TRILL超集的FabricPath。FabricPath支持Cisco Nexus交換機(jī)，可以在數(shù)據(jù)中心內(nèi)實(shí)現(xiàn)低延遲的任意連接。Cisco保證在TRILL標(biāo)準(zhǔn)通過批準(zhǔn)時就馬上提供支持，但是同時表示它的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品將支持FabricPath兼容模式或TRILL兼容模式之一。目前，Cisco交換機(jī)支持的機(jī)架包括從頂級機(jī)架Cisco Nexus 2000 Series Fabric Extenders到大型的Nexus 7000機(jī)架。雖然Cisco是市場上FabricPath的早期支持者，但是供應(yīng)商的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)計(jì)劃一直不斷地變化。據(jù)說，公司正在研究一種代號為Jawbreaker的新數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)架構(gòu)，它將支持一種比FabricPath更加扁平的網(wǎng)絡(luò)。

　　Extreme Network的Open Fabric利用了交換機(jī)供應(yīng)商在早期使用的以40 Gb Ethernet為數(shù)據(jù)中心交換機(jī)提供高速上行鏈路端口。與選擇端和采用一種諸如TRILL的未批準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)不同的是，Extreme目前的設(shè)計(jì)使用M-LAG來解決生成樹問題，并在交換機(jī)之間提供多個活躍連接。Extreme的產(chǎn)品包括頂級機(jī)架Summit X670和最高端的BlackDiamond X8，所有這些產(chǎn)品都擁有40 Gb上行鏈路，并且支持M-LAG。

　　Force10 Networks的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)產(chǎn)品是基于TRILL的。Force10通過將它的z9000頂級機(jī)架交換機(jī)連接在一起來實(shí)現(xiàn)一個分布式核心網(wǎng)絡(luò)解決方案。z9000實(shí)際上是一臺具有32個端口的40 GbE交換機(jī)。

　　為了將10 GbE服務(wù)器連接到z9000上，我們需要使用一個4端口的多芯軟光纜將一個QSFP+端口拆分成4個10 GbE端口。這使z9000擴(kuò)展到2 RU成形因數(shù)的128個服務(wù)器端口。對于尋求更高性能的企業(yè)而言，F(xiàn)orce10還提供了z9512機(jī)架設(shè)備，它具有4個端口100 GbE接口卡，提供了8個端口的40 GbE，40個端口10 GbE兩種選擇。通過將TRILL作為這個核心交換機(jī)的發(fā)展方向，z9512可能會提高數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)市場的帶寬水平。

　　Juniper Networks的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)，即所謂的QFabric，是邏輯交換機(jī)使用的一組產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品，Juniper在物理上對控制和數(shù)據(jù)方面進(jìn)行分離。頂級機(jī)架QFX3500交換機(jī)就像是管理界面的線卡。Juniper在這些QFabric交換機(jī)和一臺中央中間設(shè)備QF/Interconnect之間使用專用光纖連接。最后，QF/Director則作為這個解決方案的一個編外超級引擎。 Juniper聲稱QFabric解決方案將數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)扁平化為單層網(wǎng)絡(luò)，將結(jié)構(gòu)管理不再復(fù)雜。雖然QFX3500交換機(jī)已經(jīng)發(fā)布，但是Juniper只會在2011年下半年才會發(fā)布架構(gòu)的其他元素。

　　創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)：互操作性不足

　　雖然有些網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商一直宣稱在他們的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)架構(gòu)中使用開放標(biāo)準(zhǔn)，但他們的最初產(chǎn)品是基于未批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，并且需要與此匹配的環(huán)境。大多數(shù)供應(yīng)商已經(jīng)承諾在他們的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)兼容性，但他們都承認(rèn)這些兼容模式無法在它們的升級版本中高效運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)管理員將不得不權(quán)衡供應(yīng)商解決方案與它所帶來的供應(yīng)商產(chǎn)品“入侵”問題。

　　“數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)對于網(wǎng)絡(luò)而言是一個顯著地變化，而且企業(yè)必須在作出決定之前做好功課，評估大量的供應(yīng)商產(chǎn)品”，Yankee Group的高級副總裁和著名研究員Kerravala說道：“仍使用現(xiàn)在用的網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商可能不是最好的選擇�！�

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