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網絡之變 數(shù)據中心結構概述

2011/07/11

　　虛擬化從根本上改變了企業(yè)數(shù)據中心網絡架構的需求。為了滿足這些變化的需求，很多網絡供應商正在徹底改造他們的數(shù)據中心網絡生產線，強調數(shù)據中心結構的概念。

　　縱貫式客戶端-服務器應用程序架構的時代已經成為歷史。大多數(shù)企業(yè)應用程序包含了多層軟件。服務器虛擬化的局面將進一步復雜。應用程序的各個層次可以以虛擬機方式在數(shù)據中心的任何地方存在。很多企業(yè)需要使用新網絡替代之前從縱貫式的網絡結構，而新網絡則強調橫向的高度虛擬化的多層應用程序。

　　網絡供應商通過引進一種新的數(shù)據中心結構來響應這個趨勢，這種結構能夠保證在服務器之間實現(xiàn)高帶寬和低冗余的任意連接。

　　數(shù)據中心結構替代過時網絡架構

　　傳統(tǒng)的三層數(shù)據中心架構結構的設計是為了應付服務客戶端-服務器應用程序的縱貫式大流量，同時使網絡管理員能夠對流量流進行管理。工程師在這些架構中采用生成樹協(xié)議(STP)來優(yōu)化客戶端到服務器的路徑和支持連接冗余。

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

　　數(shù)據中心結構的基礎

　　網絡供應商正在開發(fā)一種新型數(shù)據中心結構，在這個網絡中，來自任意端口的流量都可以以盡可能少的跳數(shù)到達任意其它節(jié)點。

　　數(shù)據中心結構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。

　　很多網絡供應商正依賴于各種Ethernet標準的改進來建立他們的數(shù)據中心結構。在數(shù)據中心中，建立服務之間的真實任意連接的2個關鍵Ethernet改進是Transparent Interconnection of Lots of Links (TRILL)和 Shortest Path Bridging (SPB)。TRILL是Internet Engineering Task Force (IETF)的一個暫定標準，它使數(shù)據中心結構的交換機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)據中心結構可以使用這個信息來確定將數(shù)據包傳輸?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。

　　有些供應商在他們的數(shù)據中心結構中通過第三種方法多機架鏈路聚集 (M-LAG or MC-LAG)實現(xiàn)了多路徑。這個功能允許一對交換機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)事件轉移到STP上。

　　數(shù)據中心結構競爭對手分析

　　Alcatel-Lucent的OmniSwitch 10000交換機是公司的數(shù)據中心結構策略的核心部分。5 Tbps機架交換機目前支持MC-LAG，并計劃支持SPB。公司的OmniSwitch 6900支持頂級機架，在一個機架單元上最多支持64個10 GbE的端口。機架和頂級機架交換機都是計劃在2011年下半年支持40 GbE上行鏈路端口。Alcatel-Lucent的數(shù)據中心架構將允許客戶在OmniSwitch 6900上使用40 GbE上行鏈路來創(chuàng)建一組通過MC-LAG實現(xiàn)任意連接的頂級機架交換機。然后這些交換機會形成一個有OmniSwitch 10000的結構。有趣的是，Alcatel-Lucent是唯一一個使用千兆位交換機——OmniSwitch 6580E——作為數(shù)據中心結構產品系列組成部分的供應商。由于有多達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可以作為客戶在服務器購買周期中一種較廉價的替代產品。

　　Avaya Virtual Services Platform (VSP)是基于SPB預標準的公司擴版，雖然在它的在線數(shù)據手冊中，Avaya承諾在將來發(fā)布的最終SPB中兼容VSP。VSP產品線由一個頂級機架VSP 7000交換機和一個VSP 9000機架組成。Avaya還宣稱在它的VSP 9000中加入Route Switch Processor (RSP)，從而領先于它的競爭對手。RSP是一個專用的高性能網絡處理單元(NPU)，它不采用燒寫在ASIC芯片的方式，而是可以通過固件進行升級。

　　Brocade的虛擬集群交換(VCS)架構可以在數(shù)據中心結構中自動化交換機的檢測和配置�；赥RILL規(guī)格，VCS在Fibre Channel存儲網絡中使用Brocade系列產品，來應對數(shù)據中心帶來的挑戰(zhàn)。VCS目前可以以固定配置形式和支持12到60 10 GbE端口的模式應用于單一的生產線VDX 6720。Brocade正計劃在它的路標上實現(xiàn)更高的容量和基于機架的VDX交換機。

　　Cisco System的數(shù)據中心結構計劃包含了它的Unified Computing System (UCS)服務器、防火墻，甚至還有WAN優(yōu)化。在網絡方面，Cisco的數(shù)據中心結構計劃包括通常被稱為TRILL超集的FabricPath。FabricPath支持Cisco Nexus交換機，可以在數(shù)據中心內實現(xiàn)低延遲的任意連接。Cisco保證在TRILL標準通過批準時就馬上提供支持，但是同時表示它的數(shù)據中心網絡產品將支持FabricPath兼容模式或TRILL兼容模式之一。目前，Cisco交換機支持的機架包括從頂級機架Cisco Nexus 2000 Series Fabric Extenders到大型的Nexus 7000機架。雖然Cisco是市場上FabricPath的早期支持者，但是供應商的數(shù)據中心結構計劃一直不斷地變化。據說，公司正在研究一種代號為Jawbreaker的新數(shù)據中心結構架構，它將支持一種比FabricPath更加扁平的網絡。

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

　　Force10 Networks的數(shù)據中心結構產品是基于TRILL的。Force10通過將它的z9000頂級機架交換機連接在一起來實現(xiàn)一個分布式核心網絡解決方案。z9000實際上是一臺具有32個端口的40 GbE交換機。

　　為了將10 GbE服務器連接到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擴展到2 RU成形因數(shù)的128個服務器端口。對于尋求更高性能的企業(yè)而言，F(xiàn)orce10還提供了z9512機架設備，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的發(fā)展方向，z9512可能會提高數(shù)據中心結構市場的帶寬水平。

　　Juniper Networks的數(shù)據中心結構，即所謂的QFabric，是邏輯交換機使用的一組產品。為了實現(xiàn)產品，Juniper在物理上對控制和數(shù)據方面進行分離。頂級機架QFX3500交換機就像是管理界面的線卡。Juniper在這些QFabric交換機和一臺中央中間設備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)據中心網絡扁平化為單層網絡，將結構管理不再復雜。雖然QFX3500交換機已經發(fā)布，但是Juniper只會在2011年下半年才會發(fā)布架構的其他元素。

　　創(chuàng)建數(shù)據中心結構：互操作性不足

　　雖然有些網絡供應商一直宣稱在他們的數(shù)據中心結構架構中使用開放標準，但他們的最初產品是基于未批準的標準，并且需要與此匹配的環(huán)境。大多數(shù)供應商已經承諾在他們的數(shù)據中心結構產品中實現(xiàn)標準兼容性，但他們都承認這些兼容模式無法在它們的升級版本中高效運行。網絡管理員將不得不權衡供應商解決方案與它所帶來的供應商產品“入侵”問題。

　　“數(shù)據中心結構對于網絡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，評估大量的供應商產品”，Yankee Group的高級副總裁和著名研究員Kerravala說道：“仍使用現(xiàn)在用的網絡供應商可能不是最好的選擇�！�

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