隨著云計算、移動互聯(lián)網、Web2.0等新業(yè)務的興起，傳統(tǒng)的數(shù)據中心已經無法滿足。業(yè)界正掀起新一輪數(shù)據中心建設的高潮，新一代的云計算數(shù)據中心隨之而產生。網絡是云數(shù)據中心的重要組成部分之一，云數(shù)據中心的網絡架構必須具備五大新技術特性：100G以太網技術、浪涌緩存、網絡虛擬化、統(tǒng)一交換、綠色節(jié)能技術。

100G以太網技術

帶寬壓力是云數(shù)據中心網絡的核心問題。在數(shù)據中心，像視頻點播、10G的FCOE、以及高性能計算這樣的高帶寬應用，都需要萬兆以太網接口。最近兩年正值數(shù)據中心高速成長的時期，隨著服務器和接入設備上萬兆以太網的普及，數(shù)據中心的網絡匯聚層和核心層設備對100G以太網的需求越來越強烈。2010 年IEEE正式發(fā)布40G/100G標準，這一標準的正式批準，為100G高速以太網應用，鋪平了發(fā)展之路。100G網絡時代的到來并不僅僅意味著端口、帶寬速度的升級，不只是在數(shù)據傳輸速率上比10G快了10倍，更重要的是由此帶來的功能上的極大增強和豐富。作為新一代的云數(shù)據中心，必將在其匯聚層或核心層采用100G以太網以滿足應用需求，云數(shù)據中心將進入100G時代。

浪涌緩存

浪涌（一般網絡條件下稱為突發(fā)流量，即Burst）表示是瞬間的高速流量。這種情況在互聯(lián)網企業(yè)承載搜索業(yè)務的數(shù)據中心中表現(xiàn)尤為明顯。數(shù)據中心處理一次搜索業(yè)務，一般是由一個服務器發(fā)起，然后通過一系列算法向數(shù)據中心中保存有搜索信息的業(yè)務服務器發(fā)起搜索請求，這些服務器通常有上千臺，然后上千臺服務器幾乎同一時間將搜索結果發(fā)回給發(fā)請求的服務器。這種流量模型是典型的多端口打一口的網絡，在這樣的數(shù)據中心中就會頻繁出現(xiàn)浪涌現(xiàn)象。傳統(tǒng)的數(shù)據中心網絡采用出端口緩存的機制，使得所有數(shù)據流的突發(fā)在出端口處被緩存，緩存的大小即是網絡最大可能的突發(fā)值。

云數(shù)據中心應用的特點要求緩存要大，所以一般云數(shù)據中心的網絡設備必須具備超大緩存（1G以上）。同時不再采用出端口緩存，而采用入端口緩存。入端口緩存結合虛擬輸出隊列（VOQ）技術，在每個入端口的方向配置大容量緩存，在出端口配置較小緩存，使用專用流量管理器件（TM）進行內部流量管理。采用 Credit來控制每個端口入方向的數(shù)據向出端口的突發(fā)，每個出端口向其它端口分配Credit數(shù)量。當出端口在線速向外轉發(fā)數(shù)據時，如果入方向過來的速度較快，在達到或超過出端口設定的突發(fā)門限時，出端口不再為入端口分配Credit，從而使得入端口的數(shù)據緩存在本地的大容量Buffer中，當出端口的排隊下降到門限以下，繼續(xù)向入端口分配Credit，使得緩存的數(shù)據得以繼續(xù)轉發(fā)。

這種浪涌緩存技術能夠自動調節(jié)不同方向的瞬時流量擁塞壓力，是當前云數(shù)據中心網絡的主要應用技術。

網絡虛擬化

傳統(tǒng)的數(shù)據中心網絡架構由于多層結構，安全區(qū)域，安全等級，策略部署，路由控制，VLAN劃分，二層環(huán)路，冗余設計等諸多因素，導致網絡結構比較復雜，使得數(shù)據中心基礎網絡的維護管理難度較高。云數(shù)據中心需要管理的網絡設備會更多，必須引入虛擬化技術進行設備管理。通過虛擬化技術，用戶可以將多臺設備連接，“橫向整合”起來，組成一個“聯(lián)合設備”，并將這些設備看作單一設備進行管理和使用。用戶也可以將一臺設備分割成多個虛擬設備，這些設備之間完全獨立，可以分別管理。這將極大簡化云數(shù)據中心網絡管理。

統(tǒng)一交換

云數(shù)據中心網絡的性能要求超過常規(guī)應用數(shù)據中心，這樣的要求使得網絡平臺構建上性能的考慮區(qū)別于傳統(tǒng)的認識。云數(shù)據中心網絡需要具備“統(tǒng)一交換”的無阻塞全線速交換架構。

線速指的是線路數(shù)據傳送的實際速率能夠達到名義值，比如千兆端口能夠實際吞吐量到千兆。全線速指的是交換機所有端口能夠同時達到線速轉發(fā)，這個能力體現(xiàn)了交換機的性能�！盁o阻塞”全線速指的是交換的任意大小字節(jié)的報文均能夠達到全線速的能力，所有端口都以線速接受偵，并能無延遲地處理。實現(xiàn)無阻塞全線速的架構就是統(tǒng)一交換技術。

傳統(tǒng)數(shù)據中心網絡的交換架構通過Crossbar高性能交換網實現(xiàn)，數(shù)據在Crossbar內部選路是固定的，同一數(shù)據流在內部的運轉路徑通過 HASH算法確定。這樣在特殊情況下，在交換不同階層上仍會發(fā)生阻塞的現(xiàn)象。隨著近年來應用不斷豐富，業(yè)務規(guī)模不斷擴大和實際帶寬消耗迅猛增長，已經出現(xiàn)了傳統(tǒng)交換架構在互聯(lián)網數(shù)據中心難以滿足性能需求的現(xiàn)狀。統(tǒng)一交換架構在系統(tǒng)內部采用動態(tài)選路方式，業(yè)務線卡接收到的數(shù)據報文進行等長切片處理形成定長信元，每個信元加載動態(tài)選路的標準。當出現(xiàn)路徑不可用或網板、線卡故障時，選路信息會動態(tài)改變，由硬件系統(tǒng)自動切換到正常的路徑上。通過統(tǒng)一交換架構真正實現(xiàn)了無阻塞全線速的網絡。

綠色節(jié)能技術

云數(shù)據中心的網絡是數(shù)據中心中能耗的主要組成部分之一，只有通過降低網絡的能耗才能提升云數(shù)據中心的運行效率。云數(shù)據中心網絡必須采用綠色節(jié)能技術，網絡設備消耗的功率是該設備內所有器件消耗功率的總和，選擇低功耗的器件是實現(xiàn)節(jié)能降耗的源頭，其帶來的效果不僅僅是整機功耗簡單累加后的降低，還將降低熱設計的代價。網絡設備的電源系統(tǒng)要采用完備的靈活電源智能管理，自動調節(jié)功率分配。云數(shù)據中心要采用具有綠色節(jié)能認證的網絡設備。

在2013年中國電信、中國移動等企業(yè)的新一輪數(shù)據中心網絡設備集采測試中，網絡設備功耗將作為一項重要的測試指標，能耗過高的網絡設備將出局。未來的云數(shù)據中心必將全部采用低功耗的網絡設備，只有綠色節(jié)能的網絡才是高效的網絡。

網絡部分雖然只占了整體數(shù)據中心的15%左右。但是由于越來越多的工作依賴于網絡，這也促使網絡技術得到了空前的大發(fā)展，使得云數(shù)據中心網絡具有的諸多區(qū)別以往數(shù)據中心的新特性。

因此入端口緩存機制下，各端口的數(shù)據在出端口擁塞時都能在本地緩存，因而緩存容量是與入端口數(shù)成正比的線性關系，這種線性比例的緩存能力，能夠自適應余云計算的不定向浪涌流量，

對于設備商和廣大運營商用戶而言，100G網絡還應該包括IPV6、網絡安全以及網絡虛擬化等全新的技術特征在其中，也就是說，100G作為新一代數(shù)據中心網絡架構的重要環(huán)節(jié)，將在IDC內部掀起一場新的技術革命，更加綠色，更高效率的網絡架構所替代。

IDC網絡內部大量突發(fā)流量，運營商起碼要實現(xiàn)100G的無阻塞交換，并具備大容量的緩存平臺，云化IDC的最終目的是提高設備的利用率和業(yè)務的靈活性，而IDC所具備的這種彈性，可擴展能力都需要借助IDC網絡來實現(xiàn)，而網絡的統(tǒng)一交換包括FCoE、CEE等技術，則是為了更好地支撐異構計算、存儲等資源的整合。

網絡的交換容量和網絡浪涌的吸收容量即是云計算（或大型數(shù)據中心）網絡的性能關注點要同時關注的兩方面。

超線速：如千兆端口能夠吞吐的流量超過一千兆（一般也就超出一點點）這種交換機與標準線速設備對接后容易產生丟包甚至將標準交換機“堵死”，在數(shù)據中心環(huán)境下極少數(shù)情況也允許滿足超線速的組網，知識對交換機有特殊要求。

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