近日VMware、甲骨文紛紛收購網絡虛擬化廠商的消息不得不令人對于數據中心網絡的走向產生好奇,那么主流網絡設備廠商在云計算和虛擬化火熱的時代又采取了什么舉動呢?
美國高科技產品領域營銷大師杰弗里·摩爾在《跨域裂谷》一書中提出高科技產品生命周期的5個階段:創新者、早期接受者、早期主流、晚期主流和落后者。
在早期接受者和早期主流之間存在一個裂縫,稱之為技術接受生命周期的裂谷。如果無法跨越裂谷,業務或產品將失去市場機會而被淘汰。一旦跨越裂谷,市場的發展就像龍卷風一樣快速蔓延,從而形成主流。
云計算網絡架構的裂谷期
同樣,裂谷理論也適用于當前數據中心的發展。
IETF ARMD工作組聯合主席、華為企業網絡產品線高級系統架構師 Linda Dunbar曾對外表示,“當前數據中心正由網絡整合向網絡虛擬化、云計算轉型,面臨著標準未成熟、網絡整體架構難確定,以及網絡設備性能不足等挑戰,數據中心正處于技術創新和急劇變化的裂谷期。”
Linda的發言不難理解,因為,新一代數據中心是一個高密度、大容量的網絡應用場合,對網絡的帶寬、端口密度、安全防護和管理維護等方面都提出了嚴峻的考驗。如基于云計算應用的數據中心流量模型再也不像傳統數據中心只是有簡單的匯聚型流量,相對固定的交互流量,而是呈現高度的不定向突發性,傳統城域網交換機的性能難以滿足;再如數據中心設備高密度擺放,傳統城域網交換機的左右風道設計不能滿足綠色節能的要求等。
新的應用趨勢要求新一代數據中心的網絡應具有統一交換、高密度萬兆端口、40GE/100GE接口支持能力、虛擬化能力、綠色節能等特點。
而新一代數據中心網絡的演進過程也正處于數據中心的裂谷期。
·裂谷一:標準化進行中
數據中心的大部分新技術當前都處于標準化的進程中,還有待成熟,過早地采用這些還未成熟的新技術會存在網絡不穩定的風險。
比如TRILL的主體框架雖然已經標準化,但OAM、多租戶可擴展性等內容還在完善中。Openflow/OpenStack/SDN等技術現在還比較稚嫩,和設備的適配上也不完美,雖然有的設備廠商已支持該協議,但也遭到質疑之聲。許多廠商認為不應就技術論技術,重要的是符合用戶需求。
·裂谷二:網絡整體架構的挑戰
網絡上承載的IT系統和云應用的快速變化,對網絡架構的整體問題提出了挑戰。
我們了解數據中心各部件的生命周期中,IT系統,包括服務器和應用更新換代頻繁,生命周期為3個月-3年內,網絡的生命周期為5-8年。變化頻繁的IT系統和相對固定的CT網絡的矛盾,給網絡帶來新的問題。網絡的基礎架構既不能過早采用新技術,面臨投資浪費的風險。也不能對網絡頻繁升級,從而影響上層應用的可靠性以及高質量的業務體驗。
·裂谷三:網絡設備需要跨帶發展
現在相當多的數據中心出口帶寬已達到10GE以上,且還在以每年50%-400%的速度增長。據IDC分析,10GE服務器在2012年成為主流,40GE和100GE服務器也將在未來5年逐步商用。當前的網絡設備須跨代發展滿足云時代的網絡需求。
未來5年的核心交換機以CLOS動態路由交換為主,線卡單板以具有復雜業務處理能力的PP芯片為主,提供高密度的10GE/40GE線速轉發和業務處理,少量100GE上行接口為主。背板鏈路以10G起步,未來可演進到25Gbps,每線卡槽位的帶寬是1T-4T為主,目前最大能力48-96*10GE線速轉發,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。
如果真要滿足未來數據中心對網絡設備基礎容量的要求,業界勢必將掀起一輪設備換代的高潮。
云計算網絡架構發展思路
面對云計算的新變化和新趨勢,許多廠商紛紛提出思路和方案。
比較典型的有兩個,一是把網絡看做一臺完整設備,即一個核心和多個拉遠的線卡,提供高性能、完全的流量負載均衡、真正集中管理控制的網絡平臺。
思科云享架構ClouldVerse的統一數據中心部分強調集合IT服務設計、操作和交付的整體解決方案。目標是滿足數據中心整合與虛擬化、應用或基礎設施服務、大數據和私有云計算的需求。通過FCoE、DCB、Fabricpath、OTV、VPC等技術來實現融合、可擴展性和智能的特性。并將計算、網絡、虛擬化和存儲訪問與集成管理能力統一起來,支持移動工作負載、優化資源擴展和簡化操作。同時,通過管理的系列產品簡化和自動化開發IT架構和服務,統一管理覆蓋應用、計算、網絡、存儲和安全。
H3C致力于利用智能彈性架構將多臺設備虛擬成邏輯的單設備,消除復雜的二層協議,將鏈路的主備模式變為效率更高的負載均衡模式,以期望提升網絡性能。
但這也許是最新實現由于技術問題無法克服,不得不退而求其次,放棄理想平臺的部分思路。
另一個是重新定義網絡轉發架構,并完全開放網絡的能力。
Juniper正在開發支持OpenFlow的設備,它倡導的共享數據中心網絡從本質上意味著,智能地(而且在很多情況下同時是動態地)劃分基礎設施,以支持多種多樣的應用和用戶組,并以最高的敏捷性互連大量資源池。在很多情況下,這涉及到強大的、允許在一個物理實體(如交換機、路由器、專用設備等)上執行多種邏輯操作的虛擬化技術。
并自動化獲取管理、運行及應用任務執行時涉及的關鍵步驟,以及獲取將任務執行嵌入到某些軟件(用以提高數據中心整體運行的智能性)中所涉及的關鍵步驟。這些任務包括:同步多個完全不同組件的配置;在各種不同的條件下啟動和停止關鍵操作;在管理員關注的維度上對操作進行診斷或分析。
H3C通過802.1QbgVEPA技術,完成虛擬機接入網絡的感知及策略聯動。并通過API接口提供給第三方云計算運營平臺調用與交付,實現對數據中心資源的調度、管理、控制。
由于OpenFlow新市場有三種不同類型的供應商構成——交換機、控制器和應用程序供應商。設備支持Openflow并不是很難的事情,關鍵是設備廠商只要支持Openflow就可以對接在一起了嗎,還是個疑問。
理想的云計算網絡架構應是一個無阻塞、可自愈即插即用的黑盒網絡平臺,可持續演進,并提供開放的網絡業務。
盡管數據中心級的核心交換機在業務和技術上取得了不少的突破,但目前還存在不少的缺憾,比如有限的網絡擴展能力、網絡虛擬化和應用虛擬化的分離、網絡行為開放有限等。
為了解決上文中提到的這些問題,華為在2012年的Interop展會上,首次向業界透露了其面向云計算數據中心的架構Cloud Fabric。2012年6月6日,在北京全面展示了其Cloud Fabric的主要特征。
華為Cloud Fabric的理念是實現數據中心網絡彈性擴展,簡單易用和靈活開放的核心價值。即核心層聚焦在高效轉發,實現更大容量;接入層智能型,能夠感知業務的遷移、變化、部署,同時以網絡虛擬化為映射,支撐業務靈活部署;通過獨立的網絡控制器將網絡的業務能力對上進行開放,能夠實現快速響應上層的業務變化。
2012年,業界第一流的數據中心級核心交換機每槽位交換容量大約是480G/slot,原因是前面板的容量正好可以支持48×10GE。如果希望這個產品能有5到10年以上的生命周期,那么至少要能支持8倍的帶寬升級,即4T/slot以上。華為CloudEngine系列交換機提供了高達360T的無阻塞交換網絡,滿足從GE/10GE到40GE/100GE的4代服務器演進需求。
虛擬化方面,華為CloudEngine系列交換機在支持帶內協議的同時也關注通過帶外的業務網管接口,驅動網絡虛擬化對應用變化的緊耦合,通過復合型的技術手段來實現端到端的虛擬化適配。
通過4家主流網絡設備供應商所倡導的云計算數據中心網絡理念我們不難看出,在向云基礎設施架構演進的過程中,主流網絡設備廠商的數據中心級核心交換機基本具備如下特點:較高的可擴展性,包括高速擴展的數據中心、對虛擬機遷移的支持、更靈活的網絡架構擴展。網絡設備的自身虛擬化能力:簡化網絡拓撲,降低網絡運維的復雜性;交換機資源共享,靈活調配;和虛擬機進行網絡匹配,實現虛擬機感知。多業務支持和網絡融合,比如多租戶、移動IP、VPN 等,防火墻、網絡分析、負載均衡設備等業務的集成,和對傳統的FC網絡&HPC網絡進行融合。
在這個過程中,企業可以從提升效率和生產力、降低復雜程度、投資的經濟效益等業務驅動的角度,綜合考慮容量、性能、安全、管理、能耗、兼容性與開放等每一個方面的具體實施和部署。
有的廠商已經成功跨越了裂谷,有的廠商正在尋找跨越裂谷的支點。不可否認,云時代下的網絡設備跨代發展正在進行中!
軟件定義的網絡是未來嗎?Openflow能否代表SDN?尚未可知。