數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡特征- IT網(wǎng)絡運維

2020-05-05 18:33 作者：艾銻無限 瀏覽量：

 對于我們IT網(wǎng)絡運維來說，新一代云計算數(shù)據(jù)中心是一個高密度，大容量的網(wǎng)絡應用場合，所以對網(wǎng)絡的帶寬、端口密度、安全防護、管理等各方面都提出了嚴峻的考驗。比如基于云計算應用的數(shù)據(jù)中心流量再也不像傳統(tǒng)數(shù)據(jù)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(xiàn)高度的不定向突發(fā)性，傳統(tǒng)城域網(wǎng)交換機的性能難以滿足；比如數(shù)據(jù)中心設備高密度擺放，傳統(tǒng)城域網(wǎng)交換機橫插板的左右風道設計因此不能滿足綠色節(jié)能的要求等等。作為我們網(wǎng)絡運維必須了解這些新的架構。新的應用趨勢要求新一代數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡應具有如下關鍵特征。
 
統(tǒng)一交換

新一代云計算數(shù)據(jù)中心將存在計算網(wǎng)、存儲網(wǎng)、業(yè)務網(wǎng)三張網(wǎng)，如果按原來建網(wǎng)方式，將可能會建設三張采用Infiniband、Fiber Chanel、Ethernet不同技術的網(wǎng)絡，其不僅大大增加建設與維護成本，而且技術異構的網(wǎng)絡將無法實現(xiàn)統(tǒng)一的虛擬化，從而難以實現(xiàn)真正意義上的云計算。幸運的是，隨著以太網(wǎng)技術的發(fā)展以及整個產業(yè)鏈的成熟，Ethernet已經(jīng)可以取代甚至超越Infiniband、Fiber Chanel網(wǎng)絡，我們可以采用基于Ethernet的統(tǒng)一交換網(wǎng)來建設新一代數(shù)據(jù)中心，從而構建真正的云計算平臺。


 

萬兆端口密度

從服務器數(shù)量上看，數(shù)據(jù)中心呈現(xiàn)一個明顯的發(fā)展規(guī)律———萬臺服務器規(guī)模的數(shù)據(jù)中心將是發(fā)展主流。同時，隨著單臺服務器集成的計算核數(shù)量的增長，其消耗的帶寬也同步增長，而10GE網(wǎng)卡采的硬件加速技術(TCP offload, iSCSI offload, RDMA acceleration)使服務器的吞吐能力接近線速。Gartner及Dell’Oro預測2006－2010年10GE交換端口的年增長率超過100％。


以一個10000臺服務器的數(shù)據(jù)中心計算，按1：4的收斂比，其至少需要250個萬兆匯聚端口，連接安全防護等其它設備的端口，至少需要300個萬兆端口，而且絕大多數(shù)都需要線速端口。如果再考慮到IP存儲設備所需要的萬兆端口數(shù)量，那么所需的萬兆端口數(shù)還將增加一倍。

40G/100G接口支持能力

現(xiàn)在相當多的數(shù)據(jù)中心出口帶寬已達到100G以上，并且還在以每年50%-400%的速度增長。如果采用傳統(tǒng)的10G接口，則要用16-40個端口捆綁才能滿足未來一至兩年的需求。采用如此多的端口進行捆綁不僅消耗了大量寶貴的光纖資源，而且大大增加了管理維護的工作量。隨著40G/100G標準的最終定稿，可以預見一場40G/100G接口的普及風暴很快就會到來。



虛擬化能力

云計算不僅僅需要服務器與存儲實現(xiàn)虛擬化，網(wǎng)絡同樣需要與時俱進，能實現(xiàn)虛擬化。虛擬化的網(wǎng)絡不僅可以實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的動態(tài)調配，在線擴充，簡化網(wǎng)絡配置與管理，而且可以大大提高數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的可靠性。



突發(fā)流量吸收能力

由于不同時刻各服務器上分布的應用都是動態(tài)調配的，而且服務器與服務器之間自動交互的頻繁度也將比現(xiàn)在獨立的應用時要高得多，所以云計算環(huán)境下的流量特征將比現(xiàn)在的多媒體流量環(huán)境下更為復雜、更難預測，突發(fā)性也將更明顯。所以云計算數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡必須選用專門的數(shù)據(jù)中心級交換機來架構。與傳統(tǒng)的城域網(wǎng)交換機相比，數(shù)據(jù)中心交換機有幾個突出優(yōu)點，從而能滿足云計算數(shù)據(jù)中心這種嚴酷的環(huán)境。

　（1）完全無阻塞交換網(wǎng)：數(shù)據(jù)中心級交換機采用CLOS交換網(wǎng)，這是一種完全無阻塞交換架構，從而保證在任何流量特征的環(huán)境下，交換網(wǎng)都是可以實現(xiàn)無阻塞交換。

　（2）分布式大緩存：云計算環(huán)境下，機機交互的頻率大大增加，從而使得瞬間多端口向一端口轉發(fā)的機率也大大增加，流量的突發(fā)性非常嚴重。傳統(tǒng)的城域網(wǎng)交換機一般僅在出端口方向裝配有很小的緩存，通常每板只有32-64M，緩存時間只有10-20mS左右。遇到多端口向單一端口轉發(fā)流量時，一個端口本來就很小的緩存還要應對多端口的流量沖擊，迅速就發(fā)生緩存擁塞丟包。而丟包后，將會引起應用層的重傳，從而進一步導致更嚴重的網(wǎng)絡擁塞。數(shù)據(jù)中心級交換機采用入端口分布式大緩存的革新架構，其平均每個10G端口的入緩存可達256M，GE端口的緩存達20M，從而保證在任何流量模型情況下，端口緩存時間最大均可達到200mS以上，為云計算的應用提供了一個扎實的網(wǎng)絡基礎。



IPv4/IPv6支持能力

隨著越來越多的終端設備接入網(wǎng)絡，網(wǎng)絡IPv4地址已將消耗殆盡，從IPv4向IPv6的全面演進已迫在眉睫。作為新一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡，支持IPv4/IPv6的雙棧接入也是必然的要求，并且要求對IPv4/IPv6均要能提供線速的轉發(fā)能力，高性能、靈活地實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡互訪。
 
綠色節(jié)能


數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為耗能大戶，如何才能建設一個綠色節(jié)能的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為關注的重點。數(shù)據(jù)中心的節(jié)能是一個系統(tǒng)工程，IT設備功耗占總體能耗的31%左右，而空調、冷風機等的能耗占了40%左右。所以不僅IT設備本身的功耗，而且IT設備對空調、冷風機的功耗影響也是需要關注的重點。

根據(jù)TIA-942標準及業(yè)內實踐來看，采用下送風專用機柜，背對背方式排列，冷風在機柜底部前邊進風，進入數(shù)據(jù)設備后熱風在數(shù)據(jù)機柜后側排出，與上送風形式相比空調風機耗電量節(jié)省30%。所以綠色數(shù)據(jù)中心設備都要求是豎插槽，后端下進風，上端前出風的設備，以滿足數(shù)據(jù)中心整體布局要要求。
 
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