【IT168 资讯】数据中心正处在新一轮技术变革的中心地带。很长时间以来，云计算等新技术就已经开始配合相应的数据处理、存储以及软件系统，逐渐丰富了传统数据中心的应用，这也对网络提出了更高的要求。当今的公司都在规划其网络革新的方式，重点的考量因素就是如何通过网络在今后几年中建立自己的竞争优势。

　　新的环境产生了新的市场需求。新技术使人们有可能迅速实现计算和存储虚拟，集中基础架构，扩展运营。与此同时，企业和消费者要求通过任何设备、任何地点实现更多、更丰富和更快的内容与服务交付。从目前的技术发展来看，云计算和虚拟化等技术手段可以满足这些新的功能和需求，但这一切只有当数据中心克服传统网络设计中所存在的不足之后才能实现。

　　大多数网络管理者都会发现，在自己企业的数据中心网络中面临以下这些应用挑战。

　　新架构挑战：传统网络应用模式可以对通信服务器和客户端之间的应用流量进行限制，却无法进行扩展以满足更大量的用户需求。今天以服务为导向的网络架构可以通过多个专用服务器拓展流量，从而对网络产生新的要求。

　　新内容挑战：现在，从培训课程到电话沟通，所有一切都已实现数字化，移动化的内容与储存日益丰富，且迅猛增长。每一项创新或性能改善都会造成更大的网络需求。

　　新终端挑战：便携式客户终端和无线客户终端呈爆炸式发展，加上所有服务器和存储基础架构都需要适应这些客户终端，造成网络流量不断增多，网络连接日益复杂。

　　尽管我们为了试图跨越这些问题而进行了大量的努力，但是很多情况下只是暂时延缓了问题，同时也可能进一步增加了网络复杂性。如果我们还是一味地通过购买交换资源、无计划地整合核心层来解决问题，将会留下更多后遗症。

　　目前很多网络在最初设计时，只用于满足老一代交换机、路由器以及客户端服务器应用需求。但是，今天的网络已不再围绕这些因素设计。在理想情况下，一个物力集中、逻辑分块的网络将构成一个单一的“逻辑”交换中心，在充分实现物理冗余的同时，实现整个数据中心内各种网络流量的任意传导。

　　尽管目前只有极少的数据中心网络能实现这一理想的模式，但大部分数据中心可以通过简化网络结构，实现数据中心的整合。借助新技术，网络架构者们可以减少交换层，减少互联次数，巩固安全基础架构，规范操作系统，实现网络操作自动化，从而降低网络复杂性及总体拥有成本。

　　除了减少部署及管理成本外，未来网络还需要进一步提升网络性能。通过每一个交换机或设备的数据包会增加数据路径的延迟，因此如果能消除交换层将会减少端到端延迟。对于打算从新型计算、存储和软件技术中获益的组织，费用和性能等方面的改进将迅速成为关注的焦点。从长期运营改善方面来看，数据中心及其业务将在更快、更简单、更灵活并且更便宜的基础上快速发展。

　　放眼未来，数据中心网络必将更有利于集中计算和存储资源，实现更有效的负载平衡以及更佳的利用率。它能够简化企业的业务交付流程，减少企业推出新服务或进行业务改进所需的时间。可以说，用户迫切需要的是那些能够以更低的成本在更短的时间提供更高质量服务的网络。

　　在越来越大的数据压力和流量压力下，很多互联网企业的代表，诸如搜狐、淘宝等企业已经纷纷开始兴建下一代数据中心，并希望通过提供更快速、更稳定、更人性化的网络和服务来满足用户的需求。在本次专题中，我们将通过汇集技术与研发人员的观点，讲述如何通过实现高可靠性、绿色环保以及弹性架构等构建适合下一代数据中心应用的高性能网络。

　　如何定义下一代数据中心网络

　　随着企业数据中心不断发展，数据中心网络正在变得过于复杂、昂贵和低效。传统的数据中心网络架构需要借助过多的交换层才能解决性能低下和平台密度低下等问题。用户和应用数量的增长通常会导致"孤立"设备的增加，同时也为连接性和安全性带来了挑战。此外，前期购置成本、机柜空间、功耗和管理成本的持续上升，也大幅度加剧了保持数据中心正常运行的总体复杂性。

　　通过记者的调查发现，目前业内对新一代数据中心的主要需求体现在以下方面：首先，现有的数据中心基本上是基于比较低的标准进行建设的，这跟过去标准制定偏低有一定关系；其次，原来企业往往把数据中心建设工作看成是一个多种计算设备的集成工程，新一代数据中心则是把数据中心建设看成一个系统工程，是同时要综合考虑机电设施建设的系统工程。因此对新一代数据中心网络来说，我们将主要关注它是否能够提供更加稳定、快捷的数据传递能力，是否有一个足够强壮的供电系统、制冷系统以及动态资源分配系统，是否真正的节能、环保，能否满足IT高可用性、高性能、高灵活性要求。

　　此外，带宽保障方面也是衡量下一代网络改造的重要方面。以太网技术发展是以10倍速方式跃阶的，当前的千兆接入、万兆骨干已经是普遍构建的网络架构，随着成本的持续下降，万兆技术也开始从网络的核心，推进到网络边缘，推进到服务器、存储设备上。研究下一代以太网标准的HSSG技术工作组正在制定一个包含40Gbps和100Gbps速度的单一标准IEEE802.3ba，并将在2010年确定。40Gbps主要面向服务器，而100Gbps则面向网络汇聚和骨干。每种速度将提供一组物理接口：40Gbps将有1米交换机背板链路、10米铜缆链路和100米多模光纤链路标准；100Gbps将有10米铜缆链路、100米多模光纤链路和10公里、40公里单模光纤链路标准。基于面向40G/100G下一代超高带宽的发展理念，H3C公司在不久前推出了新一代数据中心级核心交换机S12500，其在架构设计上充分考虑了对40G/100G的兼容，架构上设计当前每槽位可达到80G线速带宽，支持8个10G接口；后续每槽位可达到200G线速带宽，可支持四个40G接口或者两个100G接口。在802.3ba标准发布后，系统能够通过技术平滑升级过度到超高速网络环境，并保持对传统千兆、万兆的兼容性。

　　实现对新一代数据中心的重新定义是当前企业用户和网络厂商共同的目标，因此新的技术和新的产品被广泛地应用于企业数据中心下一步升级和建设的规划之中。为此，业界的主流网络设备供应商都推出了自己的最新解决方案，以满足企业用户对下一代网络的应用需求。

　　今年4月，H3C公司正式对外发布了基于统一交换架构的新一代数据中心解决方案，与此同时，H3C推出了国内首款基于100G平台的数据中心级核心交换机S12500，以及全系列数据中心级设备。S12500系列数据中心级核心交换机最大的特点在于体系架构的突破与创新，依托创新的交换矩阵与路由引擎相分离的多级多平面CLOS交换架构，S12500是国内第一款100G平台交换机，并且未来支持40G、100G以太网技术。

　　而在JuniperNetworks的数据中心基础架构解决方案，也通过采用创新架构的高性能产品，提供了企业下一代数据中心网络所需的机动性和灵活性，能够大幅降低网络的总体拥有成本。Juniper的解决方案利用高可扩展的MX系列以太网业务路由器和EX系列以太网交换机，将多个核心及分配交换层整合到一个高性能的安全核心网络中，将多个交换层进行融合，实现了精简的网络设计。这种方法能够简化网络架构并提高运行效率，从而创建适应多类媒体的数据中心网络。新的方法对所有关键的网络基础架构组件均实施了虚拟化，允许综合考虑技术和业务因素来部署并管理安全性、负载均衡及应用加速等功能。

　　此外，在思科和Force10等公司所推出的最新数据中心网络解决方案中，也同样强调了网络产品的高可靠性、节能环保以及通过弹性架构简化网络层次等因素。

　　其实一直以来，高端产品都是网络厂商竞相发力的重要领域，在某种意义上来讲，在高端产品上是否占据优势，意味着厂商的实力与地位如何。那么在下一代网络应用领域，各厂商在进行高端产品的研发时，都将面临那些挑战呢？H3C高端交换机产品线总架构师李宝红认为，从技术和研发的角度以及H3C的经验来看，网络设备供应商在推出高端网络产品时，将面对很多困难：

　　第一，要对互联网、数据中心发展趋势以及技术发展趋势有个比较全面的把握，对用户需求有深入的理解和积累，这样做出来的产品才会有针对性；

　　第二，随着下一代互联网的发展，带宽需求的年增长率达到50%-70%，如何应对这种流量的快速增长，如何构建一种超大容量、高扩展性、高弹性的统一交换架构是一个很大挑战。同时，为了实现高性能、全分布式业务处理，高端网络产品必须配备具有丰富业务特性的高性能包处理器或网络处理器，因此如何与业界领先的芯片公司进行战略合作，共同定义和开发芯片，这也是提供差异化优势和产品成功的一个关键点；

　　第三，当系统复杂度达到一定程度的时候，对硬件设计也有很大的挑战。以H3C公司的S12500交换机为例，系统中一块插板要支持32个万兆端口，或者8个线速万兆端口，还有后续支持40G、100G等更大带宽要求的单板，这种高速、高复杂度、高功耗的硬件设计工作，对设备商来说，无论是硬件设计的稳定性、可靠性，还是生产制造的质量保证都是一个很大的挑战；

　　第四，是软件技术开发和管理方面的挑战。现在H3C的所有产品都基于Comware软件平台，这种单一操作系统平台对用户来说，可以最大程度的保证系统使用的延续性和一致性。到目前为止，Comware软件平台代码量已经达到了1000万，这么大的代码量，没有一个很高效、很规范的开发流程管理是不可想象的，要把1000万的代码融在一起，而且很稳定、很可靠的工作，难度是相当大的。

　　针对以上挑战，H3C公司在其产品的研发过程中，采用了严格的IPD流程控制模式。H3C高端交换机产品线总架构师李宝红告诉记者："H3C公司将产品研发划分成概念阶段、计划阶段、开发阶段、验证阶段、发布阶段以及生命周期阶段等6个部分，只有当前一个阶段的任务完成并且通过评审后才能进入下一个阶段。需要指出的是，在生命周期阶段中，H3C所要求的比一般性产品高了很多，一般性产品往往是一个产品卖给用户之后基本上功能就确定了，但S12500这个产品是定位在最高端的核心交换机，因此H3C对用户的承诺是具备持续提供业务扩展能力的，保证用户在5-10年的应用周期内都能够满足他的业务需要。这就要求H3C公司在整个生命周期阶段持续地为S12500推出新的版本、提供新的板卡、增加新的业务特性，从而保护用户的投资。"

　　业内专家认为，高端网络产品的推出不仅是企业综合研发实力和前沿技术能力提升的直接表现，同时也是对公司市场支撑能力的一种考验。H3C公司S12500产品的推出，体现了H3C公司在研发水平和实力方面，已经向业界少数一流领先厂商看齐，而且在部分技术领域上处于业界的领先地位。

　　随着当前数据中心系统架构的不断发展，密集的业务需求，要求数据中心交换网络成为高性能、融合业务统一交换的基础平台，满足数据中心规模的不断发展。我们相信，在下一代数据中心网络核心平台上，将不断熔炼新的技术与标准，满足数据中心的不断发展要求。

　　什么是IPD流程控制？

　　IPD(IntegratedProductDevelopment)流程是由IBM提出来的一套集成产品开发流程，非常适合于复杂的大型开发项目，尤其涉及到软硬件结合的项目。

　　IPD从整体产品角度出发，综合考虑了从系统工程、研发、制造、财务到市场、采购、技术支援等所有方面，是一个端到端的流程。

　　在IPD流程中，产品研发一般包括以下六个阶段：概念阶段、计划阶段、开发阶段、验证阶段、生产阶段、品类阶段。概念阶段是对产品的基本功能、外观、价格、服务、市场销售方式、制造等基本需求进行定义的阶段，这个阶段主要产生新产品的需求说明书；计划阶段制定产品规格说明书，确定产品的系统结构方案，明确产品研发后续阶段的人力资源需求和时间进度计划。开发阶段是根据产品系统结构方案进行产品详细设计，并实现系统集成，同期还要完成与新产品制造有关的制造工艺开发；验证阶段进行批量试制，验证产品是否符合规格说明书的各项要求，包括验证新产品制造工艺是否符合批量生产要求。验证阶段后期还要向市场和企业生产部门发布新产品，并经历新产品产量逐渐放大的过程。生产阶段对完成开发的新产品进行批量销售和生产。品类阶段则对即将退出市场的产品进行各种收尾工作。

　　IPD通过使用全面而又复杂的流程来把一个庞大而又复杂的系统进行分解并降低风险。在一定程度上，该模型是通过优化流程来提高整个产品的质量，并获得市场的高占有率。由于该流程没有定义如何进行流程回退，因此对于需求经常变动的项目，该流程就显得不大适合了。一些小的项目，也不是非常适合使用该流程。

　　构建高可靠性的数据中心网络

　　杭州华三通信技术有限公司 王宏亮

　　对数据中心网络来说，高可靠性是一项基本需求，路由交换设备中的所有功能特性都是建立于可靠性基础之上的。一个缺乏高可靠性设计的网络系统，轻则使得维护工作量增加，重则带来巨大的经济损失和政治影响。那么面对数据量飞涨和服务质量要求不断提升的现状，数据中心级的网络设备究竟应该具备怎样的高可靠性？

　　要弄清楚网络设备应该具备怎样的高可靠性，我们首先要明确网络的可靠性应该如何衡量。一个令人放心的网络首先不能频繁出现故障，IP承载网即使只出现很短时间的中断，都会影响业务运营，特别是实时性强、对丢包和时延敏感的业务。我们一般用平均无故障时间和平均修复时间这两个指标来考量网络的可靠性。对于高性能网络来说，一方面我们要提高网络设备硬件和软件本身的质量；另一方面，我们要以最快的速度发现故障，并将系统快速从故障状态中恢复出来，从而实现网络高可靠性。

　　明确了网络可靠性衡量标准，那么具体到网络设备而言，究竟要朝哪些方向努力，才能得到更高的可靠性衡量值呢？通过多年的经验积累，H3C公司认为，在产品的开发和生产过程中，提高网络设备的高可靠性，主要需要围绕着以下四个方面来展开。首先是网络架构的高可靠性，一个普通的二、三层网络和一个虚拟化网络架构相比，其整体的可靠性、可用性是有天壤之别的；其次是设备本身的高可靠性，主要是指网络设备在系统设计和硬件架构上具备整体的高可靠能力；第三是设备所应用的软件系统的可靠性；最后则是软件维护的高可靠性，主要是指设备在软件修复或者版本升级过程中，不会影响到设备的正常运行。

　　前文我们从理论上讨论了提高网络设备可靠性的方法，而最能证明这些理论的，就是高端网络设备的实际表现。我们可以以主要针对数据中心核心应用的交换设备S12500为例，来实际感受一下网络的可靠性可以达到何种程度。在不久前基于思博伦平台所进行的性能测试中，S12500在二层单播、三层IPv4单播、三层IPv6单播、三层MPLS转发等多种情况下，均实现了100%吞吐量和零丢包。这样的测试成绩可以保证设备在未来的数据中心网络中放心应用。我们知道，在数据中心等核心网络应用中，网络设备面临的数据压力非常之大，在这种工作状态下设备是否能够“顶住压力”，将是维持网络正常状态的关键因素。

　　由于许多行业的数据中心提供的都是1年365天每天24小时的不间断服务，因此应该尽量消除设备与服务的临时中断，而对于网络设备的可靠性也必然有着更高要求，目前业内高端的网络产品设计也都是瞄准了这一目标来完成的。

　　高可靠性并不仅仅是一个概念，它能够给用户带来实实在在的商业价值。对于用户来说，网络的稳定可用可以节省维护费用，提高企业的工作效率，节省企业的生产成本，增强企业竞争力，对用户在快速变化的环境中取得成功来说都非常关键。在10G至100G网络正逐渐成为核心网络主流配置的趋势下，进一步提升网络的可靠性已是刻不容缓之事。相信在包括H3C在内网络设备商共同努力之下，网络的可靠性也将“水涨船高”，迈入一个新的层次。

　　H3C S12500核心交换机

　　S12500是国内第一款100G平台交换机，支持未来40GE和100GE以太网标准，整机可以提供576个万兆端口，提供业界密度最高的万兆接入能力。面对下一代数据中心突发流量，设备采用了“分布式入口缓存”技术，可以实现数据200ms缓存，满足数据中心、高性能计算等网络突发流量的要求。为了满足数据中心级网络高可靠、高可用、虚拟化的要求，S12500采用IRF2(第二代智能弹性架构)设计，将多台高端设备虚拟化为一台逻辑设备，同时支持独立的控制引擎、检测引擎、维护引擎，为系统提供强大的控制能力和高可靠保障。

　　能耗方面，S12500通过智能化的EMS引擎系统，支持对电源的智能管理功能，可以支持单板顺序上电(降低单板同时上电带来的电源冲击)。S12500风扇采用高效PWM调速风扇，支持无级调速。系统还可以自动收集单板温度，根据设备实际情况计算风扇调速曲线，并将调速命令下发到风扇框。系统支持风扇状态监控(转速监控、故障告警等)可以根据环境温度、单板配置自动分区调速，降低设备功耗和运行噪声，有效降低环境噪音并延长风扇寿命。此外，S12500还支持内部端口的自动检测，当某槽位未配置接口板时，或者端口未连接线缆时候，系统可以自动关闭相应的内部端口，降低整机功耗。

　　S12500产品包括S12508、S12518两个型号，能够适应不同网络规模的端口密度和性能要求，为数据中心网络建设提供有力的设备保障。

　　Force10 ExaScale虚拟化交换机

　　ExaScale平台是Force10公司推出的基于机箱的虚拟化交换机，允许用户通过全新的方式设计交换和路由基础架构。ExaScale的架构、专利背板和ASIC技术旨在提高网络可用性、灵活性和效率，同时降低电力和冷却成本。ExaScale能够支持在数据中心、电信运营商、服务供应商、大型企业和HPCC网络的融合矩阵中运行关键任务应用。

　　ExaScale产品是Force10虚拟框架的基础，同时提供高级数据中心和云计算环境所需的高性能交换。随着企业面临越来越大的预算压力，它们开始转而利用虚拟技术来提高关键业务应用程序的可用性，同时降低IT基础架构的总体拥有成本。利用ExaScale产品以及Force10的虚拟技术，企业和服务提供商能够建设、管理和监控网络和应用程序性能，并实现业务流程自动化。这些技术帮助组织创建更加灵活的虚拟环境，从而动态响应不断变化的业务需求，提高业务流程的效率。

　　Force10虚拟框架利用开放、基于标准的数据中心自动化和集成技术进一步提高数据中心的效率和灵活性。通过应用基于标准的技术进行实时网络流量分析和管理，企业现有的网络资源将能够被最大化利用，并获得迅速响应应用程序所需要的灵活性。

　　ExaScale平台采用Force10的第三代技术，整合了受专利保护的创新和设计改进。ExaScale产品的半机架底盘支持140个线路速率10GB以太网SFP+端口，是一款拥有每插槽100Gbps可用数据容量的交换机。同时，ExaScale产品还可帮助设计人员独立于网络负载微调关键应用程序性能，因而具有极高的流量管理灵活性。

　　ExaScale产品通过一个每插槽全双工容量达3.5Tbps或250Gbps的交换网络，提供每秒处理20多亿个数据包这一业界领先的总吞吐量。利用交换网络的容量，ExaScale产品提供持续的非阻塞、线路速率吞吐量，无论网络上数据包大小如何变化，或者启用了哪些功能，系统都能有效消除网络瓶颈。

　　瞻博网络EX系列以太网交换机

　　瞻博网络的EX系列以太网交换机是目前最新的企业级交换产品之一。系统采用了大量电信级设备设计元素，可以满足企业独特的组网要求，帮助用户打造适合于当今融合网络部署要求的可靠网络。

　　可靠性方面，瞻博网络的EX系列以太网交换机采用经现场验证的瞻博技术——包括高性能ASIC、电信级系统体系结构和JUNOS软件，从而打造出强劲、成熟和高可靠性的网络基础设施。

　　安全风险管理方面，瞻博EX系列以太网交换机紧密地与瞻博统一接入控制解决方案集成在一起，以提供基于用户身份、设备和位置的细粒度访问控制和使用策略。

　　虚拟化方面，EX系列交换机采用瞻博集群交换技术，可实现最多10台EX交换机的互连，且运行起来就像单一的逻辑系统一样。通过采用集群交换技术，用户可以高的性价比、微型的形状参数获得传统机箱系统所具备的可靠性、性能、管理性和高端口密度。

　　应用程序控制方面，为确保应用程序传输流量获得恰当的优先级，整个EX系列以太网交换机每个端口都可支持八个服务质量(QoS)队列，同时可以为控制平面、语音、视频和多层数据流量分别建立独立的队列，另外还有空间融合其他网络，如建筑物自动化网络和安全监控网络等。

　　此外，EX系列交换机采用的高密度系统平台允许用户从小规模起步，然后循序渐进地实施增长，从而为拥挤的配线间和数据中心节省了宝贵空间，同时降低了能耗和冷却等循环成本。