數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)特征- IT網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維

2020-05-05 18:33 作者：艾銻無限 瀏覽量：

 對(duì)于我們IT網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維來說，新一代云計(jì)算數(shù)據(jù)中心是一個(gè)高密度，大容量的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場合，所以對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬、端口密度、安全防護(hù)、管理等各方面都提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。比如基于云計(jì)算應(yīng)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(duì)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(jī)的性能難以滿足；比如數(shù)據(jù)中心設(shè)備高密度擺放，傳統(tǒng)城域網(wǎng)交換機(jī)橫插板的左右風(fēng)道設(shè)計(jì)因此不能滿足綠色節(jié)能的要求等等。作為我們網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維必須了解這些新的架構(gòu)。新的應(yīng)用趨勢(shì)要求新一代數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有如下關(guān)鍵特征。
 
統(tǒng)一交換

新一代云計(jì)算數(shù)據(jù)中心將存在計(jì)算網(wǎng)、存儲(chǔ)網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)三張網(wǎng)，如果按原來建網(wǎng)方式，將可能會(huì)建設(shè)三張采用Infiniband、Fiber Chanel、Ethernet不同技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)，其不僅大大增加建設(shè)與維護(hù)成本，而且技術(shù)異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)將無法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的虛擬化，從而難以實(shí)現(xiàn)真正意義上的云計(jì)算。幸運(yùn)的是，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，Ethernet已經(jīng)可以取代甚至超越Infiniband、Fiber Chanel網(wǎng)絡(luò)，我們可以采用基于Ethernet的統(tǒng)一交換網(wǎng)來建設(shè)新一代數(shù)據(jù)中心，從而構(gòu)建真正的云計(jì)算平臺(tái)。


 

萬兆端口密度

從服務(wù)器數(shù)量上看，數(shù)據(jù)中心呈現(xiàn)一個(gè)明顯的發(fā)展規(guī)律———萬臺(tái)服務(wù)器規(guī)模的數(shù)據(jù)中心將是發(fā)展主流。同時(shí)，隨著單臺(tái)服務(wù)器集成的計(jì)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(shù)(TCP offload, iSCSI offload, RDMA acceleration)使服務(wù)器的吞吐能力接近線速。Gartner及Dell’Oro預(yù)測(cè)2006－2010年10GE交換端口的年增長率超過100％。


以一個(gè)10000臺(tái)服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心計(jì)算，按1：4的收斂比，其至少需要250個(gè)萬兆匯聚端口，連接安全防護(hù)等其它設(shè)備的端口，至少需要300個(gè)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(chǔ)設(shè)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(dāng)多的數(shù)據(jù)中心出口帶寬已達(dá)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(gè)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(jìn)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(hù)的工作量。隨著40G/100G標(biāo)準(zhǔn)的最終定稿，可以預(yù)見一場40G/100G接口的普及風(fēng)暴很快就會(huì)到來。



虛擬化能力

云計(jì)算不僅僅需要服務(wù)器與存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)虛擬化，網(wǎng)絡(luò)同樣需要與時(shí)俱進(jìn)，能實(shí)現(xiàn)虛擬化。虛擬化的網(wǎng)絡(luò)不僅可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)調(diào)配，在線擴(kuò)充，簡化網(wǎng)絡(luò)配置與管理，而且可以大大提高數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的可靠性。



突發(fā)流量吸收能力

由于不同時(shí)刻各服務(wù)器上分布的應(yīng)用都是動(dòng)態(tài)調(diào)配的，而且服務(wù)器與服務(wù)器之間自動(dòng)交互的頻繁度也將比現(xiàn)在獨(dú)立的應(yīng)用時(shí)要高得多，所以云計(jì)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(fù)雜、更難預(yù)測(cè)，突發(fā)性也將更明顯。所以云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)必須選用專門的數(shù)據(jù)中心級(jí)交換機(jī)來架構(gòu)。與傳統(tǒng)的城域網(wǎng)交換機(jī)相比，數(shù)據(jù)中心交換機(jī)有幾個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，從而能滿足云計(jì)算數(shù)據(jù)中心這種嚴(yán)酷的環(huán)境。

　（1）完全無阻塞交換網(wǎng)：數(shù)據(jù)中心級(jí)交換機(jī)采用CLOS交換網(wǎng)，這是一種完全無阻塞交換架構(gòu)，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(shí)現(xiàn)無阻塞交換。

　（2）分布式大緩存：云計(jì)算環(huán)境下，機(jī)機(jī)交互的頻率大大增加，從而使得瞬間多端口向一端口轉(zhuǎn)發(fā)的機(jī)率也大大增加，流量的突發(fā)性非常嚴(yán)重。傳統(tǒng)的城域網(wǎng)交換機(jī)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(shí)間只有10-20mS左右。遇到多端口向單一端口轉(zhuǎn)發(fā)流量時(shí)，一個(gè)端口本來就很小的緩存還要應(yīng)對(duì)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(huì)引起應(yīng)用層的重傳，從而進(jìn)一步導(dǎo)致更嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)擁塞。數(shù)據(jù)中心級(jí)交換機(jī)采用入端口分布式大緩存的革新架構(gòu)，其平均每個(gè)10G端口的入緩存可達(dá)256M，GE端口的緩存達(dá)20M，從而保證在任何流量模型情況下，端口緩存時(shí)間最大均可達(dá)到200mS以上，為云計(jì)算的應(yīng)用提供了一個(gè)扎實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。



IPv4/IPv6支持能力

隨著越來越多的終端設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)IPv4地址已將消耗殆盡，從IPv4向IPv6的全面演進(jìn)已迫在眉睫。作為新一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，支持IPv4/IPv6的雙棧接入也是必然的要求，并且要求對(duì)IPv4/IPv6均要能提供線速的轉(zhuǎn)發(fā)能力，高性能、靈活地實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)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(shè)一個(gè)綠色節(jié)能的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為關(guān)注的重點(diǎn)。數(shù)據(jù)中心的節(jié)能是一個(gè)系統(tǒng)工程，IT設(shè)備功耗占總體能耗的31%左右，而空調(diào)、冷風(fēng)機(jī)等的能耗占了40%左右。所以不僅IT設(shè)備本身的功耗，而且IT設(shè)備對(duì)空調(diào)、冷風(fēng)機(jī)的功耗影響也是需要關(guān)注的重點(diǎn)。

根據(jù)TIA-942標(biāo)準(zhǔn)及業(yè)內(nèi)實(shí)踐來看，采用下送風(fēng)專用機(jī)柜，背對(duì)背方式排列，冷風(fēng)在機(jī)柜底部前邊進(jìn)風(fēng)，進(jìn)入數(shù)據(jù)設(shè)備后熱風(fēng)在數(shù)據(jù)機(jī)柜后側(cè)排出，與上送風(fēng)形式相比空調(diào)風(fēng)機(jī)耗電量節(jié)省30%。所以綠色數(shù)據(jù)中心設(shè)備都要求是豎插槽，后端下進(jìn)風(fēng)，上端前出風(fēng)的設(shè)備，以滿足數(shù)據(jù)中心整體布局要要求。
 
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