如果有人問互聯(lián)網(wǎng)的下一次變革將會從哪里出發(fā)?那一定會是數(shù)據(jù)中心。隨著近年3G+WLAN網(wǎng)絡(luò)的部署實施，我們可以隨時隨地接入網(wǎng)絡(luò);同時隨著寬帶接入的提速以及光纖接入的快速發(fā)展，我們可以以更高的速度接入網(wǎng)絡(luò)。接入更方便了，道路更寬了，大家在網(wǎng)上呆的時間更長了，就更需要豐富的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容來提供，而這些網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容來自哪里——當(dāng)然是數(shù)據(jù)中心;另一方面，越來越多的非PC終端將接入網(wǎng)絡(luò)，越來越多的計算處理與存儲將不在終端完成，而越來越依賴網(wǎng)絡(luò)那一頭——數(shù)據(jù)中心。所以有充分的理由相信，新一代數(shù)據(jù)中心的建設(shè)將會是繼寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之后未來幾年的建設(shè)發(fā)展重點(diǎn)。這對于現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心而言，既是一次巨大的發(fā)展機(jī)遇，同時也是一次巨大的挑戰(zhàn)。

數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營模式與技術(shù)架構(gòu)十年來幾乎沒有任何變化，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于整個寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，到了真正需要一場變革的時候。而隨著近年來數(shù)據(jù)中心級交換機(jī)、刀片服務(wù)器、云計算等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，我們可以越來越清晰地感覺到數(shù)據(jù)中心正在進(jìn)行一次美麗的蛻變，正在羽化成蝶。我們可以從兩個層面來分析新一代數(shù)據(jù)中心的演進(jìn)趨勢：

從商業(yè)模式角度看，新一代數(shù)據(jù)中心提供的主要業(yè)務(wù)將會是內(nèi)容與服務(wù)，從而徹底改變原來運(yùn)營商以機(jī)柜、帶寬等基礎(chǔ)資源出租的商業(yè)模式，提供更大的差異化競爭力以及更高的商業(yè)價值。

從技術(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)看，新一代數(shù)據(jù)中心將普遍采用云計算技術(shù)，從而改變現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心一個業(yè)務(wù)一堆獨(dú)立鐵盒的建設(shè)模式。在基礎(chǔ)層面的網(wǎng)絡(luò)資源、存儲資源、計算資源完全實現(xiàn)虛擬化，與業(yè)務(wù)層沒有直接綁定關(guān)系，而是根據(jù)應(yīng)用需要可以進(jìn)行動態(tài)調(diào)配;基礎(chǔ)資源池也可以在不影響上層應(yīng)用的情況下，實現(xiàn)靈活的動態(tài)擴(kuò)充或削減。

數(shù)據(jù)中心全面實現(xiàn)向云計算服務(wù)的轉(zhuǎn)型將會是一個漫長而艱辛的過程，需要做好充分的技術(shù)與運(yùn)營準(zhǔn)備。我們認(rèn)為從當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心向云服務(wù)數(shù)據(jù)中心的演進(jìn)可以分為三個階段來分步實施：基礎(chǔ)設(shè)備虛擬化——>平臺虛擬化——>云服務(wù)。

圖1. 云計算實現(xiàn)路徑

從新一代運(yùn)營商數(shù)據(jù)中心整體技術(shù)架構(gòu)來看，將主要包括云網(wǎng)絡(luò)、云計算、云存儲三大核心組成部分，同時還包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、安全防護(hù)、運(yùn)營管理、業(yè)務(wù)測試等配套組件。

圖2. 下一代運(yùn)營商數(shù)據(jù)中心技術(shù)架構(gòu)

而其中云計算交換中心作為新一代數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)支柱之一，首先面臨技術(shù)的全面升級。正如俗話所說“要致富，先修路”，沒有一條寬敞的大道，計算與存儲能力再強(qiáng)，也無法帶給用戶***的體驗。

從SOHU、淘寶、百度等互聯(lián)網(wǎng)公司的實踐來看，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(luò)應(yīng)用場合，所以對網(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。比如基于云計算應(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)計因此不能滿足綠色節(jié)能的要求等等。新的應(yīng)用趨勢要求新一代數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有如下關(guān)鍵特征。

特征一：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(wù)網(wǎng)三張網(wǎng)，如果按原來建網(wǎng)方式，將可能會建設(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(yùn)的是，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及整個產(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)建真正的云計算平臺。

圖3. 數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一交換架構(gòu)

特征二：萬兆端口密度

從服務(wù)器數(shù)量上看，數(shù)據(jù)中心呈現(xiàn)一個明顯的發(fā)展規(guī)律———萬臺服務(wù)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(wù)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(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2006-2010年10GE交換端口的年增長率超過100%。

圖4. 萬兆端口市場發(fā)展預(yù)測 #p#

以一個10000臺服務(wù)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(hù)等其它設(shè)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(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。

特征三：40G/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)暴很快就會到來。

圖5. IDC網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的趨勢

特征四：虛擬化能力

云計算不僅僅需要服務(wù)器與存儲實現(xiàn)虛擬化，網(wǎng)絡(luò)同樣需要與時俱進(jìn)，能實現(xiàn)虛擬化。虛擬化的網(wǎng)絡(luò)不僅可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的動態(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。

特征五：突發(fā)流量吸收能力

由于不同時刻各服務(wù)器上分布的應(yīng)用都是動態(tài)調(diào)配的，而且服務(wù)器與服務(wù)器之間自動交互的頻繁度也將比現(xiàn)在獨(dú)立的應(yīng)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(fù)雜、更難預(yù)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(luò)必須選用專門的數(shù)據(jù)中心級交換機(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)有幾個突出優(yōu)點(diǎn)，從而能滿足云計算數(shù)據(jù)中心這種嚴(yán)酷的環(huán)境。

l 完全無阻塞交換網(wǎng)：數(shù)據(jù)中心級交換機(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)都是可以實現(xiàn)無阻塞交換。

2分布式大緩存：云計算環(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，緩存時間只有10-20mS左右。遇到多端口向單一端口轉(zhuǎn)發(fā)流量時，一個端口本來就很小的緩存還要應(yīng)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(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，端口緩存時間***均可達(dá)到200mS以上，為云計算的應(yīng)用提供了一個扎實的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

圖7. 分布式緩存技術(shù)有效應(yīng)對云計算的突發(fā)流量

特征六：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IPv4/IPv6均要能提供線速的轉(zhuǎn)發(fā)能力，高性能、靈活地實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)互訪。

特征七：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)實踐來看，采用下送風(fēng)專用機(jī)柜，背對背方式排列，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)備都要求是堅插槽，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。

隨著2010年的到來，很多運(yùn)營商對新一代數(shù)據(jù)中心的探索都已步入實踐階段。我們看到，IDC規(guī)模正在大幅度升級向云計算數(shù)據(jù)中心邁進(jìn)，小型IDC基本不再新建;部分城市開始將城域內(nèi)的多個IDC進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)整合，形成一個邏輯上的城域IDC從而進(jìn)一步簡化運(yùn)營管理，統(tǒng)一客戶服務(wù)質(zhì)量，減輕對城域網(wǎng)的流量壓力;還有部分運(yùn)營商正在開展云計算、云存儲的相關(guān)試驗，力爭能在向云計算的邁進(jìn)的道路上拔得頭籌。我們也相信，新一代數(shù)據(jù)中心將會帶給人類一個更加精采的網(wǎng)絡(luò)世界。