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虚拟化的网络,灵活的资源调度能力
对网络而言,云计算数据中心的虚拟化诉求来自两个方面:
一是网络自身的需求,需要通过网络虚拟化技术灵活的调整网络边界。
如通过1:
N虚拟化技术使得网络资源能够被合理的按需分配,提高物理设备的使用效率;
或者通过N:
1虚拟化技术简化网络的逻辑拓扑,降低运维费用。
二是服务器虚拟化对网络的需求,根据Gartner调查显示,2012年将近50%的服务器工作负载时运行在虚拟化平台上的,各种云业务的灵活部署和迁移成为主要需求。
因此,也需要网络能适应上述环境,和服务器形成充分联动,配合实现虚拟机的在线迁移。
此外,由于云计算多租户的出现,需要整个网络平台能整合成一个大的资源池,以承载众多的租户,满足租户隔离和控制的同时,支撑各个租户中虚拟机的任意部署。
•趋势三:
融合的网络,统一的交换平台
网络是数据中心各种资源的交换枢纽,如服务器和服务器之间,存储与存储之间。
由于历史原因,数据中心内部存在多个独立的网络,如IP数据网络和FC存储网络。
随着数据中心规模的逐渐增大,各种问题凸显:
如服务器需要多个专用网卡,增加功耗和成本;
机房内需要多套布线系统,网络管理和维护复杂。
随着国际标准FCoE(FibreChanneloverEthernet)的成熟,以太网技术不仅带宽优势明显,在低延时、无丢包方面也能满足存储网络的需求。
因此,在下一代数据中心中,FCSAN将逐渐淡出,各种FC存储和IP数据业务都会承载在一张以太网上(通过FCoE交换机),从而有效解决功耗、管理和建网成本问题。
作为全球领先的网络解决方案供应商,华为在数据中心网络领域有明确的长远规划,不仅拥有有业界领先的全球研发能力,包括世界级专家团队、标准预研积累和芯片自研能力,同时更具备在DC领域长期投入的坚定决心。
综上所述,扩展性、虚拟化、融合成为“云”数据中心网络的三大核心诉求。
华为CloudFabric网络解决方案
2012年5月的美国Interop国际通信展上,华为公司震撼推出面向下一代数据中心的“云”级交换机CloudEngine系列。
包括全球最高配置的旗舰级核心交换机CloudEngine12800系列,以及高性能的盒式交换机CloudEngine6800/5800(10GE/GE接入)系列。
同时,基于CloudEngine(以下简称CE)系列交换机和齐全的传输、路由、安全及网管产品,华为公司全球发布面向下一代云计算数据中心的CloudFabric解决方案,旨在为客户打造未来十年的稳定网络架构。
华为CloudFabric网络方案优势
CloudFabric解决方案帮助企业用户和运营商构建高达360T的无阻塞交换平台,可提供高达数万个10GE/GE服务器的接入能力,具备“ScalableFabric”、“VirtualizedFabric”和“ConvergedFabric”三大核心优势。
弹性云网络(ScalableFabric)
承载未来十年的弹性网络:
CloudEngine系列交换机可提供高达360T的无阻塞交换网络,满足从GE/10GE到40GE/100GE的4代服务器演进需求,网络架构长期稳定,轻松迎接10GE服务器潮流的到来。
全球最高配置核心交换机:
CE12800单槽位支持2Tbps带宽(单向),整机最大支持48Tbps的交换能力;
同时支持8*100GE,24*40GE/96*10GE等超高性能板卡,整机最大可支持96个100GE、288个40GE或1152个10GE全线速接口,成为当之无愧的核心交换机工业标杆。
全系列TOR支持40GE:
CE6800和CE5800提供超高密度的10GE和GE服务器接入能力,全系列支持40GE上行接口,转发性能业界领先。
无阻塞CLOS交换架构:
CE12800核心交换机采用无阻塞CLOS交换架构,配合动态的分布式大缓存技术(100ms/port),从容面对云计算应用(如搜索、协同计算)引起的突发流量问题,保障业务交换零丢包。
高可靠的系统冗余设计:
CloudEngine系列具备超强的可靠性,保障业务无间断运行。
CE12800关键部件(主控板、交换板、监控板、电源和风扇等)全部采用冗余配置,CE6800/5800支持电源和风扇冗余,均支持热插拔能力。
严格的前后风道设计:
CloudEngine全系列采用最适合数据中心机房的前后风道设计,冷热风道严格隔离。
虚拟云网络(VirtualizedFabric)
全方位的网络虚拟化能力:
1)CloudEngine系列通过VS(VirtualSystem)和CSS/iStack(ClusterSwitchSystem/intelligentStack)技术灵活调整网络边界,满足网络自身的虚拟化需求;
2)通过TRILL(TransparentInterconnectofLotsofLinks)和nCenter技术,满足业务和服务器虚拟化对网络的需求。
VS实现资源弹性共享:
CE12800通过VS技术提供业界最高的1:
8设备虚拟化能力,将一台物理设备虚拟成多台独立的逻辑设备,满足多业务区(如生产区、办公区、DMZ区等)或多租户共享核心交换机的需求。
在保证最佳安全性的同时,极大提升了设备利用率,有效降低网络投资。
CSS/iStack技术简化网络管理:
CloudEngine全系列支持CSS/iStack能力,可以把多台物理设备虚拟成一台逻辑交换机,简化网络管理且提高可靠性。
CE12800支持业界领先的4框核心交换机集群,CE6800/5800支持高达16台设备堆叠。
独一无二的“CSS+VS协同”技术:
CE12800支持CSS和VS技术的完美协同,将网络整合成按需调度的大型虚拟资源池,网络资源实现“云计算”服务模式。
超大路由桥支撑业务灵活部署:
CloudEngine全系列交换机支持IETF标准协议TRILL,支持10GE/GE服务器的混合接入组网;
最大可构建超过500个节点的超大规模二层网络,支持用户业务的大范围灵活部署和虚拟机灵活迁移,不再受限于物理位置。
nCenter实现虚拟机自动迁移:
nCenter是针对虚拟化数据中心的自动化管理系统,在虚拟机迁移时配合实现网络配置的自动下发,并采用高速Radius接口提高虚拟机迁移速率,达到业界的10~20倍。
融合云网络(ConvergedFabric)
融合网络降低TCO:
CloudEngine系列交换机支持FCoE(FibreChanneloverEthernet)特性,实现存储业务、数据业务和计算业务的统一承载,降低客户建网成本和维护成本。
集中式FC网关简化运维:
采用集中式的FC网关部署方案,以太网接入设备无需参与FC协议的计算,在兼容当前FCSAN的同时,降低了运维复杂度。
低延时和无丢包的网络:
CloudEngine系列支持DCB(DataCenterBridging)标准,满足FC存储业务及高性能计算业务的低延时和无丢包需求。
结束语
华为公司在IP领域具备20年的深厚积累,目前拥有业界最全的数据中心网络产品系列,解决方案涵盖数据中心的基础网络、容灾备份、安全、管理等端到端领域。
华为公司的数据中心网络产品和解决方案广泛应用于各大企业、垂直行业、互联网公司及运营商。
作为全球领先的网络解决方案供应商,华为在数据中心网络领域有明确的长远规划,不仅拥有业界领先的全球研发能力,包括世界级专家团队、标准预研积累和芯片自研能力,同时更具备在DC领域长期投入的坚定决心。
正基于此,华为公司十年磨一剑,应时代之所需,厚积薄发,推出了业界领先的CloudEngine系列交换机及CloudFabric数据中心网络解决方案,帮助客户构建面向下一代数据中心的云网络架构,满足未来云业务的持续演进。
CloudEngine系列交换机帮助企业用户和运营商构建高达360T的无阻塞交换平台,可提供高达数万个10GE/GE服务器的接入能力,具备“ScalableFabric”、“VirtualizedFabric”和“ConvergedFabric”三大核心优势。
CloudEngine系列交换机可提供高达360T的无阻塞交换网络,满足从GE/10GE到40GE/100GE的4代服务器演进需求,网络架构长期稳定,轻松迎接10GE服务器潮流的到来。
CE12800单槽位支持2Tbps带宽(单向),整机最大支持48Tbps的交换能力;
1)CloudEngine系列通过VS(VirtualSystem)和CSS/iStack(ClusterSwitchSystem/intelligentStack)技术灵活调整网络边界,满足网络自身的虚拟化需求;
2)通过TRILL(TransparentInterconnectionofLotsofLinks)和nCenter技术,满足业务和服务器虚拟化对网络的需求。
CloudEngine全系列交换机支持IETF标准协议TRILL,支持10GE/GE服务器的混合接入组网;
为了适应云计算应用日新月异的发展,以及随之而来的服务器以及存储的快速变化,数据中心网络架构面临重大的变革。
华为的CloudFabric架构应运而生。
1云网络遭遇发展瓶颈
随着云计算技术的深入发展,各种新技术逐渐成熟商用,未来企业的业务逐渐迁移到云计算上,成为一种业界认同的趋势;
摆在企业的CTO/CIO们面前的困惑之一是:
目前传统的网络演进到云计算网络时,还需要做那些准备?
如下图所示,从CAPEX(一般是指资金、固定资产的投入)和OPEX(企业的管理支出)角度来看,数据中心网络在由传统演进到云计算时,将面临三大“变化”。
解决不好,将导致CAPEX和OPEX急剧增加,网络将无以为继。
2云网络的遭遇的三大瓶颈
首先,服务器、存储的快速“变化”,促使网络频繁升级,导致CAPEX剧增。
根据IEEE/Intel的统计和预测,按照摩尔定律,服务器接口速率,在今后的10年内将会加速。
服务器的GE接口,从2000年开始,大约持续了10年时间;
而在未来10年,将会出现10GE/40GE/100GE三种类型接口共存的情况。
网络在建设设计之初,如果不考虑如何同时支撑1GE/10GE/40GE/100GE四代服务器,将会导致网络频繁的更换。
除了上述的性能,在功能方面,服务器的新技术,如IPv4向IPv6的演进,虚拟服务器的接入变化,也会对网络的稳定性造成挑战。
另一方面,随着数据的进一步集中,特别是非机构化数据的爆炸式增长,存储技术也将面临巨大的变化。
据IDC预测,从2009年到2020年,需要存储的数据将从0.8ZB(1ZB=109T)增长到35ZB,增长44倍。
网络为了支撑如此海量的数据,将会出现FCoE融合网络,无丢包以太网,分布式存储下的Incast流量模型等特征,这都将对网络架构的稳定性造成了巨大的冲击。
总之,在网络建设设计之初,就要有预见性,要避免选择不能适应变化、“刚性的网络”架构,减少因为频繁网络更换导致的CAPEX大幅增长。
其次,网络动态化,虚拟化带来的管理方式的“变化”,将会导致OPEX剧增。
进入到云计算时代后,网络将由“静态”变成“动态”
•传统的数据中心,服务器是静态的,像固定电话一样,所以网络静态配置即可,维护简单。
但是,演进到云计算网络后,服务器变为虚拟服务器,像移动电话一样,可以大范围动态的迁移和调度。
这就要求网络能够按需、实时、动态的更改配置,这种变化,带来的维护难度可想而知。
云计算的演进,推动网络由传统的“物理网络”变成“虚拟网络”
•众多的租户(业务或者部门)集中使用云业务,共享一张物理网络,需要使用“虚拟”技术,按需、实时、动态的把“物理网络”变成多个“虚拟网络”,便于业务和部门之间的隔离。
可见,云网络的“按需”、“实时”和“动态”的这种变化,如果沿用目前的“复杂网络”架构,将使得维护人员疲于奔命,并且维护效率低下,导致OPEX剧增。
第三,网络使用方式的快速“变化”,迫使网络换代,导致CAPEX/OPEX剧增。
在传统网络时代,网络是封闭的,网络和应用是割裂的,即网络不与上层应用产生互动,而是通过“管理员”来进行协调;
这种“封闭”的网络使用方式,在快速变化的云计算时代,一方面,会降低业务部署效率和响应时间,降低业务部门对网络的满意度;
另一方面,也无法满足业务要求网络“实时”响应的需求。
所以,网络如果不能向周边系统开放,及时满足云应用快速变化的需求,将会导致企业不得不更换网络,这将会导致CAPEX和OPEX剧增。
综上所述,“刚性的网络”、“复杂的网络”和“封闭的网络”是横亘在云计算之路上的三座大山。
3华为CloudFabric成为理想选择
为了解决云网络发展所面临的问题,华为提出了新一代数据中心架构:
CloudFabric。
这是一个将给现有数据中心网络架构带来变革的技术,有如下的特征:
1)弹性网络
为了满足云计算网络在性能、功能方面的扩展能力,网络要在如下两方面进行创新:
首先,网络需要在架构方面创新,支持业务的灵活性。
架构的演进如下图所示:
创新的弹性网络架构
传统的网络架构,边缘和核心都具有相似的功能;
这种网络架构,如果网络承载的云业务,服务器和存储频繁变化的时候,需要对网络整网升级,以便支持新特性,将导致网络维护复杂度较高;
另外,在设备上堆叠众多复杂的业务后,网络的性能也会受较大影响。
弹性的网络架构,借鉴Internet的成功实践,把复杂的功能部署在网络边缘,保持核心网络的简洁;
并且,增加业务控制层,把容易变化的业务部分,从网络设备上剥离出去。
这样,就兼顾了网络的高性能和复杂多变的业务的需求。
在遇到新增业务时,整网的设备不需改动,只需要升级业务控制层面即可。
其次,网络要在核心交换机的工程实现上进行创新,构建出超高性能的设备,才能满足服务器1G->
10G->
40G->
100G的演进。
在工程方面,需要在交换容量、散热能力、高密度接口、高性能度芯片方面进行精密设计和创新,才能构建出超大容量的设备,为未来服务器的高性能接入预留足够的空间。
2)易用网络
为了适应云网络的“按需”、“实时”和“动态”的管理特征,网络需要在如下方面进行创新:
首先,是网络管理的自动化。
网络能够自动的感知虚拟服务器,并且随着虚拟服务器的迁移和调度后网络位置的改变,能够自动的进行网络重新配置。
其次,是网络的虚拟化。
类似于计算机物理内存的虚拟化过程,网络通过集中或者分布的业务控制平面,对网络进行逻辑化的抽象和封装,屏蔽复杂物理网络的协议和交互,给上层应用提供简洁的“虚拟网络”的使用接口。
第三,集中的管理和控制。
传统网络是静态的,一般只需对单个网络实体进行配置维护;
在云计算时代,网络是动态的,需要对多个网络实体一起协调和调度。
所以,需要集中的管理和控制平台,以整网粒度,而不是以设备粒度进行网络的管理。
3)开放网络
为了保护企业的投资,降低企业被某些私有技术绑架的风险。
云网络需要在如下几方面创新:
首先,通过业务平台提供开放的API接口,向应用层开放。
如通过标准化的Openflow/SDN接口,把网络的能力,包括转发、QOS、安全控制等开放给上层的应用平台,如OpenStack或者其他的云计算平台。
其次,通过标准的框架,向第三方的增值业务开放。
如网络设备提供基于通用CPU和OS的开放平台,能够提供给第三方的防火墙,IDS/IPS,应用加速,流量分析应用。
第三,基于国际/国内标准制定网络协议和标准,保证业界主流设备厂家的互通。
4华为在云网络上将持续创新
华为公司在云计算网络方面长期积累,并将做长期战略投入,围绕“弹性网络”、“易用网络”和“开放网络”,在解决方案、网络架构和设备平台方面长期创新,致力于消除客户在向云计算演进过程的疑虑,清除云网络的发展障碍,并且能够匹配云计算的发展速度和客户的需求
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