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浅谈云计算时代数据中心网络架构变革
当前，网络数据量、用户终端量的激增以及视频互动分享、设备协同、物联网等应用的蓬勃发展，使得市场和产业中需要全新的计算和服务模式。据权威数据统计：预计到2013年，全球互联网流量将达到每月56EB（1EB=1024PB=1024*1024TB），相当于每月在网络上交互128亿张DVD盘片中的内容。到那时，互联网数据中将有约91%的内容是基于视频的，每个人平均使用的终端数量将达到7个，意味着2013年全球用户设备将达到约500亿台。云计算的真正价值在于，它可以基于计算能力的虚拟化和资源调配的自动化，为用户提供虚拟的计算、存储和网络资源，提高设备利用率，保护客户资产投入，带给用户刚好的服务质量。
网络结构的变革
IT的传统角色一直是提供并管理基于技术的性能，即应用程序、数据库、网络、存储和服务器等集合资产。IT是在不同的技术领域通过项目需求开展的经过一个由计划，到创建，再到运行的生命周期。这是一个以交付为导向、以技术为中心的方法。在新一代云的环境下，IT必须重新改造，进入大规模变革阶段，从以技术为中心的架构转变为“以服务为中心”。所谓IT即服务，必须建立在一个动态配置的智能型数据中心基础之上。
传统的数据中心更多是技术的简单堆叠，数据中心建设由业务驱动，一段时间之后会发现，系统变得越来越庞大杂乱，运维管理越来越复杂，资源难以整合和动态调配，不仅导致资源利用率和系统应变能力都极低，而且资产利用率和创新效率也迟迟难以提升。在新一代数据中心中，所有的服务器、存储器，同时也包括网络等基础设施资源将通过虚拟化技术被池化，形成三大共享基础设施资源池：处理池、存储池以及网络池。共享资源池中的资源可按照每一应用系统的需求被初始化分配与快速部署。
在这样一种变革的驱动下，数据中心的网络结构必须经历新一轮的扁平化网络、融合式网络的结构调整，只有这样才能适应整体IT架构因为整合了尽可能多的基础设施而弹性化的需求，各个业务模块之间，IT部门与业务部门之间才能更好地相互协调、相互支撑，为业务的快速发展和创新提供更多的可能性空间，提升应变能力和生产力。
三层简化为两层 当前，互联网应用呈爆炸性增长，网络流量的分布模式已变得无法预测，用户数量呈指数曲线增长等等，网络环境已经发生巨变，激增的数据量对现有的网络结构和设备提出考验，快速增长的移动性给网络的可扩展性带来很大压力。同时，网络也变得非常复杂，这使得运营成本非常高。
经过多年的技术演变和业务发展，当前数据中心的网络基础架构通常都是采用树状结构，分为接入层、聚合层和核心层。在大多数情况下，数据流从接入层到聚合层再到核心层，然后再返回，层次越多不仅使用的设备会越多，延迟也会增加。网络中每一跳的代价都很高，而且会增加复杂性。由于这些操作的重复和重叠，无法得到想要的性能，也导致了安全性难以保障。
在传统网络中，是依靠不断添加机器来提升网络性能的，这种方法增加了数据中心的成本和复杂性。在大规模采用服务器虚拟化技术的新一代数据中心里，数据流量将主要集中在本地服务器之间的通信，如果能通过路由器和万兆以太网交换机帮助扁平化网络和简化现有数据中心网络，既可动态及同时支持更多的用户、服务以及带宽，提高性能，也可以帮助用户节省运营时间，减少数据中心网络资本性支出。
未来的数据中心的网络结构会越来越简单，它可能会由原来的三层变成两层，即核心层、边缘层两级架构：由核心层连接云计算数据中心服务器、存储与边缘层设备，执行各边缘层流量汇聚，以及高速数据转发。由于云计算对终端的要求必须尽可能简化，因此要求边缘层设备更加智能化、自动化、多业务融合，例如支持丰富网络接入方式，具备丰富的QoS策略、安全控制策略、应用流量控制、应用加速等业务处理能力。
技术趋势
云计算虚拟化到来，网络核心设备扩展是弹性计算实现最有效方式之一，因此几乎所有网络厂家极力开发提供按需横向扩展的核心层解决方案，核心层设备以100G或40G互联，不过由于横向扩展节点之间也需要超低延迟同步，所以核心机箱横向最大数目有限制，比如4到8台。核心层节点之间无协议转换发生，利用高速转发平面芯片充分利用最大包转发率和带宽极限，达到极速转发。因为核心节点芯片性能高，成本也高，为了降低客户使用成本和利用最大容量，消除生成树协议，提供跨机箱Trunk技术，以并行无生成树协议下联就是来自用户的技术诉求。由于核心节点横向扩展数目有限，为了更高性能或扩展性，厂家同时坚持核心层竖向扩展，提供高密度、高容量和高带宽接入，比如一些厂家单机箱可支持300个万兆、数十个40G。当然边缘层设备也可以按需横向扩展，包括使用虚拟机箱技术或堆叠技术、多链路绑定上联、消除生成树等技术以10G或40G上联到核心。边缘节点接口方面提供高密度、混合多端口一体机顶交换机，混合接口一般支持千兆、万兆、FCoE、FC和iSCSI，并支持TRILL或SPB协议，支持二层路由多路径，接入到二层核心层。边缘节点与计算节点或存储节点相连，通过支持EVB、VEPA等虚拟主机协议智能感知虚拟计算节点，完成虚拟移动性策略漂移。可是边缘层发展情况比较复杂，目前业界还没有边缘层统一标准，各个网络厂家八仙过海，各显神通。除了虚拟计算智能外，边缘层还常常担负网络增强服务角色，比如负载均衡、防火墙、入侵检测和日志记录等，这也是业界发展的重要方向。
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