發展趨勢

近年來(lai)隨著(zhu)互聯(lian)網的(de)(de)(de)高速發(fa)展(zhan)，諸如電子商務(wu)，社(she)交媒體，互聯(lian)網金融等新興業(ye)務(wu)層出不窮。尤(you)其是在智能移動設備不斷普(pu)及的(de)(de)(de)今天(tian)，每(mei)個人(ren)的(de)(de)(de)工作(zuo)生(sheng)活(huo)都(dou)與互聯(lian)網產(chan)(chan)生(sheng)了前所未有的(de)(de)(de)緊密聯(lian)系，從而導(dao)致了對數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)巨大(da)的(de)(de)(de)需求。生(sheng)活(huo)在大(da)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)時代，我們每(mei)天(tian)都(dou)在產(chan)(chan)生(sheng)大(da)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)，處理大(da)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)和存儲大(da)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)。因(yin)此(ci)越來(lai)越多的(de)(de)(de)企業(ye)都(dou)意識到，如何更加有效的(de)(de)(de)管理這些數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)將成為(wei)支持他(ta)們未來(lai)業(ye)務(wu)發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)關鍵。數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)中心也(ye)因(yin)此(ci)成為(wei)近年來(lai)發(fa)展(zhan)最(zui)為(wei)迅猛的(de)(de)(de)細分市場之一(yi)。

現(xian)在(zai)數據(ju)(ju)中心(xin)(xin)的(de)(de)發展正呈現(xian)出(chu)新的(de)(de)特點。最新的(de)(de)預測顯(xian)示(shi)未來以(yi)太網(wang)光(guang)收發器的(de)(de)全球(qiu)增長(chang)驅(qu)動力將(jiang)主要來自(zi)大規模互聯網(wang)數據(ju)(ju)中心(xin)(xin)，電信運(yun)營商數據(ju)(ju)中心(xin)(xin)以(yi)及大型傳統企業數據(ju)(ju)中心(xin)(xin)的(de)(de)高速增長(chang)。根據(ju)(ju)Dell Oro Group 2015年對全球(qiu)以(yi)太網(wang)服(fu)務(wu)(wu)器出(chu)貨量的(de)(de)最新預測， 10GE服(fu)務(wu)(wu)器將(jiang)在(zai)2016年占(zhan)據(ju)(ju)最多的(de)(de)市場(chang)份額，從2017年開(kai)始25GE服(fu)務(wu)(wu)器的(de)(de)市場(chang)份額將(jiang)會呈現(xian)出(chu)快速增長(chang)的(de)(de)趨(qu)勢。

以(yi)往傳統的(de)企(qi)業(ye)(ye)數據(ju)中心主(zhu)要(yao)聚(ju)焦(jiao)于(yu)對(dui)企(qi)業(ye)(ye)自身數據(ju)的(de)存(cun)儲(chu)和(he)災(zai)備，對(dui)多用(yong)戶數據(ju)檢索(suo)的(de)實(shi)時(shi)(shi)性和(he)突發性大流量訪(fang)問的(de)承載能力(li)并未提出過(guo)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。但隨(sui)著大數據(ju)時(shi)(shi)代(dai)的(de)到(dao)來(lai)(lai)，數據(ju)中心業(ye)(ye)務(wu)的(de)重心逐漸從對(dui)數據(ju)的(de)存(cun)儲(chu)轉(zhuan)移到(dao)對(dui)數據(ju)按(an)需(xu)的(de)實(shi)時(shi)(shi)分析和(he)處理。無(wu)論是企(qi)業(ye)(ye)還是個人消費(fei)者都(dou)對(dui)數據(ju)進行實(shi)時(shi)(shi)無(wu)延(yan)時(shi)(shi)訪(fang)問產生(sheng)了越(yue)來(lai)(lai)越(yue)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。很多中小型企(qi)業(ye)(ye)無(wu)法通過(guo)自建大型數據(ju)中心來(lai)(lai)實(shi)現(xian)對(dui)大數據(ju)業(ye)(ye)務(wu)的(de)支持。這時(shi)(shi)就成為了滿足這些企(qi)業(ye)(ye)發展需(xu)求(qiu)的(de)最有效方法。預計未來(lai)(lai)企(qi)業(ye)(ye)網市場三分之一到(dao)一半的(de)IT預算(suan)將會用(yong)于(yu)云服務(wu)。

隨著近年來(lai)云(yun)計(ji)算需求的(de)(de)(de)高速增長促進(jin)了大(da)(da)規模互(hu)聯(lian)網(wang)數(shu)(shu)(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)跳躍(yue)式(shi)發(fa)(fa)展(zhan)。全(quan)球互(hu)聯(lian)網(wang)巨(ju)頭無不(bu)將(jiang)云(yun)服務作(zuo)為企業(ye)(ye)未(wei)來(lai)的(de)(de)(de)重要(yao)戰略發(fa)(fa)展(zhan)方向。無論是(shi)亞馬遜的(de)(de)(de)AWS，微軟的(de)(de)(de)Azure還是(shi)谷歌Cloud都在(zai)全(quan)球范(fan)圍內(nei)為建設超大(da)(da)型數(shu)(shu)(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)而(er)跑馬圈地(di)，以期搶占更多(duo)的(de)(de)(de)全(quan)球云(yun)計(ji)算市(shi)場份額。與此同時，國內(nei)以BAT（百度(du)，阿(a)里(li)巴(ba)巴(ba)和騰訊）為代(dai)表的(de)(de)(de)互(hu)聯(lian)網(wang)巨(ju)頭們(men)雖然起步稍晚但也(ye)都意(yi)識(shi)到云(yun)計(ji)算對整個互(hu)聯(lian)網(wang)行業(ye)(ye)未(wei)來(lai)發(fa)(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)重要(yao)性(xing)并紛(fen)紛(fen)加(jia)大(da)(da)投入。其(qi)中(zhong)一(yi)些不(bu)但在(zai)國內(nei)持(chi)續加(jia)大(da)(da)數(shu)(shu)(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)建設力度(du)，在(zai)近幾年來(lai)還開始嘗試(shi)在(zai)海外建設數(shu)(shu)(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)實現全(quan)球性(xing)的(de)(de)(de)業(ye)(ye)務發(fa)(fa)展(zhan)。

三層網絡(luo)結(jie)構(gou)與脊葉(xie)兩層網絡(luo)結(jie)構(gou)的對比

相較于傳統企(qi)業數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)基(ji)于本地(di)數(shu)據(ju)(ju)的(de)架構(gou)，用于支持(chi)云計(ji)算的(de)大型互(hu)(hu)聯(lian)網(wang)數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)網(wang)絡流量大大增(zeng)加。這(zhe)些數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)用戶(hu)數(shu)量龐(pang)大需求多樣化碎片化，并且希(xi)望獲得(de)無(wu)延時的(de)用戶(hu)體驗。例(li)如，大量用戶(hu)在(zai)短時間內(nei)對在(zai)線(xian)音樂，視(shi)頻，游(you)戲以及網(wang)絡購物等的(de)突發性大流量需求都(dou)需要(yao)互(hu)(hu)聯(lian)網(wang)數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)具有更(geng)高的(de)帶寬和更(geng)加有效的(de)網(wang)絡架構(gou)。

目前主流的(de)(de)(de)三層(ceng)(ceng)(ceng)樹(shu)形(xing)網(wang)絡(luo)(luo)結構(gou)都是(shi)基于(yu)縱向(xiang)(xiang)（南北向(xiang)(xiang)）傳輸(shu)模式。例(li)如一(yi)臺服(fu)務(wu)器(qi)需要(yao)(yao)與不在同(tong)一(yi)網(wang)段上的(de)(de)(de)服(fu)務(wu)器(qi)進行通信(xin)時，必(bi)須通過接入(ru)(ru)層(ceng)(ceng)(ceng)-匯聚(ju)層(ceng)(ceng)(ceng)-核(he)心(xin)(xin)層(ceng)(ceng)(ceng)-匯聚(ju)層(ceng)(ceng)(ceng)-接入(ru)(ru)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)路徑(jing)。這種方(fang)式在面對(dui)像需要(yao)(yao)成(cheng)千上萬服(fu)務(wu)器(qi)相互通信(xin)的(de)(de)(de)云計(ji)(ji)算這樣的(de)(de)(de)大(da)數據業務(wu)時就不是(shi)一(yi)種有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)方(fang)式，不但系(xi)統帶(dai)寬會(hui)被大(da)量(liang)消(xiao)耗，還會(hui)造成(cheng)不可預計(ji)(ji)的(de)(de)(de)延時，從(cong)而(er)形(xing)成(cheng)網(wang)絡(luo)(luo)阻塞。因此近年來全(quan)球大(da)型(xing)互聯網(wang)數據中心(xin)(xin)越來越多(duo)的(de)(de)(de)采用更加便于(yu)橫向(xiang)(xiang)數據傳輸(shu)（東(dong)西向(xiang)(xiang)）的(de)(de)(de)脊(ji)葉(xie)(xie)兩層(ceng)(ceng)(ceng)（Spine-leaf）網(wang)絡(luo)(luo)結構(gou)（如圖(tu)1所(suo)示）。這種網(wang)絡(luo)(luo)結構(gou)主要(yao)(yao)由脊(ji)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)葉(xie)(xie)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)層(ceng)(ceng)(ceng)兩部(bu)分(fen)組成(cheng)。其最(zui)大(da)的(de)(de)(de)特點(dian)就是(shi)每(mei)一(yi)個葉(xie)(xie)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)節點(dian)都與每(mei)一(yi)個脊(ji)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)節點(dian)相連，從(cong)而(er)大(da)大(da)提高了不同(tong)服(fu)務(wu)器(qi)間的(de)(de)(de)通信(xin)效(xiao)率(lv)降(jiang)低了延時。此外，采用脊(ji)葉(xie)(xie)兩層(ceng)(ceng)(ceng)網(wang)絡(luo)(luo)結構(gou)可以(yi)(yi)不必(bi)采購(gou)價格(ge)昂貴的(de)(de)(de)核(he)心(xin)(xin)層(ceng)(ceng)(ceng)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)設備，并且可以(yi)(yi)更便于(yu)根(gen)據業務(wu)的(de)(de)(de)需要(yao)(yao)逐漸增加交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)機和(he)網(wang)絡(luo)(luo)設備進行擴容，有(you)效(xiao)節省初期(qi)投資。

圖(tu)1：傳統三層(ceng)網(wang)絡結(jie)構對比脊葉（Spine-leaf）兩(liang)層(ceng)網(wang)絡結(jie)構

如何應對脊葉兩層網絡(luo)結構在MDA中的(de)布線(xian)挑(tiao)戰

數(shu)(shu)據(ju)中(zhong)心經理們在(zai)部署脊(ji)葉兩(liang)層網絡結構(gou)的(de)數(shu)(shu)據(ju)中(zhong)心時(shi)也遇(yu)到了(le)一(yi)(yi)(yi)些新(xin)的(de)問(wen)題。因為(wei)每一(yi)(yi)(yi)個葉交換節(jie)點和脊(ji)交換節(jie)點都要相連，如何(he)處理大量的(de)布線需求就成為(wei)了(le)一(yi)(yi)(yi)個主要的(de)挑戰(zhan)。為(wei)此康(kang)寧光通信(xin)推出了(le)網格全(quan)交叉互聯模塊（如表1所(suo)示）來解(jie)決這一(yi)(yi)(yi)棘(ji)手的(de)問(wen)題。

表1：網格模塊(kuai)產(chan)品描述

現(xian)在很多(duo)用戶已經開始使用高密(mi)度40G交(jiao)換(huan)機板卡來(lai)實(shi)現(xian)高密(mi)度10G應(ying)(ying)用。例如，一(yi)個(ge)(ge)高密(mi)度10G SFP+板卡有48個(ge)(ge)10G端口(kou)，而(er)一(yi)個(ge)(ge)高密(mi)度40G QSFP+ 板卡可具有36個(ge)(ge)40G端口(kou)。這樣在同(tong)樣的(de)(de)(de)(de)配線空間和能耗條件下(xia)使用40G板卡就可以獲得4x36 = 144個(ge)(ge)10G端口(kou)，從(cong)而(er)降低了10G單端口(kou)的(de)(de)(de)(de)成本和能耗。圖2顯示了網(wang)(wang)(wang)格模(mo)塊在布(bu)線系統中的(de)(de)(de)(de)三種典型應(ying)(ying)用。ABCD四個(ge)(ge)QSFP40G通(tong)道(dao)通(tong)過網(wang)(wang)(wang)格模(mo)塊的(de)(de)(de)(de)輸入端MTP被分(fen)支為4x4個(ge)(ge)10G通(tong)道(dao)，再(zai)通(tong)過模(mo)塊內(nei)部全交(jiao)叉互聯(lian)映(ying)射到網(wang)(wang)(wang)格模(mo)塊的(de)(de)(de)(de)MTP輸出端。這樣每(mei)一(yi)個(ge)(ge)網(wang)(wang)(wang)格模(mo)塊MTP輸出端都具有ABCD 4個(ge)(ge)QSFP收發器(qi)中任意一(yi)個(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)10G通(tong)道(dao)；從(cong)而(er)實(shi)現(xian)與一(yi)個(ge)(ge)輸出端相連的(de)(de)(de)(de)4個(ge)(ge)SFP收發器(qi)均對應(ying)(ying)4個(ge)(ge)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)QSFP端口(kou)中的(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)(ge)10G通(tong)道(dao)，實(shi)現(xian)了脊交(jiao)換(huan)機和葉交(jiao)換(huan)機的(de)(de)(de)(de)全交(jiao)叉互聯(lian)。

圖(tu)2：網格(ge)模塊在布線系統中的三種(zhong)典型應用

下面讓我(wo)們通過一(yi)個(ge)(ge)例子來看(kan)看(kan)如(ru)何通過使(shi)用網格(ge)模塊來優化脊(ji)葉(xie)兩層網絡在主(zhu)配線區MDA（Main Distribution Area）中的(de)布線結(jie)構。例如(ru)我(wo)們使(shi)用具有48個(ge)(ge)10G SFP+端(duan)口(kou)(kou)板卡(ka)的(de)葉(xie)交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)和(he)具有4x 36個(ge)(ge)40G QSFP+端(duan)口(kou)(kou)板卡(ka)的(de)脊(ji)交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)。如(ru)果葉(xie)交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)的(de)收斂(lian)比為3：1，則每個(ge)(ge)葉(xie)交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)的(de)16個(ge)(ge)10G上行端(duan)口(kou)(kou)需(xu)要(yao)分別與16個(ge)(ge)脊(ji)交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)相連。將脊(ji)交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)的(de)40G端(duan)口(kou)(kou)作為4個(ge)(ge)10G端(duan)口(kou)(kou)使(shi)用，則每個(ge)(ge)脊(ji)交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)需(xu)要(yao)連接(jie)4x36x4=576個(ge)(ge)葉(xie)交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)如(ru)圖3所(suo)示。

圖3： 10G應用的脊葉兩層網絡(luo)結(jie)構拓(tuo)撲圖

圖4： 脊葉兩層網絡結(jie)構MDA全交(jiao)叉互聯(lian)布(bu)線結(jie)構對比

如果使(shi)用(yong)(yong)(yong)傳統布(bu)線(xian)方(fang)式(shi)，要實現(xian)脊交換機(ji)(ji)(ji)和(he)葉交換機(ji)(ji)(ji)的(de)全(quan)交叉互聯(lian)需(xu)要在(zai)MDA中(zhong)通(tong)過MTP-LC模塊(kuai)(kuai)將每個脊交換機(ji)(ji)(ji)的(de)40G QSFP+端(duan)口分支為(wei)(wei)4x10G端(duan)口再通(tong)過跳(tiao)線(xian)交叉互聯(lian)到與(yu)葉交換機(ji)(ji)(ji)10GSFP+端(duan)口相(xiang)連的(de)相(xiang)同數量的(de)MTP-LC模塊(kuai)(kuai)（如圖4左圖所(suo)(suo)示）。這種(zhong)傳統方(fang)式(shi)因布(bu)線(xian)系統結構(gou)復雜成(cheng)本相(xiang)對(dui)較高，MDA占(zhan)用(yong)(yong)(yong)空間大(da)等缺點并(bing)(bing)未獲得廣泛應(ying)用(yong)(yong)(yong)。在(zai)這種(zhong)應(ying)用(yong)(yong)(yong)場景中(zhong)，使(shi)用(yong)(yong)(yong)網格(ge)模塊(kuai)(kuai)就可(ke)以很(hen)(hen)好的(de)解決這些問題。如圖4右(you)圖所(suo)(suo)示，通(tong)過在(zai)MDA中(zhong)使(shi)用(yong)(yong)(yong)網格(ge)模塊(kuai)(kuai)我(wo)們可(ke)以無(wu)需(xu)將脊交換機(ji)(ji)(ji)的(de)40G端(duan)口使(shi)用(yong)(yong)(yong)MTP-LC模塊(kuai)(kuai)分支為(wei)(wei)10G端(duan)口就能實現(xian)與(yu)葉交換機(ji)(ji)(ji)的(de)全(quan)交叉互聯(lian)，從而大(da)大(da)優化MDA的(de)布(bu)線(xian)結構(gou)并(bing)(bing)可(ke)為(wei)(wei)用(yong)(yong)(yong)戶帶(dai)來如表2所(suo)(suo)示的(de)很(hen)(hen)多價值。

表2：網格模塊在MDA布線(xian)中的優勢(shi)

總結

隨(sui)著(zhu)用(yong)(yong)戶(hu)對(dui)數(shu)據(ju)中心(xin)網(wang)(wang)(wang)絡帶寬需求的(de)(de)(de)(de)逐年提高(gao)，數(shu)據(ju)中心(xin)主干網(wang)(wang)(wang)絡已經(jing)逐漸由10G向40G演(yan)進(jin)，今后(hou)還將(jiang)會升(sheng)級到100G.這樣使用(yong)(yong)40G分支(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)(wei)4x10G以(yi)(yi)及將(jiang)來由100G分支(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)(wei)4x25G的(de)(de)(de)(de)脊葉(xie)兩(liang)層網(wang)(wang)(wang)絡將(jiang)成(cheng)為(wei)(wei)支(zhi)(zhi)(zhi)持(chi)大型數(shu)據(ju)中心(xin)既(ji)經(jing)濟又(you)高(gao)效的(de)(de)(de)(de)網(wang)(wang)(wang)絡結(jie)構。因此使用(yong)(yong)網(wang)(wang)(wang)格模(mo)塊(kuai)來實現脊葉(xie)兩(liang)層網(wang)(wang)(wang)絡全(quan)交叉互聯的(de)(de)(de)(de)布(bu)線結(jie)構不但可以(yi)(yi)支(zhi)(zhi)(zhi)持(chi)目前的(de)(de)(de)(de)40G網(wang)(wang)(wang)絡，還可以(yi)(yi)讓用(yong)(yong)戶(hu)的(de)(de)(de)(de)布(bu)線系(xi)統平滑的(de)(de)(de)(de)升(sheng)級到未來的(de)(de)(de)(de)100G網(wang)(wang)(wang)絡，有(you)效的(de)(de)(de)(de)解決(jue)了用(yong)(yong)戶(hu)對(dui)未來系(xi)統升(sheng)級的(de)(de)(de)(de)困(kun)擾。

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