隨著企業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的深化進(jìn)行，企業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集中密度越來越高，服務(wù)器存儲(chǔ)數(shù)量不斷增長，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不斷擴(kuò)展，空間布局、系統(tǒng)布線、電力能耗壓力不斷增加。作為數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)承載的大動(dòng)脈，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層面則直接面臨著持續(xù)的嚴(yán)格挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)技術(shù)的快速發(fā)展為數(shù)據(jù)中心變革提供了強(qiáng)大支撐動(dòng)力，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)加快。

1、高密服務(wù)器、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心的物理服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)量快速增長，使得數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷擴(kuò)大。企業(yè)數(shù)據(jù)集中、業(yè)務(wù)整合的過程，表現(xiàn)為高密應(yīng)用系統(tǒng)的集中。同時(shí)，服務(wù)器與存儲(chǔ)等IT設(shè)備計(jì)算處理能力遵循摩爾定律的增長，也使得數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)處理能力持續(xù)增強(qiáng)。

目前1Gbps～8Gbps級別的服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口成為主流，從而使得基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的千兆接入、萬兆互聯(lián)成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)的基本標(biāo)準(zhǔn)。

新一代計(jì)算設(shè)備已經(jīng)開始提供萬兆接口，多核服務(wù)器已具備萬兆吞吐能力，多萬兆網(wǎng)絡(luò)接口的服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)開始在企業(yè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行部署，計(jì)算能力迅速提升的同時(shí)也讓面向網(wǎng)絡(luò)的接入帶寬需求過渡到萬兆環(huán)境。

計(jì)算虛擬化的技術(shù)革新，使單一高計(jì)算能力物理服務(wù)器虛擬化成多個(gè)邏輯計(jì)算單元，極大提高了系統(tǒng)的計(jì)算效能以及對存儲(chǔ)訪問的高速吞吐。而由于等同于將此前的多個(gè)服務(wù)器應(yīng)用系統(tǒng)疊加在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口下，網(wǎng)絡(luò)流量急速提升，因此對數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)提出了相當(dāng)于傳統(tǒng)環(huán)境下數(shù)倍乃至數(shù)十倍的性能要求。

同時(shí)，在高密應(yīng)用集中環(huán)境下，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求更為苛刻。局部網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的故障，對數(shù)據(jù)中心提供服務(wù)能力的影響比傳統(tǒng)環(huán)境要更為嚴(yán)重。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的局部故障可能只對單一應(yīng)用造成短時(shí)影響，而新的數(shù)據(jù)中心環(huán)境下，則是大量應(yīng)用密集，故障影響范圍擴(kuò)大化。因此，對于網(wǎng)絡(luò)變化的快速收斂、更強(qiáng)的故障自愈能力也成為下一代數(shù)據(jù)中心平臺(tái)的重要研究課題。

2、數(shù)據(jù)中心多個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)中心發(fā)展建設(shè)過程中，出于不同的應(yīng)用連接要求，逐步出現(xiàn)了多個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如圖1所示。

以太網(wǎng)交換網(wǎng)絡(luò)：用于連接承載終端客戶與業(yè)務(wù)服務(wù)器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問，強(qiáng)調(diào)高速、可靠、安全、遠(yuǎn)端互聯(lián)性、開放性，是當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)化最普遍的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)形態(tài)。

服務(wù)器高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)：多用于服務(wù)器高速集群互聯(lián)，在大多數(shù)條件下使用以太網(wǎng)進(jìn)行承載;但在某些特殊要求應(yīng)用環(huán)境下，使用Infiniband(簡稱IB)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集群互聯(lián)。IB的特點(diǎn)主要是時(shí)延小，不丟包。IB的低時(shí)延在于轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制為cut-through模式(傳統(tǒng)以太網(wǎng)交換機(jī)為store-forwarding模式)，可達(dá)200納秒。同時(shí)IB通過credit機(jī)制進(jìn)行端到端流控，使得網(wǎng)絡(luò)突發(fā)大流量得到平緩，數(shù)據(jù)保持在服務(wù)器接口而避免流量丟失。

存儲(chǔ)訪問網(wǎng)絡(luò)：用于承載服務(wù)器上層應(yīng)用系統(tǒng)對后端存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)操作，存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)主要用于傳送SCSI指令，核心要求是高帶寬、不丟包。目前常見的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)有FC交換機(jī)構(gòu)建的FC-SAN和以太網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)建的IP-SAN。

多套網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中心，不僅增加了投資成本，同時(shí)由于技術(shù)差異大，需要不同的專業(yè)人員進(jìn)行操作，給數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行管理帶來很多不便及較高的培訓(xùn)成本。隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷增大，龐大的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)也成為影響數(shù)據(jù)中心TCO的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

3、數(shù)據(jù)中心流量突發(fā)

數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)高性能的特點(diǎn)已經(jīng)為建設(shè)者不容置疑，全線速、高帶寬是設(shè)備選型的核心因素。但是，隨著數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的迅猛增長，網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)流也不斷增長。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)觀測，以1毫秒為間隔采集到的流量峰值是平均流量的2～3倍。因此在高密應(yīng)用環(huán)境下的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，特別是萬兆互聯(lián)環(huán)境下，業(yè)務(wù)流量突發(fā)異常顯著，而這樣的突發(fā)數(shù)據(jù)流需要網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)進(jìn)行緩存和排隊(duì)調(diào)度。通常的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)雖然是千兆服務(wù)器接入、萬兆網(wǎng)絡(luò)骨干，但在網(wǎng)絡(luò)的骨干層面基本存在一定的帶寬收斂設(shè)計(jì)，如出現(xiàn)多個(gè)萬兆端口向較少萬兆端口突發(fā)數(shù)據(jù)，則存在嚴(yán)重的突發(fā)擁塞瓶頸。

當(dāng)交換系統(tǒng)對流量突發(fā)的緩存調(diào)度能力有限時(shí)，必然導(dǎo)致在集中業(yè)務(wù)訪問引起的流量突發(fā)情況下的大量丟包，引起傳輸層的窗口滑動(dòng)、重傳和流量環(huán)境進(jìn)一步惡化，降低服務(wù)響應(yīng)能力。

傳統(tǒng)的交換方式最多只能進(jìn)行8種流的區(qū)分和調(diào)度，業(yè)務(wù)能力有限，難以滿足當(dāng)前數(shù)據(jù)中心高密應(yīng)用需求，特別是浪涌突發(fā)環(huán)境下，粗粒度調(diào)度能力、低容量網(wǎng)絡(luò)緩存無法解決眾多關(guān)鍵應(yīng)用的高吞吐量突發(fā)訪問業(yè)務(wù)要求。

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