張文亮

【摘要】? ? 隨著“新基建”的改變，給數(shù)據(jù)中心帶來了新的發(fā)展，而數(shù)據(jù)中心是運(yùn)營商目前打造云網(wǎng)一體化的關(guān)鍵部分，它的發(fā)展為5G+AI的應(yīng)用提供了超強(qiáng)的技術(shù)支持。因此， 本文主要是對(duì)云網(wǎng)的大背景、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、未來數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的主要挑戰(zhàn)及需求、關(guān)鍵技術(shù)等等方面進(jìn)行深入分析，得出云數(shù)據(jù)進(jìn)行組網(wǎng)和承載的方案，同時(shí)可以論證關(guān)鍵技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】? ? 云網(wǎng)一體化? ? 大規(guī)模數(shù)據(jù)中心? ? 云網(wǎng)融合? ? 無損網(wǎng)絡(luò)

一、解析云網(wǎng)的大背景

在2020年3月4日，中共中央政治局常務(wù)委員召開會(huì)議的時(shí)候明確提出，為了科技發(fā)展更快的進(jìn)步，要快速建設(shè)新型基礎(chǔ)設(shè)施的建立，例如：5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心（data center，DC）等等?！靶禄ā笔腔A(chǔ)設(shè)施建設(shè)，它的水平將成為科技競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，也是數(shù)字化經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵所在。而數(shù)據(jù)中心是近期國家第一次提出列入加快建設(shè)目錄之一，它將和5G網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施同步建設(shè)，推動(dòng)信息技術(shù)的發(fā)展。而數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)會(huì)隨著其他新基建的建設(shè)而逐步擴(kuò)大。其重要程度表現(xiàn)在一是數(shù)據(jù)中心是技術(shù)的載體，為5G和物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)支持。二是對(duì)于金融等傳統(tǒng)企業(yè)來說，需要借助數(shù)據(jù)中心促進(jìn)企業(yè)快速轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)云管理。

中國聯(lián)通提出云改戰(zhàn)略，持續(xù)全面推進(jìn)各方面的云改計(jì)劃。借助網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)云網(wǎng)融合的建設(shè)，作為戰(zhàn)略大力推進(jìn)。數(shù)據(jù)中心是云網(wǎng)融合的基礎(chǔ)設(shè)施，能夠提供計(jì)算、存儲(chǔ)和連接服務(wù)。那么數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)作為核心網(wǎng)絡(luò)，能夠?yàn)樵贫喾N類型的業(yè)務(wù)提供服務(wù)。同時(shí)，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)也能夠聯(lián)絡(luò)城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)等，連接云計(jì)算、應(yīng)用等等，它在云網(wǎng)一體化的規(guī)劃中起著特別重要的作用。

二、闡釋傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的框架

當(dāng)前階段，我國傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由分級(jí)互聯(lián)架構(gòu)和大二層架構(gòu)組成，具體可如圖1-2所示。此架構(gòu)是現(xiàn)階段運(yùn)用商使用的主要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)IDC業(yè)務(wù)的對(duì)外銷售及規(guī)模小的資源池等等。其中，分級(jí)互聯(lián)架構(gòu)就是傳統(tǒng)的接入交換機(jī)、匯聚交換機(jī)及核心交換機(jī)組成。而匯聚交換機(jī)下面的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)獨(dú)立的分區(qū)網(wǎng)絡(luò)，不同區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)要想互相訪問就需要經(jīng)過第三層的核心交換機(jī)才能實(shí)現(xiàn)。而核心交換機(jī)和匯聚交換機(jī)都是利用堆疊等虛擬技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行保證業(yè)務(wù)安全可靠完成。DC內(nèi)南北向流量可以提供互聯(lián)網(wǎng)訪問的功能，能夠承載上百臺(tái)服務(wù)器。

大二層架構(gòu)主要是大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等使用的一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，是指資源池化邏輯大二層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。資源池被虛擬后，有些遷移需求就會(huì)讓流量大量的增長(zhǎng)。所以，為了滿足需求，很多新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生，他們都在數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)旗下，有TRILL（多鏈接透明互聯(lián)）和SPB（最短路徑橋接）等。這些都可以借助路由來計(jì)算大二層組網(wǎng)計(jì)算，能夠擴(kuò)展虛擬局域網(wǎng)。隨著科技的發(fā)展，虛擬化數(shù)據(jù)中心的規(guī)模也在持續(xù)增大，主要部署方案由VXLAN的大二層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)也近扁平化。這個(gè)架構(gòu)能夠承載上千臺(tái)服務(wù)器，主要是融合資源虛擬化、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)及IP網(wǎng)絡(luò)融合的資源池。

隨著科技的快速發(fā)展，其承載業(yè)務(wù)類型也在不斷增加，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)也遇到了很多技術(shù)難點(diǎn)，需要在后續(xù)的探究下，不斷地攻破。一是數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中心的業(yè)務(wù)需求更加豐富，帶來了新的挑戰(zhàn)，需要根據(jù)業(yè)務(wù)情況提供差異化的網(wǎng)絡(luò)承載，不是以往以帶寬這種核心驅(qū)動(dòng)，因此，高效運(yùn)營存在著技術(shù)挑戰(zhàn)。二是對(duì)于選擇關(guān)鍵技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，規(guī)模的可拓展性方面弱。

三、探究未來數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

概括來說，云網(wǎng)一體化數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)主要集中在超低時(shí)延的無損性、規(guī)?？蓴U(kuò)展性、云網(wǎng)協(xié)同、一體化管理維護(hù)及業(yè)務(wù)端到端承載等方面。對(duì)于云網(wǎng)一體化方面的技術(shù)挑戰(zhàn)，要同時(shí)兼顧5G、云網(wǎng)融合、邊緣計(jì)算等新能力，還要兼顧傳統(tǒng)IDC業(yè)務(wù)。主要是體現(xiàn)在云網(wǎng)融合能力，5G及NFV加速云化網(wǎng)元進(jìn)入數(shù)據(jù)中心、AI等新興技術(shù)應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)中心提出超低時(shí)延無損需求。

四、解析關(guān)鍵技術(shù)

4.1超大規(guī)模組網(wǎng)

云數(shù)據(jù)中心發(fā)展迅速，數(shù)據(jù)中心一般情況下要作為單一資源池，為十萬臺(tái)服務(wù)器服務(wù)。要滿足超大規(guī)模組網(wǎng)的可靠性和擴(kuò)展性，同時(shí)要考慮自動(dòng)化管控、架構(gòu)設(shè)計(jì)等。主要采用IP-CLOS架構(gòu)、基于EBGP的大規(guī)模路由組織及“SDN+OpenStack”云網(wǎng)一體管控。其中，IP-CLOS的典型架構(gòu)如圖3所示，其中，Spine是脊節(jié)點(diǎn)，只能提供高速Ip轉(zhuǎn)發(fā)的功能，連接各個(gè)功能Leaf節(jié)點(diǎn);Leaf為葉子節(jié)點(diǎn)，VxLAN Fabric網(wǎng)絡(luò)功能接入節(jié)點(diǎn)，VTEP端點(diǎn);Server Leaf為L(zhǎng)eaf功能節(jié)點(diǎn)，提供服務(wù)器等計(jì)算資源接入;Service Leaf為L(zhǎng)eaf功能節(jié)點(diǎn)，提供防火墻、負(fù)載均衡等增值服務(wù)接入;Border Leaf為L(zhǎng)eaf功能節(jié)點(diǎn)，提供數(shù)據(jù)中心外部流量接入。

4.2超低時(shí)延無損網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠RDMA技術(shù)，考慮到未來云網(wǎng)一體化下的業(yè)務(wù)端到端需求，基于以太網(wǎng)RoCE技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為主流技術(shù)。典型的ROCEv2以太網(wǎng)方案如圖4所示。

4.3 云網(wǎng)業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載

在云網(wǎng)一體化的架構(gòu)下，外部網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)絡(luò)邊界越來越不明顯，而云內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、云間網(wǎng)絡(luò)及用戶到云網(wǎng)絡(luò)就會(huì)形成一個(gè)整體，借助資源端到端管控、業(yè)務(wù)端到端來提供一體化服務(wù)。云網(wǎng)一體化下網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)展方向如圖5所示。

五、結(jié)束語

綜上所述，為了加快5G、人工智能等新業(yè)務(wù)的擴(kuò)展速度，運(yùn)營商正在推進(jìn)云網(wǎng)一體化的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，整個(gè)建設(shè)圍繞著數(shù)據(jù)中心，擴(kuò)大云網(wǎng)的應(yīng)用范圍。為了不斷解決新問題，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)要充分發(fā)揮擴(kuò)展大規(guī)模組網(wǎng)、云網(wǎng)高效率、靈活性強(qiáng)以及網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)短等優(yōu)勢(shì)，不斷地加深探索，致力于構(gòu)建高性能的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。后期將為了擴(kuò)展業(yè)務(wù)場(chǎng)景等持續(xù)探究。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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