作者：Jon Oltsik、Perry Laberis

2011年8月

执行摘要

在数据中心整合、服务器虚拟化以及网络融合的共同推动下，数据中心网络技术也在发生着深刻的变化。作为这一演变的一部分，IT专业人士可能会从网络厂商那儿听到一些诸如“扁平网络”、“可编程流”以及“虚拟以太网桥接”这样一些新的术语。

本报告旨在为IT专业人员提供明确的路线图，以便他们能够合理规划，从而实现数据中心网络技术的创新，并能够加以应用。

数据中心网络的定义

数据中心网络执行两项关键任务：

1. 连接数据中心资产。交换机和路由器用于连接数据中心内的各类设备，包括服务器、存储设备和其他网络应用。

2.使其他网络能够访问数据中心应用和服务。数据中心网络可以作为其他网络上终端用户系统连接的入口/出口点。

数据中心网络一般由标准以太网和TCP/IP交换机以及路由器组成，但是也可能包含用于存储网络（即光纤通道）、服务器至服务器的网络（即Infiniband）以及L4-7网络服务（即安全性、应用加速、广域网优化等等）的专用设备。

目前，许多数据中心网络都坚持选用3层网络树拓扑结构（见图1）。在网络接入层主机计算机与以太网交换机相连。然后，接入交换机通过1GbE和10GbE上行链路连接至网络汇聚层。最后，汇聚交换机连接至核心路由交换机（即支持L2/L3），以完成树型结构。如前所述，许多大型的数据中心也使用专用的光纤通道SAN将服务器连接至存储设备。

转型中的数据中心网络

在过去10-15年里，三层树状拓扑结构得到了系统的创建。随着大型企业不断向其数据中心添加服务器和存储设备，这就需要更多的交换机端口。当一台设备上的交换机端口用尽时，更多的交换机就会成对部署，以便进行故障切换。当连接在一起的接入交换机失于控制之时，它们就会创建一个分层的架构，以聚合交换机的连接。当这两层的拓扑结构达到L2主动连接、广播域以及table尺寸的极限时，它们就会创建子网并部署核心路由交换机，以实现L3服务器通信。

虽然数据中心网络问题得以解决，但是流量仍然是一个大问题。权衡之下，信息主管们希望通过增加运营开支来进行运营，以避免费用高昂的网络升级或推倒重建。

• 数据中心整合措施仍然势头强劲。经济实惠的带宽和基于Web的应用，两者加以结合之后，为数据中心整合带来了堪称完美的革命。
• 服务器虚拟化引入网络流量、虚拟交换机和主机可移动性。服务器虚拟化已经给现有数据中心网络带来了挑战，并且随着大型企业对更多的物理服务器进行虚拟化，这一情形变得更加糟糕。
• Web应用带来了数据中心流量的激增。目前，基于SOA和Web服务的横向扩展Web应用为每个用户提供具有高度动态目标的网页。提供这些网页要求跨数百个单个节点上运行的程序和子程序进行协调和通信。如果服务器之间的通信是同一类型，则需要大型的集群文件系统（如MapReduce和Hadoop）。

数据中心网络的新要求

为了满足迅速增长的数据中心、服务器虚拟化以及新型聊天式Web应用的需求，数据中心网络必须突破传统藩篱的束缚，并提供：

• 可扩展的简易架构。
• 方便灵活的操作。
• 网络融合。
• 服务器虚拟化和云计算感知。

未来之路

数据中心网络会逐渐演变，并通过两个阶段循序渐进地展现这些属性：

1. 数据中心网络整合（2008-2013年）

2. 融合的数据中心架构（2013-2016年）

本报告所概述的数据中心目前发展趋势（即服务器虚拟化、横向扩展应用、网络融合、云计算等等）将会对数据中心网络设计和运作的方式产生深远影响。随着企业的不断发展，他们可能会到达一个决策点：他们是应该坚持选择“尝试才知可行”的网络供应商，还是考虑制定替代方案以作为更全面的数据中心策略的一部分？ESG认为，首席信息官们在权衡这一决策时，从以下几个方面对每家供应商进行评估非常重要：

• 架构。Clos网络？Fat-tree拓扑结构？光纤网络架构？由于“万金油”型数据中心网络架构不会很快随时出现，因此大型企业应通过评估其战略计划（即数据中心的规模、服务器虚拟化、应用软件开发、云计算）进行启动，然后再根据这些要求来衡量供应商路线图。
• 行业标准。一些厂商完全按照行业标准（如IEEE SPB或IETF TRILL）实施。而另外一些厂商则以这些标准作为基础适当进行扩展，以获取先进的特性和功能。与往常一样，首席信息官们应该认真研究供应商计划、行业标准和第三方分析，以作为其尽职调查过程的一部分。
• 网络融合。未来的数据中心网络会谨遵承诺，将连接提供至CPU、存储或网络服务。然而ESG认为，实现这一构想也需要进行权衡。ACIO必须考虑这一问题：为实现跨服务器、存储和网络的共同管理或网络互连而放弃现有服务器或存储网络厂商，这是否值得？请记住：这些决定可能会对企业产生影响，因此必须精打细算。
• 第三方支持。数据中心网络必须支持领先的服务器虚拟化和云计算平台。大型企业也必须相应调整其服务器虚拟化/云计算计划。有些设备甚至可以在数据中心网络上运行应用或服务。这似乎有悖常理，但是它可以为大型数据中心或通过低延迟/高流量应用增加价值。因此，应着眼未来需求，深入探讨这些问题。
• 可编程的流量。实施多用户或云计算规划的任何企业都应该将对该话题的研究作为其规划的一部分。虽然很少有网络工程师期望学习如何“为网络编程”，但是，如果可编程控制平面具有灵活性，则可以为投入时间和资源的大型企业提供真正的安全性、应用以及市场细分的优势。
• ASIC。这往往是另一系列的信仰问题：定制ASIC会增加价值吗？或它们会遵从摩尔定律并会被供应商（如Broadcom和Marvell）生产的商用芯片取而代之吗？再一次，答案没有正误之分。信息主管必须全面衡量每一家数据中心网络供应商所提供的整体舒适度之后才能做出决定。