從2006年開始出現(xiàn)的云計(jì)算概念，其熱度一直持續(xù)到今天，并有愈演愈烈之勢(shì)，幾乎所有企業(yè)IT業(yè)務(wù)都在向云計(jì)算演進(jìn)。在此期間，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更是以每年40%以上的速度增長(zhǎng)，其中數(shù)據(jù)中心級(jí)核心交換機(jī)可以說(shuō)是整個(gè)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

　　何以誕生？

　　數(shù)據(jù)中心級(jí)交換機(jī)之所以誕生，背后有著深刻的原因。根本的支撐是整個(gè)IT業(yè)界的應(yīng)用模型發(fā)生了革命性的變化，從Client/Server的流量模型向Server/Server流量模型演進(jìn)，從單播為主的流量模型到Incast和多播流量的大量使用。同時(shí)伴隨著的是大量企業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)IT化，企業(yè)客戶對(duì)IT的投資更加活躍，大規(guī)模服務(wù)器集群、虛擬化、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的成熟都對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了更高的業(yè)務(wù)要求。

　　從附表的分析中我們可以發(fā)現(xiàn)，業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求驅(qū)動(dòng)加上產(chǎn)品技術(shù)的成熟是數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)成功的關(guān)鍵。所以當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)下一代的數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)時(shí)，也謹(jǐn)遵守這一規(guī)則。

　　現(xiàn)狀如何？

　　當(dāng)前條件下，主流網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商的數(shù)據(jù)中心級(jí)核心交換機(jī)基本具備如下特點(diǎn)：

　　1．較高可擴(kuò)展性可擴(kuò)展性的應(yīng)用場(chǎng)景主要集中在如下3個(gè)方面：

　　首先是高速擴(kuò)展的數(shù)據(jù)中心，它需要容納更多的服務(wù)器接入、更高的接入端口速率、更大的數(shù)據(jù)吞吐量，來(lái)滿足不斷新增的服務(wù)器接入需求。要達(dá)成這一目標(biāo)，需要依賴更高性能的硬件，生產(chǎn)出高密度、高速接口的新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

　　其次是虛擬機(jī)遷移的支持，需要一個(gè)可擴(kuò)展的大二層網(wǎng)絡(luò)來(lái)匹配虛擬機(jī)應(yīng)用。使虛擬機(jī)的靈活部署可以在更廣大的物理場(chǎng)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)。這就需要新協(xié)議、新硬件特性的支持，比如全新的二層路由協(xié)議TRILL，還有跨數(shù)據(jù)中心的L2互連支持。

　　最后是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)擴(kuò)展的需求，現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)越來(lái)越趨向于采用模塊化的方式，它易部署、易維護(hù)、易管理，能有效提高部署效率，降低運(yùn)維的復(fù)雜度。

　　2．網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的自身虛擬化能力網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自身的虛擬化應(yīng)用場(chǎng)景主要集中在如下3個(gè)方面：

　　首先是簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的復(fù)雜性。比較典型的業(yè)務(wù)特性是雙（多）機(jī)集群。目前業(yè)界比較成熟的是雙機(jī)集群；而多機(jī)集群的技術(shù)難度遠(yuǎn)大于雙機(jī)集群，現(xiàn)在還處于試水階段；另外還包括接入層交換機(jī)的各種矩陣擴(kuò)展方式，虛擬堆疊技術(shù)等等。

　　其次是網(wǎng)絡(luò)資源共享、靈活調(diào)配。目前已有多個(gè)廠家提供虛擬交換機(jī)技術(shù)來(lái)達(dá)成這一目標(biāo)。虛擬交換機(jī)幫助用戶快速部署網(wǎng)絡(luò)，并提升網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，包括機(jī)房空間、供電、設(shè)備板卡等，是一個(gè)不可多得的好技術(shù)。

　　最后是網(wǎng)絡(luò)對(duì)虛擬機(jī)的感知以及網(wǎng)絡(luò)適配。它要求網(wǎng)絡(luò)可以以虛擬機(jī)的顆粒度進(jìn)行管理。這類技術(shù)是現(xiàn)在業(yè)界在實(shí)現(xiàn)上最不成熟的一環(huán)，目前有802.1BR、802.1Qbg、甚至是帶外網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)……一線廠商或多或少都有自己的方案，但最終誰(shuí)能占據(jù)主流市場(chǎng)尚未可知。

　　3．多業(yè)務(wù)支持和網(wǎng)絡(luò)融合多業(yè)務(wù)支持和網(wǎng)絡(luò)融合的應(yīng)用場(chǎng)景主要集中在如下3個(gè)方面：

　　首先是對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的支持。譬如，支持多租戶、移動(dòng)IP、VPN等。這需要引入各種創(chuàng)新的協(xié)議和硬件芯片（如各種VPN技術(shù)、VxLAN/NvGRE、IPv6等）。如果用芯片直接適配復(fù)雜業(yè)務(wù)的處理，可以獲得較高的處理性能；目前基本都在啟動(dòng)階段，沒(méi)有成熟應(yīng)用。

　　其次是對(duì)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的集成。常用的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)有防火墻、網(wǎng)絡(luò)分析、負(fù)載均衡設(shè)備等。通常的做法是用多業(yè)務(wù)板塊在設(shè)備層面進(jìn)行集成。由于這些復(fù)雜業(yè)務(wù)不能在ASIC上直接實(shí)現(xiàn)，所以用加載CPU的業(yè)務(wù)板卡來(lái)實(shí)現(xiàn)是一個(gè)比較快速、靈活的解決方案。好處是可以支持多種業(yè)務(wù)，甚至允許用戶自定義；缺點(diǎn)是性能一般都不太高。

　　最后看網(wǎng)絡(luò)融合。在數(shù)據(jù)中心，最主要的內(nèi)容就是對(duì)傳統(tǒng)的FC網(wǎng)絡(luò)和HPC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合。目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)Everything over Ethernet。10GE和DCB等新技術(shù)的出現(xiàn)使得Ethernet可以承載原來(lái)所不能承載的異種網(wǎng)絡(luò)，如FCoE、RDMAoE等等。

　　缺憾在哪？盡管數(shù)據(jù)中心級(jí)的核心交換機(jī)在業(yè)務(wù)和技術(shù)上取得了很大突破，但目前還存在不少缺憾，主要包括：

　　1．網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力有限在設(shè)備的可擴(kuò)展性上，核心交換機(jī)能滿足支撐未來(lái)5年乃至10年的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展需求的廠家?guī)缀鯖](méi)有；究其根本原因就是設(shè)備架構(gòu)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)快速擴(kuò)張速度的不匹配。

　　服務(wù)器虛擬化后，對(duì)二層的數(shù)據(jù)交換產(chǎn)生了巨大需求，但二層網(wǎng)絡(luò)由于天生的缺陷，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的可擴(kuò)展性非常有限。

　　一些傳統(tǒng)的二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如STP等，只解決了二層網(wǎng)絡(luò)的破環(huán)，卻在如何做大二層網(wǎng)絡(luò)上并未涉及，在多個(gè)數(shù)據(jù)中心之間如何實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的二層互通，現(xiàn)在也沒(méi)有一個(gè)非常成熟的方案。

　　2．網(wǎng)絡(luò)虛擬化和應(yīng)用虛擬化分離應(yīng)用虛擬化以后，客戶的業(yè)務(wù)、應(yīng)用將變得更加靈活，調(diào)整起來(lái)會(huì)變得更加動(dòng)態(tài)、頻繁。

　　網(wǎng)絡(luò)虛擬化如何跟隨業(yè)務(wù)、應(yīng)用的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)適配，快速、自動(dòng)地進(jìn)行部署變更，也是一道很大的考題。

　　3．網(wǎng)絡(luò)行為開放有限隨著客戶應(yīng)用環(huán)境的日益復(fù)雜，許多客戶都提出了網(wǎng)絡(luò)行為定制化的需求。因?yàn)槊總�(gè)客戶的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境都有其特點(diǎn)，而廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備不能滿足所有客戶的特殊行為需求，所以業(yè)界出現(xiàn)了通過(guò)一個(gè)開放式標(biāo)準(zhǔn)接口來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備行為的思潮。

　　OpenFlow/OpenStack/SDN等技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。盡管目前這些技術(shù)還比較稚嫩，和設(shè)備的適配上也不完美，但誰(shuí)也不能斷言將來(lái)這種將網(wǎng)絡(luò)控制的細(xì)節(jié)充分開放給外部應(yīng)用的架構(gòu)就一定走不通。

　　不管最終采用了什么技術(shù)——控制和轉(zhuǎn)發(fā)完全分離、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備直接提供API接口、開放式平臺(tái)提供中間件……定制客戶化的網(wǎng)絡(luò)行為這一業(yè)務(wù)需求是不可忽略的。

　　4．“數(shù)據(jù)中心”和“園區(qū)網(wǎng)”核心的重復(fù)投資兩套核心設(shè)備固然能解決安全性問(wèn)題，但勢(shì)必帶來(lái)物理設(shè)備雙份投資，同時(shí)管理和維護(hù)成本也會(huì)相應(yīng)提高。

　　從客戶的角度看，使用同一硬件平臺(tái)支持?jǐn)?shù)據(jù)中心和園區(qū)網(wǎng)，能獲得統(tǒng)一的管理、雙核心物理耦合（通過(guò)虛擬交換機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)）、便捷的部署和運(yùn)維等優(yōu)點(diǎn)。

　　從技術(shù)角度看，數(shù)據(jù)中心和園區(qū)網(wǎng)共享核心交換機(jī)是大勢(shì)所趨。

　　5．極高的電力成本比較歷代核心交換機(jī)的功耗會(huì)發(fā)現(xiàn)最近幾代設(shè)備的電力消耗越來(lái)越大。如果客戶把這些新型的交換機(jī)安裝在傳統(tǒng)供電設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房，那么供電就是個(gè)大問(wèn)題，而且溫度越高、對(duì)設(shè)備可靠性的沖擊就越大。

　　把數(shù)據(jù)中心級(jí)核心交換機(jī)的功耗降下來(lái)是一個(gè)非常重要的課題，有助于提高設(shè)備的可靠性，節(jié)約日益緊張的能源，降低對(duì)設(shè)備機(jī)房的安裝要求。