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100G之云内交换篇:面向数据中心的统一交换架构

 11年09月02日 01:12【原创】作者:李宝红  责任编辑:尤佳

导读:交换架构是网络设备的核心,就像人的心脏一样重要。作为大规模云计算的核心基础架构,网络设备的交换架构具有区别于传统技术形态的苛刻的要求。让以太网从传统的“尽力而为”变成更为成熟的“无损网络”、完全无阻塞网络,交换架构该如何演进?

关键词: 架构 数据中心

1、 支持统一交换架构(Unified Switch Fabric)

数据中心目前存在相对独立的三张网:数据网(Data)、存储网(SAN)和高性能计算网(HPC)。为了便于未来的业务整合和服务提供、简化管理、降低建设成本和运营维护成本,三网将逐步走向融合。要求网络设备的交换架构能方便地扩展和支持FCoE、FC等接口及其转发,从而与存储网络无缝融合;支持CEE(Convergence Enhanced Ethernet)增强型以太网等新型接口,使以太网从传统的“尽力而为(Best-effort)”变成更为成熟的“无损网络(Lossless)”。

2、 大容量及高扩展性(Capacity & Scalability)

超宽带时代正在来临,以Youtube、iTunes、Facebook、GoogleEarth、网真系统、移动视频等为代表的视频流、音频流、社交网络、P2P、多媒体等业务正以约70%的年增长速度发展,对未来网络提出了近乎无止境的带宽需求。要求交换机具有大容量和优异的可扩展性,即随着业务拓展而逐步扩展端口数、端口速率,从而提高端口容量。扩展性还包括能根据业务需要扩展新的端口类型,支持网络资源虚拟化,支持集群系统等。

作为衡量系统交换能力和未来可扩展能力关键指标,交换机的交换容量相当于汽车的排量指标。新一代机架式数据中心交换机交换容量在1~10Tbps级别,集群系统更高达几十Tbps。端口容量则指产品当前版本所能提供的最大网络端口容量,由网络端口速率乘以相应的线速端口数得出,表征了产品当前实际所能支持的线速转发能力。同样交换容量的产品,在不同版本和阶段,可能有不同的端口容量;同样交换容量的产品,由于交换架构总开销不同,所能支持的端口容量也会不同。

端口速率:新一代架构要求除支持千兆、万兆以太网端口之外,还要求每槽位能平滑支持一到多个40Gbps和100Gbps端口,这是带宽发展过程中一个质的飞跃。

3、 转发性能

线速转发性能:通常是指64字节小包的线速转发能力,表征了系统处理报文头的能力,在相同的端口流量下,64字节小包要求系统在单位时间内处理更多的报文数。转发性能还要关注线速一致性,即大包小包都能线速,都不丢包;Pair模式、Full Mesh模式都能线速转发。

转发时延及时延抖动:目前存储转发技术的端口到端口时延在几微秒到几十微秒,可满足绝大多数应用场合。Cut-through转发时延可达到1微秒以下,主要用于少数对时延非常敏感的紧耦合高性能计算。时延抖动则指时延的一致性、时延可预测性,VoIP、视频等实时业务通常要求低时延和时延一致性。

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