10G以太网 虚拟化等技术将改变网络架构设计

　　10G以太网，虚拟化，统一交换机网络等的出现正在改变数据中心的网络设计：三层交换机架构正逐渐被二层架构所替代。

　　10G以太网交换机中速度更快的网络传输可以让用户把服务器机架和顶端交换机直接连接到中心网络，如此就避免了将网络层聚合的需要。另外，基于将应用程序和操作系统从物理硬件上分离的功能，服务器虚拟化正将更多的应用加载到数量更少的服务器上。而要将更多应用加载到更少服务器硬件上则对网络性能提出了更高的要求。

　　此外，要把存储协议聚合到以太网中还需要低延迟，无损坏的架构来实现。存储量不能接受三层架构中的缓冲和交换延时。

　　所有这些都需要市场上具备高性能，低延迟，无障碍等特点的10G以太网交换机。而当IEEE的标准经过认证后，10G交换机升级到40G和100G以太网交换机也指日可待。

　　在未来的几年里，旧的交换机设备将被更快更灵活的交换机替代。这一次的升级除了速度以外，还要求对新的存储协议提供支持并确保较低的延时。数据中心的网络必须演化成统一的交换机网络。

　　在过去的十年里，由存取，聚合和核心交换机组成的三层架构已经在企业网络中得到普及。台式机，打印机，服务器和与LAN连接的设备都与存取交换机相连，而存取交换机又会集合成聚合交换机以便管理数据流和布线。

　　然后，聚合交换机会与核心路由/交换机连接。传统的三层架构一般都使用思科组件——尤其是Catalyst 6500交换机——致使该公司在企业和数据中心交换机领域独占鳌头。思科称三层架构是分段和确定规模的最佳方法。但是思科也可以根据客户需求提供二层架构的支持。

　　Blade网络副总裁Dan Tuchier认为二层较三层而言主要是靠规模来驱动。在特定规模下，我们需要添加层级以便添加聚合。

　　不过三层架构中固有的延时不能满足新型数据中心和云计算环境的需要，因为它们将服务器虚拟化和统一交换机网络联合了起来。

　　类似存储连接，高性能运算和视频等应用对网络属性要特殊要求。在进行播放，多点传送和单点播放的时候，网络必须确保无障碍，安全和低延时。

　　新的应用需要可预见的性能和延时。而这也正是为什么传统的三层模式不再适用的原因，因为大多数这类交换机都是以10:1，50:1的比例被超额支配。这意味着不同的应用要在有限的带宽中先竞争一番，由此便导致延时。

　　超额配置是导致三层数据架构延时的主要原因，它导致应用响应时间长达50到100毫秒。云和虚拟数据中心则要求延时不超过10毫秒。部分数据中心要求清除数据中心网络中的聚合层，但是交换机本身必须使用更少的缓冲和超额配置。

　　当下大多数交换机都不过是 存储-转发 设备，它们可以将数据以缓存方式保存下来，然后将其转发到目的地。

　　新的数据中心通过挤入交换的方式极大减少甚至消除交换机中的缓冲现象。挤入交换机可以将延时从15到50毫秒减少到2-4毫秒。

　　造成三层架构不适用于数据中心交换的另一个原因是服务器虚拟化。把虚拟化添加到刀片或机架固定件服务器意味着这些服务器在网络中扮演着接入交换机的角色。

　　服务器中的虚拟交换机出现在系统管理程序中，有些时候网络也会延伸到使用网络扩充器的机架级别。接入交换层已经纳入服务器本身了。

　　由于越来越多的I/O都与服务器中的虚拟交换相关联，因此在接入交换和核心交换之间已经没有空间可以容纳分组交换机。

　　对于新型数据中心的交换机还提出了另一个要求，即消除以太网生成树法则。现在所有的2层交换机能通过生成树法则确定端点到端点的最佳路径。

　　只有一条路径是激活状态，其他路径只在最佳路径无效时才使用。虚拟数据中心中对统一网络提出的无损害，低延迟要求需要那些可利用多个路径到达目的地的交换机。这些交换机会一直监控潜在拥堵端点，并挑选出数据包发送的最便捷路径。

　　成本可谓是推动二层架构发展的关键因素。10G以太网端口十分廉价——约500美元，或者说是用两倍于1G以太网端口的价钱获得十倍于后者的带宽。虚拟化可以让更少的服务器处理更多应用，因此可以节省服务器成本。

　　统一的网络意味着服务器不需要用于LAN和存储量的单独适配器和界面。将二者结合到同一个网络中可以让界面适配器的数量与花费下降一半。

　　而减少了交换聚合层的需求之后，用于操作，支持，维护和管理的交换机数量也随之相应减少。