数据中心结构概述

　　虚拟化从根本上改变了企业数据中心网络架构的需求。为了满足这些变化的需求，很多网络供应商正在彻底改造他们的数据中心网络生产线，强调数据中心结构的概念。

　　纵贯式客户端-服务器应用程序架构的时代已经成为历史。大多数企业应用程序包含了多层软件。服务器虚拟化的局面将进一步复杂。应用程序的各个层次可以以虚拟机方式在数据中心的任何地方存在。很多企业需要使用新网络替代之前从纵贯式的网络结构，而新网络则强调横向的高度虚拟化的多层应用程序。

　　网络供应商通过引进一种新的数据中心结构来响应这个趋势，这种结构能够保证在服务器之间实现高带宽和低冗余的任意连接。

　　数据中心结构替代过时网络架构

　　传统的三层数据中心架构结构的设计是为了应付服务客户端-服务器应用程序的纵贯式大流量，同时使网络管理员能够对流量流进行管理。工程师在这些架构中采用生成树协议(STP)来优化客户端到服务器的路径和支持连接冗余。

　　STP可以很好地支持客户端-服务器应用程序及其流量，但是却只能低效率地支持与分布的应用程序架构相关的服务器到服务器或横向通信。服务器虚拟化将与生成树和三层架构组合到一起。由于虚拟机可以在数据中心中迁移，因此STP在重建高度虚拟化的数据中心网络路径清单时可能最终变成一个近似无限的循环。

　　数据中心结构的基础

　　网络供应商正在开发一种新型数据中心结构，在这个网络中，来自任意端口的流量都可以以尽可能少的跳数到达任意其它节点。

　　数据中心结构一般都具备高速端口，用新多路径替代生成树，以及简化的管理和自动化。

　　很多网络供应商正依赖于各种Ethernet标准的改进来建立他们的数据中心结构。在数据中心中，建立服务之间的真实任意连接的2个关键Ethernet改进是Transparent Interconnection of Lots of Links (TRILL)和 Shortest Path Bridging (SPB)。TRILL是Internet Engineering Task Force (IETF)的一个暂定标准，它使数据中心结构的交换机广播它们的连接端口状态的2层协议。同样地，一个基于TRILL的数据中心结构可以使用这个信息来确定将数据包传输到它的目的地的最短路径。SPB被IEEE提议为802.1aq，它与TRILL很类似，但是它是使用现有生成树协议来保持向后兼容的。与TRILL不同的是，SPB可以建立在现有的Ethernet芯片上。

　　有些供应商在他们的数据中心结构中通过第三种方法多机架链路聚集 (M-LAG or MC-LAG)实现了多路径。这个功能允许一对交换机通过互连而同时激活和同时处理流量。M-LAG与STP联合部署，把出现的循环事件转移到STP上。

　　数据中心结构竞争对手分析

　　Alcatel-Lucent的OmniSwitch 10000交换机是公司的数据中心结构策略的核心部分。5 Tbps机架交换机目前支持MC-LAG，并计划支持SPB。公司的OmniSwitch 6900支持顶级机架，在一个机架单元上最多支持64个10 GbE的端口。机架和顶级机架交换机都是计划在2011年下半年支持40 GbE上行链路端口。Alcatel-Lucent的数据中心架构将允许客户在OmniSwitch 6900上使用40 GbE上行链路来创建一组通过MC-LAG实现任意连接的顶级机架交换机。然后这些交换机会形成一个有OmniSwitch 10000的结构。有趣的是，Alcatel-Lucent是唯一一个使用千兆位交换机——OmniSwitch 6580E——作为数据中心结构产品系列组成部分的供应商。由于有多达4个10 GbE的上行线路和24或48 Gb的端口，这个固定配置的交换机可以作为客户在服务器购买周期中一种较廉价的替代产品。

　　Avaya Virtual Services Platform (VSP)是基于SPB预标准的公司扩版，虽然在它的在线数据手册中，Avaya承诺在将来发布的最终SPB中兼容VSP。VSP产品线由一个顶级机架VSP 7000交换机和一个VSP 9000机架组成。Avaya还宣称在它的VSP 9000中加入Route Switch Processor (RSP)，从而领先于它的竞争对手。RSP是一个专用的高性能网络处理单元(NPU)，它不采用烧写在ASIC芯片的方式，而是可以通过固件进行升级。

　　Brocade的虚拟集群交换(VCS)架构可以在数据中心结构中自动化交换机的检测和配置。基于TRILL规格，VCS在Fibre Channel存储网络中使用Brocade系列产品，来应对数据中心带来的挑战。VCS目前可以以固定配置形式和支持12到60 10 GbE端口的模式应用于单一的生产线VDX 6720。Brocade正计划在它的路标上实现更高的容量和基于机架的VDX交换机。

　　Cisco System的数据中心结构计划包含了它的Unified Computing System (UCS)服务器、防火墙，甚至还有WAN优化。在网络方面，Cisco的数据中心结构计划包括通常被称为TRILL超集的FabricPath。FabricPath支持Cisco Nexus交换机，可以在数据中心内实现低延迟的任意连接。Cisco保证在TRILL标准通过批准时就马上提供支持，但是同时表示它的数据中心网络产品将支持FabricPath兼容模式或TRILL兼容模式之一。目前，Cisco交换机支持的机架包括从顶级机架Cisco Nexus 2000 Series Fabric Extenders到大型的Nexus 7000机架。虽然Cisco是市场上FabricPath的早期支持者，但是供应商的数据中心结构计划一直不断地变化。据说，公司正在研究一种代号为Jawbreaker的新数据中心结构架构，它将支持一种比FabricPath更加扁平的网络。

　　Extreme Network的Open Fabric利用了交换机供应商在早期使用的以40 Gb Ethernet为数据中心交换机提供高速上行链路端口。与选择端和采用一种诸如TRILL的未批准标准不同的是，Extreme目前的设计使用M-LAG来解决生成树问题，并在交换机之间提供多个活跃连接。Extreme的产品包括顶级机架Summit X670和最高端的BlackDiamond X8，所有这些产品都拥有40 Gb上行链路，并且支持M-LAG。

　　Force10 Networks的数据中心结构产品是基于TRILL的。Force10通过将它的z9000顶级机架交换机连接在一起来实现一个分布式核心网络解决方案。z9000实际上是一台具有32个端口的40 GbE交换机。

　　为了将10 GbE服务器连接到z9000上，我们需要使用一个4端口的多芯软光缆将一个QSFP+端口拆分成4个10 GbE端口。这使z9000扩展到2 RU成形因数的128个服务器端口。对于寻求更高性能的企业而言，Force10还提供了z9512机架设备，它具有4个端口100 GbE接口卡，提供了8个端口的40 GbE，40个端口10 GbE两种选择。通过将TRILL作为这个核心交换机的发展方向，z9512可能会提高数据中心结构市场的带宽水平。

　　Juniper Networks的数据中心结构，即所谓的QFabric，是逻辑交换机使用的一组产品。为了实现产品，Juniper在物理上对控制和数据方面进行分离。顶级机架QFX3500交换机就像是管理界面的线卡。Juniper在这些QFabric交换机和一台中央中间设备QF/Interconnect之间使用专用光纤连接。最后，QF/Director则作为这个解决方案的一个编外超级引擎。 Juniper声称QFabric解决方案将数据中心网络扁平化为单层网络，将结构管理不再复杂。虽然QFX3500交换机已经发布，但是Juniper只会在2011年下半年才会发布架构的其他元素。

　　创建数据中心结构：互操作性不足

　　虽然有些网络供应商一直宣称在他们的数据中心结构架构中使用开放标准，但他们的最初产品是基于未批准的标准，并且需要与此匹配的环境。大多数供应商已经承诺在他们的数据中心结构产品中实现标准兼容性，但他们都承认这些兼容模式无法在它们的升级版本中高效运行。网络管理员将不得不权衡供应商解决方案与它所带来的供应商产品“入侵”问题。

　　“数据中心结构对于网络而言是一个显著地变化，而且企业必须在作出决定之前做好功课，评估大量的供应商产品”，Yankee Group的高级副总裁和著名研究员Kerravala说道：“仍使用现在用的网络供应商可能不是最好的选择。”