從2006年開始出現(xiàn)的云計算概念，其熱度一直持續(xù)到今天，并有愈演愈烈之勢，幾乎所有企業(yè)IT業(yè)務都在向云計算演進。在此期間，數(shù)據中心網絡設備更是以每年40%以上的速度增長，其中數(shù)據中心級核心交換機可以說是整個云計算網絡架構的一個關鍵節(jié)點。

　　何以誕生？

　　數(shù)據中心級交換機之所以誕生，背后有著深刻的原因。根本的支撐是整個IT業(yè)界的應用模型發(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，從單播為主的流量模型到Incast和多播流量的大量使用。同時伴隨著的是大量企業(yè)關鍵業(yè)務IT化，企業(yè)客戶對IT的投資更加活躍，大規(guī)模服務器集群、虛擬化、大數(shù)據等技術的成熟都對網絡提出了更高的業(yè)務要求。

　　從附表的分析中我們可以發(fā)現(xiàn)，業(yè)務應用的需求驅動加上產品技術的成熟是數(shù)據中心核心交換機成功的關鍵。所以當我們設計下一代的數(shù)據中心核心交換機時，也謹遵守這一規(guī)則。

　　現(xiàn)狀如何？

　　當前條件下，主流網絡設備廠商的數(shù)據中心級核心交換機基本具備如下特點：

　　1．較高可擴展性可擴展性的應用場景主要集中在如下3個方面：

　　首先是高速擴展的數(shù)據中心，它需要容納更多的服務器接入、更高的接入端口速率、更大的數(shù)據吞吐量，來滿足不斷新增的服務器接入需求。要達成這一目標，需要依賴更高性能的硬件，生產出高密度、高速接口的新網絡設備。

　　其次是虛擬機遷移的支持，需要一個可擴展的大二層網絡來匹配虛擬機應用。使虛擬機的靈活部署可以在更廣大的物理場點之間實現(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)據中心的L2互連支持。

　　最后是網絡架構擴展的需求，現(xiàn)代數(shù)據中心網絡架構越來越趨向于采用模塊化的方式，它易部署、易維護、易管理，能有效提高部署效率，降低運維的復雜度。

　　2．網絡設備的自身虛擬化能力網絡設備自身的虛擬化應用場景主要集中在如下3個方面：

　　首先是簡化網絡拓撲，降低網絡運維的復雜性。比較典型的業(yè)務特性是雙（多）機集群。目前業(yè)界比較成熟的是雙機集群；而多機集群的技術難度遠大于雙機集群，現(xiàn)在還處于試水階段；另外還包括接入層交換機的各種矩陣擴展方式，虛擬堆疊技術等等。

　　其次是網絡資源共享、靈活調配。目前已有多個廠家提供虛擬交換機技術來達成這一目標。虛擬交換機幫助用戶快速部署網絡，并提升網絡資源的利用率，包括機房空間、供電、設備板卡等，是一個不可多得的好技術。

　　最后是網絡對虛擬機的感知以及網絡適配。它要求網絡可以以虛擬機的顆粒度進行管理。這類技術是現(xiàn)在業(yè)界在實現(xiàn)上最不成熟的一環(huán)，目前有802.1BR、802.1Qbg、甚至是帶外網管實現(xiàn)……一線廠商或多或少都有自己的方案，但最終誰能占據主流市場尚未可知。

　　3．多業(yè)務支持和網絡融合多業(yè)務支持和網絡融合的應用場景主要集中在如下3個方面：

　　首先是對復雜網絡業(yè)務的支持。譬如，支持多租戶、移動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、VxLAN/NvGRE、IPv6等）。如果用芯片直接適配復雜業(yè)務的處理，可以獲得較高的處理性能；目前基本都在啟動階段，沒有成熟應用。

　　其次是對傳統(tǒng)業(yè)務的集成。常用的傳統(tǒng)業(yè)務有防火墻、網絡分析、負載均衡設備等。通常的做法是用多業(yè)務板塊在設備層面進行集成。由于這些復雜業(yè)務不能在ASIC上直接實現(xiàn)，所以用加載CPU的業(yè)務板卡來實現(xiàn)是一個比較快速、靈活的解決方案。好處是可以支持多種業(yè)務，甚至允許用戶自定義；缺點是性能一般都不太高。

　　最后看網絡融合。在數(shù)據中心，最主要的內容就是對傳統(tǒng)的FC網絡和HPC網絡進行融合。目標是實現(xiàn)Everything over Ethernet。10GE和DCB等新技術的出現(xiàn)使得Ethernet可以承載原來所不能承載的異種網絡，如FCoE、RDMAoE等等。

　　缺憾在哪？盡管數(shù)據中心級的核心交換機在業(yè)務和技術上取得了很大突破，但目前還存在不少缺憾，主要包括：

　　1．網絡擴展能力有限在設備的可擴展性上，核心交換機能滿足支撐未來5年乃至10年的網絡擴展需求的廠家?guī)缀鯖]有；究其根本原因就是設備架構設計和網絡業(yè)務快速擴張速度的不匹配。

　　服務器虛擬化后，對二層的數(shù)據交換產生了巨大需求，但二層網絡由于天生的缺陷，網絡節(jié)點的可擴展性非常有限。

　　一些傳統(tǒng)的二層網絡技術，如STP等，只解決了二層網絡的破環(huán)，卻在如何做大二層網絡上并未涉及，在多個數(shù)據中心之間如何實現(xiàn)虛擬機的二層互通，現(xiàn)在也沒有一個非常成熟的方案。

　　2．網絡虛擬化和應用虛擬化分離應用虛擬化以后，客戶的業(yè)務、應用將變得更加靈活，調整起來會變得更加動態(tài)、頻繁。

　　網絡虛擬化如何跟隨業(yè)務、應用的變化進行動態(tài)適配，快速、自動地進行部署變更，也是一道很大的考題。

　　3．網絡行為開放有限隨著客戶應用環(huán)境的日益復雜，許多客戶都提出了網絡行為定制化的需求。因為每個客戶的網絡環(huán)境都有其特點，而廠家生產的標準化設備不能滿足所有客戶的特殊行為需求，所以業(yè)界出現(xiàn)了通過一個開放式標準接口來控制網絡設備行為的思潮。

　　OpenFlow/OpenStack/SDN等技術應運而生。盡管目前這些技術還比較稚嫩，和設備的適配上也不完美，但誰也不能斷言將來這種將網絡控制的細節(jié)充分開放給外部應用的架構就一定走不通。

　　不管最終采用了什么技術——控制和轉發(fā)完全分離、網絡設備直接提供API接口、開放式平臺提供中間件……定制客戶化的網絡行為這一業(yè)務需求是不可忽略的。

　　4．“數(shù)據中心”和“園區(qū)網”核心的重復投資兩套核心設備固然能解決安全性問題，但勢必帶來物理設備雙份投資，同時管理和維護成本也會相應提高。

　　從客戶的角度看，使用同一硬件平臺支持數(shù)據中心和園區(qū)網，能獲得統(tǒng)一的管理、雙核心物理耦合（通過虛擬交換機來實現(xiàn)）、便捷的部署和運維等優(yōu)點。

　　從技術角度看，數(shù)據中心和園區(qū)網共享核心交換機是大勢所趨。

　　5．極高的電力成本比較歷代核心交換機的功耗會發(fā)現(xiàn)最近幾代設備的電力消耗越來越大。如果客戶把這些新型的交換機安裝在傳統(tǒng)供電設計的數(shù)據中心機房，那么供電就是個大問題，而且溫度越高、對設備可靠性的沖擊就越大。

　　把數(shù)據中心級核心交換機的功耗降下來是一個非常重要的課題，有助于提高設備的可靠性，節(jié)約日益緊張的能源，降低對設備機房的安裝要求。