论文部分内容阅读
网络本来是数据中心里最为稳定的一部分，网络技术至今并未发生根本性的变化。然而，随着互联网的普及、云计算和大数据等新技术的兴起，网络技术落后成为了一块阻碍数据中心发展的绊脚石，对网络进行改造势在必行。要适应新形势、新环境的发展需要，网络必须要引入一些新设备、新技术，这个过程并不是一帆风顺的，网络技术面临着很大的难题。本文就来详细说一说，当前摆在我们面前的几大技术难题，如果能够尽早攻克，数据中心的前途一定会一片光明。
一、连接器SFI技术
数据中心对网络带宽要求越来越高，从1M到1G发展了差不多20年，而从1G发展到10G用了不到10年，从10G到40G/100G只用了五年，带宽更新的速度越来越快。单端口200G的设备在2018年也将会在数据中心市场上出现。抛开实现这样高带宽的光技术不说，要满足单端口200G的设备线速转发也面临不少技术难题。
其实，在数据中心网络中，使用最为广泛的就是交换机，能提供200G的交换机必然是一些大型的框式设备，前些年网络设备内部达不到线速是普遍现象（线速指网络设备交换转发能力的一个标准，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量），所以经常出现一些端口还没有线速打满的情况下，设备已经拥塞了，就是设备内部并不是百分之百线速的，这给数据中心扩容带来了极大不便，所以数据中心都要求网络设备能够线速。若是不能够线速，在一块板卡上提供那么多端口没有意义，所以网络设备内部要真正线速是数据中心对网络的基本要求。这给框式的网络设备提供了很大难题，要在设备内部保证所有的板卡端口线速转发。
假如一个48口l00G的板卡要线速，就需要对一块板卡要提供4.8T的带宽，如果是有16个槽位的框式设备，那么内部要提供76.8T的内部带宽才行，这需要在板卡之间部署大量的连接器，由这些高速连接器实现板卡之间的网络流量线速转发。连接器普遍采用交换矩阵接口（SFI）技术，SFI技术可为底板和互联提供更快的速度、更多的带宽和更高的稳定性。目前一个通用的连接器有60G带宽，对于4.8T的板卡，就要部署80个连接器，不仅数量庞大，而且会占用太多的内部空间，使得设备过于臃肿，因此提升单个连接器连接速率非常重要。现在也有一些150G，甚至240G的连接器，但速度越高稳定性就越差。一味提升连接器的速度，会出现管脚震荡或者错包，这使得设备运行不稳定，所以连接器技术仍在不断提升当中，在提升连接带宽的同时，要增加稳定性，否则要让200G甚至400G宽度在交换机设备上实现就是空谈，连接器部分是急需解决的首要问题。
二、SDN控制器实现技术
SDN是网络实现自动部署和管理的重要技术，如若真能普及应用，将会极大节约数据中心运维的投入成本，现在的数据中心不得不储备更多的网络技术人员，用于日常网络维护和故障处理。SDN网络就能将人从复杂繁琐运维的工作中脱离出来。
SDN技术的远景是美好的，然而现实却是残酷的。现在的SDN技术多来自于传统的网络设备制造商，也有一些软件创业企业提供纯SDN控制器软件，不过网络设备商并不买账，对这些软件并不去主动支持，使得SDN控制器软件无法在实际中得到应用。网络设备商可没闲着，也纷纷推出自己的SDN控制器软件，但也仅仅实现与自家设备的互联与控制，这就造成现在数据中心SDN部署的局面，每个网络设备商的SDN控制器都和网络设备绑定销售。SDN网络成了封闭网络，一旦数据中心选择一家设备商的设备，后面扩容也只能选择这家的，这将是所有数据中心都不愿意看到的情况。
然而，推动SDN控制器实现统一标准，这就相当于要网络设备商革自己的命，这样必然有不少的设备商会消亡，所以实现阻力非常大。当然，SDN技术本身并不存在难题，主要是网络环境的阻力，让SDN技术在数据中心里真正大面积落地的依然不多。
三、虚拟化技术
虚拟化在数据中心里应用极为普遍，当然也包括网络部分。不少的网络设备都支持虚拟化（一虚多，多虚一），但网络设备的虚拟化在實际应用中也遇到了不少问题。
当将一台网络设备虚拟化为多台设备，将这些设备租给不同的用户使用，虽然表现上是隔离的，实际上还在同一台设备上，甚至同一个板卡上工作，当板卡重启或者设备重启时，所有的用户业务都会受到影响。还有安全问题，虽然虚拟化是逻辑隔离的，但物理上还是在一块，数据流量也有可能互通，尤其是一台网络设备遭到攻击后，所有的虚拟设备业务都可能受到影响。
当将多台网络设备虚拟为一台设备，这样管理起来的确便利一些，一旦遇到故障时，多个虚拟化到一起的设备之间耦合太紧，难免殃及池鱼，均受到影响，还有要对设备进行升级时，因为多台设备之间都是紧耦合的，无法逐台设备，就要中断业务，网络维护产生极大困难。要是数据中心的核心网络设备要重启，那一定是一次重大网络事故。
虚拟化技术在现在的数据中心发展过程中已经显得不合时宜，现在出现了一些松耦合的虚拟化技术，设备之间以及设备内部都是轻量级的虚拟化，这样相互之间解开非常容易，相互之间影响非常小。不过这些技术仍在不断完善之中，能不能在数据中心中落地生根，还有待观察。不管怎样，当前的虚拟化技术已经难以让人满意，迫切需要新的网络设备虚拟化技术的出现。
以上是当前网络技术面临的三个难题，相信在未来，这些难题可以得到很好的解决，这样才能促进数据中心的发展。
一、连接器SFI技术
数据中心对网络带宽要求越来越高，从1M到1G发展了差不多20年，而从1G发展到10G用了不到10年，从10G到40G/100G只用了五年，带宽更新的速度越来越快。单端口200G的设备在2018年也将会在数据中心市场上出现。抛开实现这样高带宽的光技术不说，要满足单端口200G的设备线速转发也面临不少技术难题。
其实，在数据中心网络中，使用最为广泛的就是交换机，能提供200G的交换机必然是一些大型的框式设备，前些年网络设备内部达不到线速是普遍现象（线速指网络设备交换转发能力的一个标准，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量），所以经常出现一些端口还没有线速打满的情况下，设备已经拥塞了，就是设备内部并不是百分之百线速的，这给数据中心扩容带来了极大不便，所以数据中心都要求网络设备能够线速。若是不能够线速，在一块板卡上提供那么多端口没有意义，所以网络设备内部要真正线速是数据中心对网络的基本要求。这给框式的网络设备提供了很大难题，要在设备内部保证所有的板卡端口线速转发。
假如一个48口l00G的板卡要线速，就需要对一块板卡要提供4.8T的带宽，如果是有16个槽位的框式设备，那么内部要提供76.8T的内部带宽才行，这需要在板卡之间部署大量的连接器，由这些高速连接器实现板卡之间的网络流量线速转发。连接器普遍采用交换矩阵接口（SFI）技术，SFI技术可为底板和互联提供更快的速度、更多的带宽和更高的稳定性。目前一个通用的连接器有60G带宽，对于4.8T的板卡，就要部署80个连接器，不仅数量庞大，而且会占用太多的内部空间，使得设备过于臃肿，因此提升单个连接器连接速率非常重要。现在也有一些150G，甚至240G的连接器，但速度越高稳定性就越差。一味提升连接器的速度，会出现管脚震荡或者错包，这使得设备运行不稳定，所以连接器技术仍在不断提升当中，在提升连接带宽的同时，要增加稳定性，否则要让200G甚至400G宽度在交换机设备上实现就是空谈，连接器部分是急需解决的首要问题。
二、SDN控制器实现技术
SDN是网络实现自动部署和管理的重要技术，如若真能普及应用，将会极大节约数据中心运维的投入成本，现在的数据中心不得不储备更多的网络技术人员，用于日常网络维护和故障处理。SDN网络就能将人从复杂繁琐运维的工作中脱离出来。
SDN技术的远景是美好的，然而现实却是残酷的。现在的SDN技术多来自于传统的网络设备制造商，也有一些软件创业企业提供纯SDN控制器软件，不过网络设备商并不买账，对这些软件并不去主动支持，使得SDN控制器软件无法在实际中得到应用。网络设备商可没闲着，也纷纷推出自己的SDN控制器软件，但也仅仅实现与自家设备的互联与控制，这就造成现在数据中心SDN部署的局面，每个网络设备商的SDN控制器都和网络设备绑定销售。SDN网络成了封闭网络，一旦数据中心选择一家设备商的设备，后面扩容也只能选择这家的，这将是所有数据中心都不愿意看到的情况。
然而，推动SDN控制器实现统一标准，这就相当于要网络设备商革自己的命，这样必然有不少的设备商会消亡，所以实现阻力非常大。当然，SDN技术本身并不存在难题，主要是网络环境的阻力，让SDN技术在数据中心里真正大面积落地的依然不多。
三、虚拟化技术
虚拟化在数据中心里应用极为普遍，当然也包括网络部分。不少的网络设备都支持虚拟化（一虚多，多虚一），但网络设备的虚拟化在實际应用中也遇到了不少问题。
当将一台网络设备虚拟化为多台设备，将这些设备租给不同的用户使用，虽然表现上是隔离的，实际上还在同一台设备上，甚至同一个板卡上工作，当板卡重启或者设备重启时，所有的用户业务都会受到影响。还有安全问题，虽然虚拟化是逻辑隔离的，但物理上还是在一块，数据流量也有可能互通，尤其是一台网络设备遭到攻击后，所有的虚拟设备业务都可能受到影响。
当将多台网络设备虚拟为一台设备，这样管理起来的确便利一些，一旦遇到故障时，多个虚拟化到一起的设备之间耦合太紧，难免殃及池鱼，均受到影响，还有要对设备进行升级时，因为多台设备之间都是紧耦合的，无法逐台设备，就要中断业务，网络维护产生极大困难。要是数据中心的核心网络设备要重启，那一定是一次重大网络事故。
虚拟化技术在现在的数据中心发展过程中已经显得不合时宜，现在出现了一些松耦合的虚拟化技术，设备之间以及设备内部都是轻量级的虚拟化，这样相互之间解开非常容易，相互之间影响非常小。不过这些技术仍在不断完善之中，能不能在数据中心中落地生根，还有待观察。不管怎样，当前的虚拟化技术已经难以让人满意，迫切需要新的网络设备虚拟化技术的出现。
以上是当前网络技术面临的三个难题，相信在未来，这些难题可以得到很好的解决，这样才能促进数据中心的发展。