数据中心网络技术面临的困难
数据中心网络技术面临的困难
2021-02-23
数据中心网络技术面临的困难
网络原本是数据中心最稳定的部分,几十年来技术没有根本改变。但随着互联网的普及,云计算、大数据等新技术的兴起,网络成为数据中心发展的最大绊脚石,网络改革势在必行。但是网络部分的历史负担很重,古代以太网协议仍然是目前网络中唯一广泛使用的协议(存储网络除外)。为了适应新形势和新环境的发展需要,网络必须引进一些新设备和新技术。这个过程并不是一帆风顺的,网络技术面临着很大的困难。在本文中,我们将详细谈谈我们目前面临的主要技术问题。如果我们能够尽快克服它们,数据中心的未来将是光明的。
连接器SFI技术
数据中心对网络带宽的要求越来越高,从1M发展到1G快20年了,而从1G到10G用了不到10年,从10G到40G/100G也只有5年,所以带宽更新速度越来越快。2018年数据中心市场也将出现单端口200G设备。除了实现这种高带宽的光技术之外,要满足单端口200G设备线速转发的要求还有许多技术难点。事实上,交换机是数据中心网络中使用最广泛的。能提供200G的交换机肯定是一些大型的箱式设备。前几年网络设备达不到线速是普遍现象。所以当一些端口没有满线速的时候,设备就拥塞了,也就是里面的设备不是100%线速,给数据中心扩容带来了很大的不便。因此,数据中心都要求网络设备能够达到线速。如果没有线速,那么在一块板卡上提供这么多端口是没有意义的,所以网络设备内部要有真实的线速是数据中心对网络的基本要求。这给框架网络设备提供了很大的问题,需要保证设备内部所有板卡端口的线速转发。如果48端口100G板需要线速,它需要为一块板提供4.8T的带宽。如果是16插槽的箱式设备,需要内部提供76.8T的内部带宽,这就需要在板间部署大量的连接器,而这些高速连接器可以实现板间网络流量的线速转发。开关矩阵接口(SFI)技术广泛应用于连接器中。SFI技术可以为背板和互连提供更快的速度、更大的带宽和更高的稳定性。目前一个通用连接器的带宽是60G,对于4.8T板,会部署80个连接器,不仅数量庞大,而且占用内部空间太大,使得设备过于臃肿,提高单个连接器的连接速度非常重要。现在有一些150G甚至240G的连接器,速度越高稳定性越差。如果盲目提高连接器的速度,会出现引脚振荡或错包,使设备运行不稳定。因此,连接器技术仍在进步。在提高连接带宽的同时,需要增加稳定性。否则,在交换机设备上实现200G甚至400G都是空谈,连接器部分是首要迫切需要解决的问题。
SDN控制器实现技术
SDN是实现网络自动部署和管理的重要技术。如果能够推广,将大大节省数据中心运营维护的投入成本。没有一个数据中心能够为日常网络维护和故障处理保留一些网络技术人员。SDN网络可以把人和复杂的运维分开。SDN技术前景美好,现实残酷。现在的SDN技术大多来自传统的网络设备厂商,一些软件初创公司提供纯软件的SDN控制器软件。但是网络设备厂商不买,也不积极支持这些软件,使得SDN控制器软件无法在实践中应用。网络设备厂商并没有闲着,也推出了自己的SDN控制器软件,但是只实现了与自己设备的互联和控制,导致了目前数据中心的SDN部署情况,各个网络设备厂商的SDN控制器都是与网络设备绑定销售的。SDN网络已经成为封闭的网络。一旦数据中心选择了一家设备制造商的设备,就只能选择这家进行后期扩展,这是所有数据中心都不愿意看到的情况。但推动SDN控制器实现统一标准,相当于要求网络设备厂商改变自己的生活,所以很多设备厂商会消亡,所以实施阻力很大。当然,SDN技术本身没有问题,主要是因为网络环境的阻力,使得SDN技术并没有真正在数据中心大面积落地。
虚拟化技术
虚拟化广泛应用于数据中心,包括网络部分。很多网络设备支持虚拟化(一个以上的虚拟,一个以上的虚拟),但是网络设备的虚拟化在实际应用中也遇到了很多问题。当一个网络设备被虚拟化为多个设备,这些设备被租给不同的用户时,虽然它们在外观上是隔离的,但实际上它们在同一个设备上甚至在同一块板上工作。当主板或设备重新启动时,所有用户服务都将受到影响。还有一个安全问题。虽然虚拟化在逻辑上是隔离的,但在物理上仍然是一体的,数据流量可能是可互操作的,特别是在网络设备受到攻击后,所有虚拟设备业务都可能受到影响。当将多个网络设备虚拟化为一个设备时,管理起来真的很方便。但是一旦出现故障,虚拟化设备之间的耦合过于紧密,必然会影响池鱼。另外,设备升级时,由于多台设备耦合紧密,无法一一使用,业务会中断,网络维护难度极大。如果数据中心核心网络设备需要重启,那一定是重大网络事故。虚拟化技术在数据中心的发展中已经过时。现在有一些松耦合的虚拟化技术,是设备之间和设备内部的轻量级虚拟化,所以很容易互相解决,互相影响不大。但是这些技术还在完善中,能否在数据中心扎根还有待观察。无论如何,目前的虚拟化技术已经不能令人满意,迫切需要出现新的网络设备虚拟化技术。
这是目前网络技术面临的几个难题,还在不断完善中,但我相信这些问题在未来可以得到很好的解决,从而推动数据中心的发展。

展开