华为Cloud Fabric开创云网络的未来

为了适应云计算应用日新月异的发展,以及随之而来的服务器以及存储的快速变化,数据中心网络架构面临重大的变革。华为的Cloud Fabric架构应运而生。

1 云网络遭遇发展瓶颈

随着云计算技术的深入发展,各种新技术逐渐成熟商用,未来企业的业务逐渐迁移到云计算上,成为一种业界认同的趋势;摆在企业的CTO/CIO们面前的困惑之一是:目前传统的网络演进到云计算网络时,还需要做那些准备?

如下图所示,从CAPEX和OPEX角度来看,数据中心网络在由传统演进到云计算时,将面临三大“变化”。解决不好,将导致CAPEX和OPEX急剧增加,网络将无以为继。

华为Cloud Fabric开创云网络的未来

2 云网络的遭遇的三大瓶颈

首先,服务器、存储的快速“变化”,促使网络频繁升级,导致CAPEX剧增。

根据IEEE/Intel的统计和预测,按照摩尔定律,服务器接口速率,在今后的10年内将会加速。

服务器的GE接口,从2000年开始,大约持续了10年时间;而在未来10年,将会出现10GE/40GE/100GE三种类型接口共存的情况。网络在建设设计之初,如果不考虑如何同时支撑1GE/10GE/40GE/100GE四代服务器,将会导致网络频繁的更换。

除了上述的性能,在功能方面,服务器的新技术,如IPv4向IPv6的演进,虚拟服务器的接入变化,也会对网络的稳定性造成挑战。

另一方面,随着数据的进一步集中,特别是非机构化数据的爆炸式增长,存储技术也将面临巨大的变化。据IDC预测,从2009年到2020年,需要存储的数据将从0.8ZB(1ZB = 109T)增长到35ZB,增长44倍。网络为了支撑如此海量的数据,将会出现FCoE融合网络,无丢包以太网,分布式存储下的Incast流量模型等特征,这都将对网络架构的稳定性造成了巨大的冲击。

总之,在网络建设设计之初,就要有预见性,要避免选择不能适应变化、“刚性的网络”架构,减少因为频繁网络更换导致的CAPEX大幅增长。

其次,网络动态化,虚拟化带来的管理方式的“变化”,将会导致OPEX剧增。

进入到云计算时代后,网络将由“静态”变成“动态”

• 传统的数据中心,服务器是静态的,像固定电话一样,所以网络静态配置即可,维护简单。但是,演进到云计算网络后,服务器变为虚拟服务器,像移动电话一样,可以大范围动态的迁移和调度。这就要求网络能够按需、实时、动态的更改配置,这种变化,带来的维护难度可想而知。

云计算的演进,推动网络由传统的“物理网络”变成“虚拟网络”

• 众多的租户(业务或者部门)集中使用云业务,共享一张物理网络,需要使用“虚拟”技术,按需、实时、动态的把“物理网络”变成多个“虚拟网络”,便于业务和部门之间的隔离。

可见,云网络的“按需”、“实时”和“动态”的这种变化,如果沿用目前的“复杂网络”架构,将使得维护人员疲于奔命,并且维护效率低下,导致OPEX剧增。

第三,网络使用方式的快速“变化”,迫使网络换代,导致CAPEX/OPEX剧增。

在传统网络时代,网络是封闭的,网络和应用是割裂的,即网络不与上层应用产生互动,而是通过“管理员”来进行协调;这种“封闭”的网络使用方式,在快速变化的云计算时代,一方面,会降低业务部署效率和响应时间,降低业务部门对网络的满意度;另一方面,也无法满足业务要求网络“实时”响应的需求。

所以,网络如果不能向周边系统开放,及时满足云应用快速变化的需求,将会导致企业不得不更换网络,这将会导致CAPEX和OPEX剧增。

综上所述,“刚性的网络”、“复杂的网络”和“封闭的网络”是横亘在云计算之路上的三座大山。

3 华为Cloud Fabric成为理想选择

为了解决云网络发展所面临的问题,华为提出了新一代数据中心架构:Cloud Fabric。这是一个将给现有数据中心网络架构带来变革的技术,有如下的特征:

1)弹性网络

为了满足云计算网络在性能、功能方面的扩展能力,网络要在如下两方面进行创新:

首先,网络需要在架构方面创新,支持业务的灵活性。架构的演进如下图所示:

华为Cloud Fabric开创云网络的未来

创新的弹性网络架构

传统的网络架构,边缘和核心都具有相似的功能;这种网络架构,如果网络承载的云业务,服务器和存储频繁变化的时候,需要对网络整网升级,以便支持新特性,将导致网络维护复杂度较高;另外,在设备上堆叠众多复杂的业务后,网络的性能也会受较大影响。

弹性的网络架构,借鉴Internet的成功实践,把复杂的功能部署在网络边缘,保持核心网络的简洁;并且,增加业务控制层,把容易变化的业务部 分,从网络设备上剥离出去。这样,就兼顾了网络的高性能和复杂多变的业务的需求。在遇到新增业务时,整网的设备不需改动,只需要升级业务控制层面即可。

其次,网络要在核心交换机的工程实现上进行创新,构建出超高性能的设备,才能满足服务器 1G->10G->40G->100G的演进。在工程方面,需要在交换容量、散热能力、高密度接口、高性能度芯片方面进行精密设计和创新,才能构建出超大容量的设备,为未来服务器的高性能接入预留足够的空间。

2)易用网络

为了适应云网络的“按需”、“实时”和“动态”的管理特征,网络需要在如下方面进行创新:

首先,是网络管理的自动化。网络能够自动的感知虚拟服务器,并且随着虚拟服务器的迁移和调度后网络位置的改变,能够自动的进行网络重新配置。

其次,是网络的虚拟化。类似于计算机物理内存的虚拟化过程,网络通过集中或者分布的业务控制平面,对网络进行逻辑化的抽象和封装,屏蔽复杂物理网络的协议和交互,给上层应用提供简洁的“虚拟网络”的使用接口。

第三,集中的管理和控制。传统网络是静态的,一般只需对单个网络实体进行配置维护;在云计算时代,网络是动态的,需要对多个网络实体一起协调和调度。所以,需要集中的管理和控制平台,以整网粒度,而不是以设备粒度进行网络的管理。

3)开放网络

为了保护企业的投资,降低企业被某些私有技术绑架的风险。云网络需要在如下几方面创新:

首先,通过业务平台提供开放的API接口,向应用层开放。如通过标准化的Openflow/SDN接口,把网络的能力,包括转发、QOS、安全控制等开放给上层的应用平台,如OpenStack或者其他的云计算平台。

其次,通过标准的框架,向第三方的增值业务开放。如网络设备提供基于通用CPU和OS的开放平台,能够提供给第三方的防火墙,IDS/IPS,应用加速,流量分析应用。

第三,基于国际/国内标准制定网络协议和标准,保证业界主流设备厂家的互通。

4 华为在云网络上将持续创新

华为公司在云计算网络方面长期积累,并将做长期战略投入,围绕“弹性网络”、“易用网络”和“开放网络”,在解决方案、网络架构和设备平台方面长期创新,致力于消除客户在向云计算演进过程的疑虑,清除云网络的发展障碍,并且能够匹配云计算的发展速度和客户的需求。