郭亮 李洁
各类应用的繁荣带来了数据的大量增加,推动了数据中心南北向流量的增长。由于服务器高可用集群技术和虚拟服务器动态迁移技术在数据中心计算资源调配方面的广泛应用,需要在数据中心内和数据中心间实现大范围二层网络扩展。同一数据中心服务商的IDC之间需要进行互联,不同的数据中心服务商之间也需要高速大带宽低时延的数据中心互联,这将是未来以IDC为核心的数据中心骨干网的关键需求所在。
1.全国数据中心在用和在建热力图
1.1.在用机架热力图:东密西疏
根据开放数据中心委员会ODCC数据,我国数据中心分布并非全国平均。从下面的全国数据中心在用机架热力图来看,北京、上海、广东等东部沿海发达明显热度较高,这跟传统的互联网三大骨干直联点的位置也不谋而合,不同数据中心之间的流量可以通过骨干网快速有效进行。
图 1全国数据中心在用机架热力图
但是不可忽略的是,贵州、河北、江苏、浙江等第二梯队的数据中心在用机架数量也相当惊人。李克强总理在贵州视察时,也明确提出,要“加大新型基础设施建设支持力度,增加传输通道、提升运行速率、降低运营成本,为大数据等新兴产业发展提供有力支撑”。目前,此类地区的网络质量虽然无法与北上广相媲美,但是基于差异化发展和外溢承接的功能性定位,对数据中心亦具有极大的需求。毫无疑问的是,此类地区对网络具有巨大的潜在刚性需求,可能很快就会爆发。
1.2.在建用机架热力图:热点分散
在建数据中心的热力图,重点在上海、江苏、河北、湖南、山西、西藏等省市,跟在用的头部省份并未完全重叠。从热力图上看,形成了一个比较规则的菱形分布,且菱形的四条边物理距离较远,与传统的网络骨干布局差异较大。
图 2全国在建机架热力图
显然,传统的网络架构在以数据中心为核心作为数据存储和计算枢纽的时 代,已经不能满足此类热点地区数据中心间的网络传输需求。如果网络跟不上数据中心的建设,那么新建的数据中心就是无水之源,可能会形成一个个孤岛,无法发挥其应有的作用。网络和数据中心的协同发展成为必须要解决的当务之急。
2.部分城市数据中心间的网络质量
今年5月,中国信息通信研究院云计算与大数据研究所发布了蓝皮书《我国典型地区数据中心网络性能分析报告》,该报告对全国范围重要网络节点之间的互联互通性能进行了从技术参数到实际表现的立体化全方位测试,获取了迄今为止全面且准确的国内网络性能实操数据,堪称是一次对全国网络性能现状的“大摸底”。
图 3部分城市数据中心间网络质量
实测数据量巨大,这里只是分析了其中一部分。从上图可以看出,城市间的网络时延差异较大,从60-95毫秒不等。北京到呼市、上海到南京等物理距离较近的城市间,时延明显偏低。但是由于网络层级和跳转过多等原因,部分物理距离较近城市之间的时延却又相对偏高。这将给数据中心实际业务的运行带来极大的影响。
3.数据中心的网络流量趋势
据联合国发布的《2019年数字经济报告》,全球IP网络数据在1992年每天仅为100GB,2002年达到每秒100GB,2017年为每秒46600GB,到2022年将达到每秒150700GB。据思科发布的《Cisco Global Cloud Index》报告,全球数据中心的流量从2013年的513EB增长到2019年的1886EB,每年增长速率在21%以上。其中东西向流量占比在四分之三左右,南北向和DCI之间的占比为四分之一。由下图可以看到,近年来DCI流量和南北向有小幅增长,东西向流量有小幅下降。
图 4近年来数据中心流量占比
据谷歌最新公布的数据,为了承载每月1000亿次的搜索,其在2004到2019年期间,带宽增加了5000倍。随着各种应用和无线等带宽的不断扩展,接入密度的不断提高,总体上网络需求越来越大。特别是具有革命性改变的5G、6G的研究和部署,将给数据中心网络带来极大的挑战。
4.数网协同的未来
综上,新基建的数网协同首先需要解决的是北、上、广等热点区域之间的骨干流量问题。从本文的热力图可以看到,北京及周边、上海及周边无论是在用还是在建都属于极其热点的区域,他们之间的数据中心骨干网络通道将会是未来建设的重点。其次是数据中心建设热点区域之间的网络流量问题。在用的热点区域、在建的热点区域除了北京及周边、上海及周边略有重叠以外,其他各不相同。再次需要解决各地数据中心提供普遍服务的需求。作为重要信息基础设施,数据中心需要为当地的民生、经济发挥重要的支撑作用,需要为此类数据中心提供更好的网络接入。
新基建产生了新要求,多层级的网络架构会向更加扁平化的方向演进。数网协同发展,数据中心将促进网络架构的变革,网络将支撑数据中心发挥更大的作用。二者必将相辅相成,成为数据中心发展的新趋势。
郭亮,高级工程师,中国信通院云大所副总工程师,工业互联网产业联盟(AII)工业数据中心特设组联执主席,开放数据中心委员会(ODCC)新测组组长,IEEE802.1 NENDICA智能无损网络项目Editor。长期从事数据中心技术研究、政策支撑和标准化工作,负责和参与出版《数据中心热点技术剖析》等专业著作四本,发表专业论文十多篇,牵头制定相关技术规范几十项。
李洁,正高级工程师,博士,中国信通院云大所副所长,中国通信标准化协会(CCSA)互联网与应用技术委员会(TC1)数据中心工作组(WG4)组长,开放数据中心委员会(ODCC)副主席。长期从事数据中心相关的政策、标准、产业和技术研究工作,著有《液冷革命》等著作。
