华为Cloud Fabric网络方案.docx

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华为CloudFabric网络方案

云计算业务的快速发展，促使数据中心在网络架构上发生巨大的变革。

华为公司CloudFabric解决方案正是“云”时代的应景之作，正所谓厚积薄发，“云”巅亮剑!

。

　　云数据中心网络发展趋势

　　随着IT用户对高性能计算、数据挖掘、数据存储的需求不断增长，云数据中心的规模变得越来越大。

面对激增的云计算应用、服务器和存储设备，传统的数据中心网络建设模式已经无法适应上述变化，迫切需要一张新型的“云”网络，不仅能够提供超强的扩展能力、资源按需分配能力，而且简单易维护。

　　总体来说，下一代数据中心与云计算网络的未来发展将呈现出以下几点趋势：

　　•趋势一：

大容量的网络，高性能的核心交换机

　　据IDC分析，10GE服务器在2012年成为主流，40GE和100GE服务器也将在未来5年年逐步商用;同时，根据Cisco报告预计，从2010年到2015年，全球云计算流量将增长12倍，形成66%的年复合增长率。

　　为了满足这种突增的数据量，数据中心需要超大的网络容量，尤其是核心交换机，必须具备超高的端口容量和接口密度。

目前业界主流的数据中心核心交换机，大都是在3～5年前基于GE接口的服务器进行设计的，随着服务器的接口逐渐演进到10GE接口，网络设备在背板容量，交换容量，接口密度，功耗等方面都无法满足需求。

所以，需要新一代的网络硬件平台和先进技术，在上述各项指标上全面突破，从而满足未来10年服务器的接口速率发展需求（从10GE、40GE到100GE），保证数据中心网络架构的长期稳定性。

　　•趋势二：

虚拟化的网络，灵活的资源调度能力

　　对网络而言，云计算数据中心的虚拟化诉求来自两个方面：

　　一是网络自身的需求，需要通过网络虚拟化技术灵活的调整网络边界。

如通过1:

N虚拟化技术使得网络资源能够被合理的按需分配，提高物理设备的使用效率;或者通过N:

1虚拟化技术简化网络的逻辑拓扑，降低运维费用。

　　二是服务器虚拟化对网络的需求，根据Gartner调查显示，2012年将近50%的服务器工作负载时运行在虚拟化平台上的，各种云业务的灵活部署和迁移成为主要需求。

因此，也需要网络能适应上述环境，和服务器形成充分联动，配合实现虚拟机的在线迁移。

此外，由于云计算多租户的出现，需要整个网络平台能整合成一个大的资源池，以承载众多的租户，满足租户隔离和控制的同时，支撑各个租户中虚拟机的任意部署。

　　•趋势三：

融合的网络，统一的交换平台

　　网络是数据中心各种资源的交换枢纽，如服务器和服务器之间，存储与存储之间。

由于历史原因，数据中心内部存在多个独立的网络，如IP数据网络和FC存储网络。

随着数据中心规模的逐渐增大，各种问题凸显：

如服务器需要多个专用网卡，增加功耗和成本;机房内需要多套布线系统，网络管理和维护复杂。

　　随着国际标准FCoE（FibreChanneloverEthernet）的成熟，以太网技术不仅带宽优势明显，在低延时、无丢包方面也能满足存储网络的需求。

因此，在下一代数据中心中，FCSAN将逐渐淡出，各种FC存储和IP数据业务都会承载在一张以太网上（通过FCoE交换机），从而有效解决功耗、管理和建网成本问题。

　　作为全球领先的网络解决方案供应商，华为在数据中心网络领域有明确的长远规划，不仅拥有有业界领先的全球研发能力，包括世界级专家团队、标准预研积累和芯片自研能力，同时更具备在DC领域长期投入的坚定决心。

　　综上所述，扩展性、虚拟化、融合成为“云”数据中心网络的三大核心诉求。

　　华为CloudFabric网络解决方案

　　2012年5月的美国Interop国际通信展上，华为公司震撼推出面向下一代数据中心的“云”级交换机CloudEngine系列。

包括全球最高配置的旗舰级核心交换机CloudEngine12800系列，以及高性能的盒式交换机CloudEngine6800/5800（10GE/GE接入）系列。

　　同时，基于CloudEngine（以下简称CE）系列交换机和齐全的传输、路由、安全及网管产品，华为公司全球发布面向下一代云计算数据中心的CloudFabric解决方案，旨在为客户打造未来十年的稳定网络架构。

　　华为CloudFabric网络方案优势

　　CloudFabric解决方案帮助企业用户和运营商构建高达360T的无阻塞交换平台，可提供高达数万个10GE/GE服务器的接入能力，具备“ScalableFabric”、“VirtualizedFabric”和“ConvergedFabric”三大核心优势。

　　弹性云网络（ScalableFabric）

　　承载未来十年的弹性网络：

CloudEngine系列交换机可提供高达360T的无阻塞交换网络，满足从GE/10GE到40GE/100GE的4代服务器演进需求，网络架构长期稳定，轻松迎接10GE服务器潮流的到来。

　　全球最高配置核心交换机：

CE12800单槽位支持2Tbps带宽（单向），整机最大支持48Tbps的交换能力;同时支持8*100GE，24*40GE/96*10GE等超高性能板卡，整机最大可支持96个100GE、288个40GE或1152个10GE全线速接口，成为当之无愧的核心交换机工业标杆。

　　全系列TOR支持40GE：

CE6800和CE5800提供超高密度的10GE和GE服务器接入能力，全系列支持40GE上行接口，转发性能业界领先。

　　无阻塞CLOS交换架构：

CE12800核心交换机采用无阻塞CLOS交换架构，配合动态的分布式大缓存技术（100ms/port），从容面对云计算应用（如搜索、协同计算）引起的突发流量问题，保障业务交换零丢包。

　　高可靠的系统冗余设计：

CloudEngine系列具备超强的可靠性，保障业务无间断运行。

CE12800关键部件（主控板、交换板、监控板、电源和风扇等）全部采用冗余配置，CE6800/5800支持电源和风扇冗余，均支持热插拔能力。

　　严格的前后风道设计：

CloudEngine全系列采用最适合数据中心机房的前后风道设计，冷热风道严格隔离。

　　虚拟云网络（VirtualizedFabric）

　　全方位的网络虚拟化能力：

1）CloudEngine系列通过VS（VirtualSystem）和CSS/iStack（ClusterSwitchSystem/intelligentStack）技术灵活调整网络边界，满足网络自身的虚拟化需求;2）通过TRILL（TransparentInterconnectofLotsofLinks）和nCenter技术，满足业务和服务器虚拟化对网络的需求。

　　VS实现资源弹性共享：

CE12800通过VS技术提供业界最高的1:

8设备虚拟化能力，将一台物理设备虚拟成多台独立的逻辑设备，满足多业务区（如生产区、办公区、DMZ区等）或多租户共享核心交换机的需求。

在保证最佳安全性的同时，极大提升了设备利用率，有效降低网络投资。

　　CSS/iStack技术简化网络管理：

CloudEngine全系列支持CSS/iStack能力，可以把多台物理设备虚拟成一台逻辑交换机，简化网络管理且提高可靠性。

CE12800支持业界领先的4框核心交换机集群，CE6800/5800支持高达16台设备堆叠。

　　独一无二的“CSS+VS协同”技术：

CE12800支持CSS和VS技术的完美协同，将网络整合成按需调度的大型虚拟资源池，网络资源实现“云计算”服务模式。

　　超大路由桥支撑业务灵活部署：

CloudEngine全系列交换机支持IETF标准协议TRILL，支持10GE/GE服务器的混合接入组网;最大可构建超过500个节点的超大规模二层网络，支持用户业务的大范围灵活部署和虚拟机灵活迁移，不再受限于物理位置。

　　nCenter实现虚拟机自动迁移：

nCenter是针对虚拟化数据中心的自动化管理系统，在虚拟机迁移时配合实现网络配置的自动下发，并采用高速Radius接口提高虚拟机迁移速率，达到业界的10~20倍。

　　融合云网络（ConvergedFabric）

　　融合网络降低TCO：

CloudEngine系列交换机支持FCoE（FibreChanneloverEthernet）特性，实现存储业务、数据业务和计算业务的统一承载，降低客户建网成本和维护成本。

　　集中式FC网关简化运维：

采用集中式的FC网关部署方案，以太网接入设备无需参与FC协议的计算，在兼容当前FCSAN的同时，降低了运维复杂度。

　　低延时和无丢包的网络：

CloudEngine系列支持DCB（DataCenterBridging）标准，满足FC存储业务及高性能计算业务的低延时和无丢包需求。

　　结束语

　　华为公司在IP领域具备20年的深厚积累，目前拥有业界最全的数据中心网络产品系列，解决方案涵盖数据中心的基础网络、容灾备份、安全、管理等端到端领域。

华为公司的数据中心网络产品和解决方案广泛应用于各大企业、垂直行业、互联网公司及运营商。

　　作为全球领先的网络解决方案供应商，华为在数据中心网络领域有明确的长远规划，不仅拥有业界领先的全球研发能力，包括世界级专家团队、标准预研积累和芯片自研能力，同时更具备在DC领域长期投入的坚定决心。

　　正基于此，华为公司十年磨一剑，应时代之所需，厚积薄发，推出了业界领先的CloudEngine系列交换机及CloudFabric数据中心网络解决方案，帮助客户构建面向下一代数据中心的云网络架构，满足未来云业务的持续演进。

CloudEngine系列交换机帮助企业用户和运营商构建高达360T的无阻塞交换平台，可提供高达数万个10GE/GE服务器的接入能力，具备“ScalableFabric”、“VirtualizedFabric”和“ConvergedFabric”三大核心优势。

　　弹性云网络（ScalableFabric）

　　承载未来十年的弹性网络：

CloudEngine系列交换机可提供高达360T的无阻塞交换网络，满足从GE/10GE到40GE/100GE的4代服务器演进需求，网络架构长期稳定，轻松迎接10GE服务器潮流的到来。

　　全球最高配置核心交换机：

CE12800单槽位支持2Tbps带宽（单向），整机最大支持48Tbps的交换能力;同时支持8*100GE，24*40GE/96*10GE等超高性能板卡，整机最大可支持96个100GE、288个40GE或1152个10GE全线速接口，成为当之无愧的核心交换机工业标杆。

　　全系列TOR支持40GE：

CE6800和CE5800提供超高密度的10GE和GE服务器接入能力，全系列支持40GE上行接口，转发性能业界领先。

　　无阻塞CLOS交换架构：

CE12800核心交换机采用无阻塞CLOS交换架构，配合动态的分布式大缓存技术（100ms/port），从容面对云计算应用（如搜索、协同计算）引起的突发流量问题，保障业务交换零丢包。

　　高可靠的系统冗余设计：

CloudEngine系列具备超强的可靠性，保障业务无间断运行。

CE12800关键部件（主控板、交换板、监控板、电源和风扇等）全部采用冗余配置，CE6800/5800支持电源和风扇冗余，均支持热插拔能力。

　　严格的前后风道设计：

CloudEngine全系列采用最适合数据中心机房的前后风道设计，冷热风道严格隔离。

　　虚拟云网络（VirtualizedFabric）

　　全方位的网络虚拟化能力：

1）CloudEngine系列通过VS（VirtualSystem）和CSS/iStack（ClusterSwitchSystem/intelligentStack）技术灵活调整网络边界，满足网络自身的虚拟化需求;2）通过TRILL（TransparentInterconnectionofLotsofLinks）和nCenter技术，满足业务和服务器虚拟化对网络的需求。

　　VS实现资源弹性共享：

CE12800通过VS技术提供业界最高的1:

8设备虚拟化能力，将一台物理设备虚拟成多台独立的逻辑设备，满足多业务区（如生产区、办公区、DMZ区等）或多租户共享核心交换机的需求。

在保证最佳安全性的同时，极大提升了设备利用率，有效降低网络投资。

　　CSS/iStack技术简化网络管理：

CloudEngine全系列支持CSS/iStack能力，可以把多台物理设备虚拟成一台逻辑交换机，简化网络管理且提高可靠性。

CE12800支持业界领先的4框核心交换机集群，CE6800/5800支持高达16台设备堆叠。

　　独一无二的“CSS+VS协同”技术：

CE12800支持CSS和VS技术的完美协同，将网络整合成按需调度的大型虚拟资源池，网络资源实现“云计算”服务模式。

　　超大路由桥支撑业务灵活部署：

CloudEngine全系列交换机支持IETF标准协议TRILL，支持10GE/GE服务器的混合接入组网;最大可构建超过500个节点的超大规模二层网络，支持用户业务的大范围灵活部署和虚拟机灵活迁移，不再受限于物理位置。

　　nCenter实现虚拟机自动迁移：

nCenter是针对虚拟化数据中心的自动化管理系统，在虚拟机迁移时配合实现网络配置的自动下发，并采用高速Radius接口提高虚拟机迁移速率，达到业界的10~20倍。

　　融合云网络（ConvergedFabric）

　　融合网络降低TCO：

CloudEngine系列交换机支持FCoE（FibreChanneloverEthernet）特性，实现存储业务、数据业务和计算业务的统一承载，降低客户建网成本和维护成本。

　　集中式FC网关简化运维：

采用集中式的FC网关部署方案，以太网接入设备无需参与FC协议的计算，在兼容当前FCSAN的同时，降低了运维复杂度。

　　低延时和无丢包的网络：

CloudEngine系列支持DCB（DataCenterBridging）标准，满足FC存储业务及高性能计算业务的低延时和无丢包需求。

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CloudFabric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（一般是指资金、固定资产的投入）和OPEX（企业的管理支出）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。

　　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CloudFabric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：

CloudFabric。

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：

　　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