云计算推动的变革：核心交换机这几年

计世网 12年07月26日 10:14 【转载】作者：计世网责任编辑：张文希

导读：云计算为我们带来了什么?这个话题在很多人看起来有些老生常谈，因为答案无外乎是更为简便的服务模式、更为弹性且按需付费的计量方法或者更低的成本等诸如此类的内容。不过，如果我们不从应用方面考虑这一问题，而是换一种角度，从设备提供商的角度来审视的话，会发现答案截然不同。

关键词：交换机云计算

云计算为我们带来了什么?这个话题在很多人看起来有些老生常谈，因为答案无外乎是更为简便的服务模式、更为弹性且按需付费的计量方法或者更低的成本等诸如此类的内容。不过，如果我们不从应用方面考虑这一问题，而是换一种角度，从设备提供商的角度来审视的话，会发现答案截然不同。

云计算其实就是“网络即计算机”这种理念的一种实现：世界上再也没有任何本地计算终端，无论是电脑还是手机，所有的计算资源只集中分布在全球各处的几个大型数据中心之内，所有的终端都连接到这些数据中心，核心交换机是网络中最为关键的节点。随着云计算、大数据等技术的流行，这些节点面临很大的数据交换压力，由此推动了核心交换机技术的突飞猛进。

对于设备提供商而言，云计算最大的好处，就是为用户提供了一个将设备更新换代的理由。市场调研机构Gartner在2012年7月最新公布的数据显示，今年全球IT支出金额总量将增长3%，达到3.6万亿美元。这一增长很大程度上得益于云计算的概念。根据Gartner同期公布的另一组预测数据，到2016年，用户在云计算方面的IT支出总量将是2012年的一倍，达到2070亿美元。

那么，为什么云计算会让用户心甘情愿地从口袋中掏出钱来?

对于云计算，大部分人都承认，其改变了传统的IT交付模式。如今，越来越多的数据和流量都开始集中在数据中心内部，计算资源与存储资源正在从客户端向服务器端倾斜。对于这种现象，有一个非常形象的说法：数据大集中。这一名词最早出现在金融行业的业务处理之中，而今，数据集中或者数据整合的趋势已经开始向众多行业进行拓展。虚拟桌面的应用，无疑就是最好的佐证之一。

数据的集中处理，也就是将大部分的数据处理工作全部交给数据中心。毫无疑问，无论是从成本节省的幅度还是可管理性上，都要远远高于将业务数据留在本地客户端的做法。然而，这却对数据中心的性能提出了新的要求。对于用户而言，提高性能的最有效做法之一就是对IT设备进行更新。这无疑正中了设备提供商的下怀。

不一样的

数据中心网络

数据向数据中心流动得越多，带给数据中心的压力也就越大。因此，数据中心已经成为一个不同基础设施间紧密关联，同时能够并发进行数据操作的整体。全球的流量模型正在从客户端与服务端之间的交换向着服务端与服务端的交换演进。

流量模型的转变，使得数据中心网络环境也发生了一些变化。其中，网络数据流量的增长最为显著，这也使得用户对网络设备的性能提出了更高的需求。除此之外，在端口密度、网络架构等方面，数据中心网络也在提出一些新的需求。《计算机世界》曾经撰文(2011年4月25日《交换机新生》)列举了数据中心网络的七大趋势，这些趋势分别是虚拟化、网络流量模式改变、网络扁平化、多链接半透明互联协议、虚拟物理交换机管理、虚拟机迁移以及网络聚合等。以上所列出的这些需求和趋势，同传统园区网络的特性相比起来，更加多样也更加复杂。

计世资讯2012年发布的《2011~2012年中国网络设备市场发展趋势研究报告》中认为，网络设备市场发展的驱动力包括四个方面，分别是更高的网络安全性能要求、更高的稳定性能、更多的数据中心服务需求以及更便捷的网络管理。同时，这一报告中还提到，接口趋向高速化、多业务趋向以及交换能力趋向海量化和集群化已经成为网络产品与技术发展的趋势。

来自计世资讯的调研数据显示，2009年，国内企业级网络设备市场规模为234.7亿元，增长率-0.3%，而到2010年这两项数据分别增长到256.3亿元以及9.2%。2011年，国内企业级网络设备市场规模达到266.8亿元，增长率4.1%。

“为了能够支撑起云计算的架构，我们在未来还会见到交换规模更为大型的数据中心交换机产品。这一市场的竞争也会愈发激烈。”计世资讯高级分析师丁震表示。

核心交换机哪儿变了?

一方面，云计算正在推动着数据中心网络的更迭;另一方面，与园区网和城域网不同，数据中心网络又有着自己的独特特性。这两方面的因素，使得用户需要重新拟定采购计划并掏腰包为此“买单”。对于用户而言，曾几何时，云计算确实是以一个市场营销概念和噱头的身份出现的。而如今，其神秘的面纱已经被掀开，很多用户已经切实了解到其巨大的魅力以及所带来的市场价值。这也就是为什么设备提供商会“喜欢”云计算这一概念。

云计算之于数据中心核心交换机，就好像是在一壶温水下点起了一团旺火。

市场：新品频发

对于数据中心核心交换机，大部分人的认知都是从2008年发布的思科Nexus 7000系列交换机开始的。随后，2009年，H3C推出S12500数据中心核心交换机产品，以100GE为卖点抗衡思科。2010年，阿尔卡特朗讯重整企业业务，将OmniSwitch 10000系列产品推上市场。同年年底，瞻博(Juniper)正式发布其QFabric概念，并于2011年初发布相关的QFX3500交换机产品。2012年5月，曾经主打运营商市场的“大佬”华为发布了其进入企业级市场后的首款数据中心核心交换产品CloudEngine 12800系列。

同时，在这4年的时间中，包括博科、Force10、极进网络(Extreme Networks)、Arista Networks、锐捷网络等也都纷纷推出了自己的数据中心核心交换机产品。

从目前我们能够见到的所有交换机的官方资料来看，作为目前最新发布的核心交换机产品，华为CloudEngine 12800系列在数据上的表现非常抢眼：交换容量48Tbps、单槽位转发能力2Tbps、支持24端口40GE/96端口10GE/48端口10GE等线速板卡。整机最大支持96个100GE/288个40GE/1152个10GE线速端口。华为方面资料显示，CloudEngine 12800系列采用业界领先的全正交架构设计，能够减少业务板与交换网板间的额外走线损耗并降低延时，提高槽位带宽。同时发布的TOR交换机CloudEngine 6800系列支持4个40GE上行接口和48个10GE下行接口。而对于产品推出时间已经比较长的产品，相关厂商都会通过软件升级或者发布新模块的方式，最大可能地满足用户的新需求。比如说，在华为发布CloudEngine 12800的同时，阿尔卡特朗讯就宣布为OmniSwitch 10000系列增加8端口40GE和16端口10GE模块，并对架顶和核心交换机软件进行升级。

在这4年间，综合类大型IT厂商也开始越来越多地认识到网络的重要性。2009年年底，惠普宣布以27亿美元现金收购一代网络巨头3Com;2010年10月，IBM公司收购网络刀片交换机厂商Blade Network;2011年7月，戴尔宣布收购数据中心网络解决方案提供商Force 10。2012年，我们身边是否还会出现这种综合类大型厂商吞并网络公司的案例，我们将试目以待。

产品：功能丰富

云计算需求推动了数据中心核心交换机的发展，而为了满足这种需求，数据中心核心交换机产品就要从属性上贴近云计算的特性，做出适合云计算发展的变化。上文所提到的虚拟化、网络流量模式改变、网络扁平化、多链接半透明互联协议、虚拟物理交换机管理、虚拟机迁移以及网络聚合等数据中心网络趋势，很大程度上迎合了云计算资源配比弹性且集中化的特性。

在数据中心核心交换机产品中，模块化是一个非常重要的特性。在足够背板带宽的支撑下，用户可以根据自己的需要配置不同的接口处理器或者接口卡，以实现不同的功能。同时，如同上文所提到的，模块化所带来的灵活性，使得厂商可以随时对产品做出升级。以H3C的S12500举例，目前其所拥有的功能模块包括防火墙接口板模块、IPS接口板模块、负载均衡接口板模块、应用控制网关接口板模块、网络分析接口板模块、无线控制器接口板模块、流量清洗接口板模块等，以及多种支持不同端口数量和网络协议的接口板。

如今，大部分高端和中端交换机产品都已经实现了模块化，非模块化的固定端口产品已经不多见了。因此，作为一项基本功能，其也并不值得设备供应商在宣传中大书特书。不过，模块化可以说是在数据中心核心交换机发展演进过程中的一个重要历史节点，其决定了未来交换机产品的发展。

诸如设备虚拟化、堆叠、二层网络、SDN(软件定义网络)、虚拟应用流量感知等功能和技术，如今已经被太多人所谈论，因此在这里不再赘述。值得一提的是，在采访中，《计算机世界》所采访到的用户对于以上这些功能表现出了兴趣，对虚拟化应用也有一定需求，但是还只是处于关注阶段。而设备供应商普遍认为，云计算为数据中心带来了集中管理、虚拟化数据识别、多数据中心数据迁移等问题，未来数据中心核心交换机亟需在这些方面寻找到解决方法和突破口。

数据中心网络的

“摩尔定律”

大名鼎鼎的摩尔定律定义了半导体产品的更新周期为18个月。那么，在数据中心核心交换机产品上，是否也存在相同的定律来定义产品的更新周期?

如果我们回顾交换机的发展历史，会发现从其开始真正应用至今，也就不过20年的时间，而数据中心核心交换机市场真正兴起和发展的时间相比起来会更短。坊间传言，思科会在2012年年内发布其Nexus 7000的下一代的产品。如果参照这个数据，那么数据中心核心交换机的产品更迭周期大概在4~5年左右。

这样依据非官方消息进行的推测似乎显得不是那么严谨。那么我们不妨从最高端芯片的发布时间来重新看一看数据中心核心交换机市场。2012年4月份，博通(Broadcom)正式推出了其100GE交换解决方案BCM88650系列。作为博通Dune Networks Fabrics的第五代产品，BCM88650是一款整合了流量管理、包处理器等功能在内的单芯片解决方案。不过，这并不是博通第一款100GE的交换芯片产品。实际上，2010年底，博通对BCM88600的发布才是其首次推出100GE芯片。再向前追溯的话，我们会发现博通早在2002年前后就已经发布了10GE的实验产品，并且在2007年的11月份正式推出了10GE交换芯片BCM56820。当然，随后发布的StrataXGS 4系列中的BCM56624也同样如BCM88650一样是一款集成化产品。

从推出10GE产品到100GE产品，时间跨度大概经历了3年。作为全球最大的交换芯片厂商之一，博通所推出的芯片产品在当时都可以算得上高端。我们已经可以确定，从10GE到100GE芯片升级需要3年时间准备，如果算上核心交换机产品在开发、工程以及测试中所耗费的时间的话，那么，将数据中心核心交换机的“摩尔定律”更新周期定为5年左右是合适的。

也许有人会有疑问，为什么将40GE跳过了?实际上，在博通的规划中，已经将10GE和40GE融合在了一起。以其BCM56840举例，这一芯片不仅提供了最多64个10GE端口，还能够支持40GE。

小贴士

何谓核心交换机?

严格地说，核心交换机并不是一种书面上的称谓，而只能算是约定俗成的叫法。称其为“核心层交换机(Core Layer Switch)”也许更为合适，也就是被部署在网络核心层的交换机产品。久而久之，这一称呼就被简化为核心交换机(Core Switch)。如今，核心交换机的叫法已经成为业界通用名词，也会被直接用于出版印刷、宣传资料以及网络传播中。

一般来说，传统的中型和大型网络部署都采用三层结构：接入层、汇聚层和核心层。其中，接入层交换机直接连接各类应用与终端。汇聚层主要用来聚合多台不同接入层交换机设备，并同时处理路由、过滤以及访问控制列表等内容。核心交换机最主要的“任务”是尽可能快地将数据帧转发，其同时可以应用二层和三层网络协议，并具有网管功能。此外，作为网络的关键节点，核心交换机在设计时也要考虑到容错和高可靠性。

单独从协议支持上来看，理论上说，核心交换机最大的特点就是支持路由表功能，提升VLAN等应用的性能和管理能力。同时，核心交换机一般都配置了专用的控制器来解析三层表头，因此在转发数量和连接数方面都比较高。

观点

越来越快的更新周期

很多设备供应商都认为，云计算对数据中心核心交换机产品的更新起到了推动作用。这种推动，既有性能功能方面的考量，也有产品技术和特性方面的变化。

华为数据中心网络解决方案营销总监程剑认为，随着云计算时代的到来，数据中心网络扁平化与虚拟化趋势越来越明显。这就要求数据中心交换机具备将一台物理交换机虚拟为多台逻辑交换机的能力，并且可与多框堆叠技术协同使用，将物理网络虚拟为一个大的资源池，提高网络安全性与可靠性，并满足用户资源灵活调配需求。与此同时还要求从核心交换机到TOR交换机全系列支持大二层协议，便于用户搭建扁平化大二层网络，使之业务部署更加灵活，不受物理位置限制。

H3C核心交换机产品经理吴冠标认为，云计算、数据集中等近几年间的应用趋势，正在对核心交换设备提出更高、更快的性能要求，从而推进产品的更迭速度。另一方面，数据中心产品也在适应着这种快速需求发展，目前的数据中心核心设备均采用多级交换架构，通过独立的交换网板，一方面可以提供更高性能的交换能力，另一方面具有线性扩展空间，以满足云计算、数据集中的发展。

瞻博网络亚太区数据中心技术和解决方案部顾问工程师包贵新认为，从功能方面来说，云计算所带来的新应用，将对数据中心的网络从传统的三层或二层架构进行颠覆性改变，数据中心网络的理想化要求是能与云计算的特性一致，做到网络作为统一管理的资源池、不再有层次、可以做到网络带宽动态化调整并按需扩容。对于采用传统层次化架构数据中心网络的核心层交换机，在性能和扩展性上、大集中的箱式设备的灵活性方面需要重点设计，一定程度上对产品的更迭起到了加速作用。

而从产品功能角度，博科资深网络技术顾问沈之千认为，一款优异的核心交换机设计不仅体现在目前提供出色的性能和特性，同时能够支撑新的技术、新的性能对于产品的平滑更新需求上。云计算时代所需要的CLOS交换矩阵、FPGA可编程硬件芯片、高密度100G和10G支撑、OpenFlow的支持等特性，给核心交换机用户带来了长期的投资保护。同时，对于大部分用户还在使用的不能平滑提升其性能、密度和特性的千兆交换机核心而言，云计算将加快核心交换机的更新。

上海贝尔企业通信解决方案架构高级经理徐向东持有相同的观点，他认为，目前对于数据中心建设而言，采用传统园区网产品和架构构建数据中心网络已经无法满足云计算和虚拟化的需求。因此，对于建设云化数据中心，已不是产品更新换代的问题，是要选择专门针对云计算和虚拟化而设计的产品与架构，放眼今后5年来建设一个可扩展的云数据中心。传统的数据网络交换机已经完全不适合云数据中心今后的发展、建设。

现如今，如果我们翻看企业的采购项目招标书，会发现里面无一例外地都会特别对数据中心交换机提出以下需求：具备高转发容量、高端口密度、无阻塞交换架构、业务调度、精细化服务质量控制以及绿色节能。这六项指标涵盖了数据中心核心交换机的不同属性，已经成为用户在进行相关产品采购时所考虑的基本内容。这从某种角度也印证了云计算等新应用正在对数据中心核心交换机提出新的要求。

案例

来自用户的声音

没有应用也就没有产品，所谓“有人卖就有人买”的时代早已过去。那么，用户对数据中心网络有着怎样的看法?《计算机世界》记者采访的三家企业都具有非常鲜明的业务和行业特点，他们的看法比较具有代表性。

蓝汛：信息产业的“双重身份”

成立于1998年的ChinaCache(蓝汛)是国内最早一批提供CDN(内容分发网络)服务的供应商。在信息产业的角色定位上，ChinaCache具有“双重身份”：不仅是IT服务的供应商，同时也是IT产品的用户。

北京蓝汛通信技术有限责任公司MIDS事业部高级总监陈静红表示，持续13年的积累，使得目前ChinaCache在八大运营商的上联带宽总出口达到1.2Tbps，节点数13000个。并且，其已经跟随着业界最新网络发展趋势，做出了网络结构的最优化、最精简。

“从服务能力扩张、业务扩大，以及为客户提供更好服务质量等多方面考虑，我们的产品更新周期一般为2~3年。”陈静红介绍说，“由于在选型中已经充分考虑了未来情况，因此目前我们的核心交换设备已经可以满足应用需求。”

在ChinaCache的应用中，有些数据中心需要部署大量的服务器和网络接口，也需要利用虚拟机服务器模式开展服务。因此，在大规模服务器部署和交换机服务质量保障方面，ChinaCache正在期待业界有新的方案出笼。“目前我们采用的是关注的态度，并没有过多的追随。”陈静红在谈到对业界新技术的看法时表示。

阿里巴巴：跨应用领域的“大鳄”

时至今日，互联网业务“大鳄”阿里巴巴集团的数据中心已经有超过12年的历史，数据中心的网络架构也历经多次改造和优化。目前其正在打造一个包括网络、IDC等基础设施等在内的统一基础服务平台，这个基础服务平台会面向阿里巴巴集团的所有业务，横跨多个应用领域。

阿里巴巴集团共享技术平台网络与数据中心总监马新康介绍说，阿里巴巴集团的网络规模可支撑约10万台服务器，承载了包括B2B、淘宝、天猫、一淘、聚划算、阿里云在内的集团核心业务。

阿里巴巴集团的网络设备更新主要根据整体网络带宽收敛比、业务模型来评估。如今，其对网络模块的规划是按照5000或者10000台服务器的IDC容量来进行的，每个IDC会容纳2到3个模块，这其中对交换机的二层、三层线速能力都有所要求。

马新康表示，阿里巴巴集团是国内最大的二层网络实践者，“阿里云虚拟主机业务中已经大规模投入商用，而我们更倾向自主研发针对虚拟机的管控平台”。对于当前火热的SDN等概念，马新康认为，阿里巴巴集团会在技术层面密切跟踪，对其投入生产的实践案例会更关注。

利安人寿：保险“新军”

同以上两家已经具有多年数据中心网络运维的企业相比，成立于2011年的利安人寿保险股份有限公司的数据中心网络运行时间并不长。“我们的网络流量比较平缓。”利安人寿保险股份有限公司信息技术部基础架构室周可牧表示。

目前，利安人寿数据中心用户数规模在500~600人左右，内部交换容量40Gbps，拥有50台实施了虚拟化部署的服务器，核心业务承载以ERP、OA等应用系统为主。

作为一家致力于打造“广受尊重保险金融集团”的企业，利安人寿拥有多个分支机构以及业务网点。“我们所遭遇到的最大瓶颈实际上不在于数据中心内部交换，而在于连接到某个县或者某个网点时中间所经过的干线节点交换。”他表示，“即使未来我们要对数据中心网络扩容，也是在接入和汇聚的部分进行投入。”

从筹备选型初期开始，利安人寿数据中心就已经将简化网络管理提到了日程之上。如今，利用所选购产品的“二层网络”功能，利安人寿对数据中心网络的管理主要是以监控为主。周可牧表示，目前企业对一些新兴概念的兴趣不大，不过会持续保持关注。