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畅聊三类新形态的数据中心交换机
发布时间:2019-05-21 04:59 作者:皇冠娱乐

  交换机是数据中心网络中的重要组成部分,是数据中心建设局域网不可缺少的。

  交换机是数据中心网络中的重要组成部分,是数据中心建设局域网不可缺少的。这几年,数据中心迎来了高速发展期,网络已成为制约数据中心发展的一部分,必须要对网络进行改造,交换机设备成了改革的排头兵。数据中心对交换机提出了很多新的需求和功能,原有的三层转发交换机根本满足不了,但谁也无法放弃这个市场,为满足不同数据中心的需要,交换机拥有了新的特征,这将交换机又细分出了几类,本文就来详细说说这些新型的数据中心交换机。

  vSwitch(Virtual Switch)指虚拟交换机,通过软件方式实现物理交换机的网络功能,vSwitch运行在虚拟服务器Hypervisor内部,VM之间的流量、VM到物理网络之间的流量均通过vSwitch转发,vSwitch转发行为完全由SDN Controller控制。vSwitch实现了不同VM之间流量隔离与互访,这些访问在服务器内部通过vSwitch就可以完成,不再需要通过网卡转发到硬件交换机再回来,当一台服务器上VM部署的较多时,vSwitch就非常有存在的必要。vSwtich具有配置灵活、扩展性强。一台普通服务器可以配置几十台甚至上百台虚拟交换机,且端口数目可以灵活选择,例如VMware的ESX主机,一台服务器可以仿线台虚拟交换机,且每台交换机预设虚拟端口可达56个。通过vSwitch可以获得使用硬件交换机才能达到性能,比如微软Hyper-V虚拟化平台,VM与vSwitch之间的联机速度轻易可达10 Gbps。当然,vSwitch也会带来新的网络问题,比如流量可见性有限,相同主机VM之间的流量不会流出服务器进入物理网络,需要实施新的网络策略,VM迁移造成的I/O带宽压力,vSwitch配置需要手工修复,vSwitch还会引起虚拟化管理和网络管理上的冲突。vSwitch管理也不方便,管理员只能控制主机上物理NIC的上行端口,无法控制vSwitch上存在的诸多虚拟端口,这些问题需要有新的解决方案,如果解决得不好,vSwitch难有大的发展。不管如何,vSwitch已经作为交换机的一种在实际数据中心中的真实存在了,并且有一定的规模应用,尤其是VM部署较多的网络中应用比较广泛,vSwitch的出现更好地支持了VM的推广应用,补充了物理交换机在应用上的空白。

  AISwitch恐怕是如今炒得最火的交换机,即人工智能交换机。AI已经渗透到数据中心的方方面面,交换机自然不能缺席,AISwitch的跨界组合能给网络带来哪些新变化呢。首先就是流量分析,以往做流量分析,都是将交换机上的数据镜像到流量分析设备上来,不仅占用网络带宽,还需要单独的流量分析设备,若能将这些在交换机内部完成,岂不可以大幅降低成本。要做到这个也很简单,在交换机内部安装一个GPU就可以完成了,GPU具有强大的计算能力,在GPU上集成数据分析软件,就可以直接完成交换机上的流量分析。其次交换机拥有了计算能力,就可以对交换机上运行的各种状态数据进行统计分析,做故障预测和处理。利用AI技术可以将设备运行状态与海量数据样本学习的结果进行对比,样本里涵盖了很多故障类型,AI基于这些数据学习输出故障自愈方案。 第三交换机的CPU都比较弱,路由计算和各种算法实现不能太复杂,有了GPU和AI,就可以让交换机做一些复杂的算法。比如交换机HASH算法基本是基于报文的五元组特征,报文很多细节部分特征是无法参与HASH的,算法简单的目的也是为了实现快速转发;还有路由最长匹配,都是最简单的HASH查找方式。有了AI,就可以根据交换机上的数据转发情况,自学习设计算法,对于效率不高的算法进行优化,然后再将算法固化到硬件中去。总之,有了AI,就给交换机插上了智能的翅膀,交换机不再是傻瓜式的简单转发数据的设备,它也有了自己的大脑,具有高度智能化的设备。AISwitch可以实现自动转发、自我管理,自愈处理故障等一系列智能化行为,是一款无须人工干预的,自动安全运行的网络设备。可以预见,未来AISwitch有非常广泛的市场发展空间。

  白盒并不是一个新的概念,在服务器领域已经有广泛的应用。白盒交换机是将交换机硬件和软件解耦,用户只购买交换机硬件,然后按需搭配软件就可以使用,白盒最大的优势就是可以降低组网成本。白盒交换机的技术理念和SDN不谋而合,与SDN有天然的融合关系,SDN的出现也再次将白盒交换机带动起来。由于白盒交换机上并没有安装操作系统软件,其价格要比传统交换机便宜得多,而且大部分的白盒交换机端口密度也比较大,十分适合大型企业的高密度网络部署,例如拥有超大规模数据中心的Facebook、Google等均采用了白盒交换机来部署网络,可以根据具体的网络需求来定制白盒交换机以及选择合适的操作系统软件。SDN出现后,市场对白盒交换机需求越来越大,因为SDN需要大量的白盒交换机,而不是传统的品牌交换机,SDN通过软件控制器和直接流表转发的白盒交换机就可以完成数据中心网络部署,而且这种网络部署快、成本低、便于维护,是现有数据中心网络望尘莫及的。SDN和白盒都代表了未来网络的演进趋势,是未来网络建设的基石。

  这些新型设备赋予了网络交换机更多的职能,让网络更加智能化,低成本化,招招都指向了现实数据中心网络新形势下面临的痛点问题。传统的交换机仅仅完成数据转发是不够的。vSwitch代表着虚拟化,AISwitch代表着智能,Whiteboxswitches代表着低成本,转发与控制分离,这些都是未来网络发展的主要方向,每种款型的交换机都是网络技术进步发展的产物,它们的到来正迎合了当今数据中心高速发展的需要。

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