如果說(shuō)提供云計(jì)算這種巨型計(jì)算服務(wù)的IT架構(gòu)必然是集結(jié)了大規(guī)?；A(chǔ)資源的數(shù)據(jù)中心“超級(jí)航母”，它也必然要求大規(guī)模計(jì)算網(wǎng)絡(luò)與其相適應(yīng)。

云計(jì)算IT資源的大規(guī)模集中運(yùn)營(yíng)，可極大優(yōu)化基礎(chǔ)資源的分布與調(diào)度，下圖所示為理想的業(yè)務(wù)模型。對(duì)于使用云計(jì)算服務(wù)的企業(yè)或個(gè)人而言，能夠滿足IT業(yè)務(wù)的最佳方式為計(jì)算能力按需增長(zhǎng)、應(yīng)用部署快速實(shí)現(xiàn)、工作負(fù)載可動(dòng)態(tài)調(diào)整、投入成本規(guī)劃可控；對(duì)于云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)商而言，為滿足大量客戶(個(gè)人或企業(yè))的IT資源需求，其運(yùn)營(yíng)的IT基礎(chǔ)架構(gòu)需要有一個(gè)大規(guī)模的資源池，可基于服務(wù)客戶數(shù)量的增長(zhǎng)、客戶業(yè)務(wù)負(fù)載增長(zhǎng)的需求變化情況提供匹配的IT資源支持能力。

虛擬化計(jì)算技術(shù)已經(jīng)逐步成為云計(jì)算服務(wù)的主要支撐技術(shù)，特別是在計(jì)算能力租賃、調(diào)度的云計(jì)算服務(wù)領(lǐng)域起著非常關(guān)鍵的作用。

虛擬化技術(shù)不僅消除大規(guī)模異構(gòu)服務(wù)器的差異化，其形成的計(jì)算池可以具有超級(jí)的計(jì)算能力（如下圖所示），一個(gè)云計(jì)算中心物理服務(wù)器達(dá)到數(shù)萬(wàn)臺(tái)是一個(gè)很正常的規(guī)模。一臺(tái)物理服務(wù)器上運(yùn)行的虛擬機(jī)數(shù)量是動(dòng)態(tài)變化的，當(dāng)前一般是4到20，某些高密度的虛擬機(jī)可以達(dá)到100:1的虛擬比(即一臺(tái)物理服務(wù)器上運(yùn)行100個(gè)虛擬機(jī))，在CPU性能不斷增強(qiáng)(主頻提升、多核多路)、當(dāng)前各種硬件虛擬化(CPU指令級(jí)虛擬化、內(nèi)存虛擬化、橋片虛擬化、網(wǎng)卡虛擬化)的輔助下，物理服務(wù)器上運(yùn)行的虛擬機(jī)數(shù)量會(huì)迅猛增加。一個(gè)大型IDC中運(yùn)行數(shù)十萬(wàn)個(gè)虛擬機(jī)是可預(yù)見(jiàn)的，當(dāng)前的云服務(wù)IDC在業(yè)務(wù)規(guī)劃時(shí)，已經(jīng)在考慮這些因素。

1.虛擬機(jī)高密部署的挑戰(zhàn)

1.1服務(wù)器虛擬化使數(shù)據(jù)中心服務(wù)器接入量成倍增長(zhǎng)

1.2服務(wù)器接入網(wǎng)絡(luò)面臨網(wǎng)絡(luò)流量快速提升，以及交換機(jī)端口流量突發(fā)的問(wèn)題

CPU演進(jìn)：?jiǎn)魏恕p核→四核→八核→ … 。服務(wù)器上可以安裝越來(lái)越多的虛擬機(jī)。

每核運(yùn)行1.5個(gè)虛擬機(jī)（該比例是Intel提出的虛擬機(jī)SLA限制條件，即運(yùn)行于滿負(fù)載機(jī)器之上的所有作業(yè)的完成時(shí)間不應(yīng)超過(guò)其在空載機(jī)器上單個(gè) VM 中運(yùn)行所需時(shí)間的 1.4 倍）。

裝備1個(gè)8核 CPU的服務(wù)器可運(yùn)行12個(gè)虛擬機(jī)。

虛擬機(jī)高密部署使網(wǎng)絡(luò)接入流量倍增。

早期每個(gè)服務(wù)器上運(yùn)行一個(gè)業(yè)務(wù)，此時(shí)每臺(tái)服務(wù)器的流量很少，甚至可能只有幾兆。

隨著服務(wù)器上部署的虛擬機(jī)越來(lái)越多，每臺(tái)服務(wù)器的流量也越來(lái)越大。

在虛擬化云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，超高密度的虛擬機(jī)數(shù)量引入了有別于任何以往傳統(tǒng)意義上數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)承載問(wèn)題，在表象相似的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，“服務(wù)器/虛擬機(jī)”的數(shù)量在單位空間和單位網(wǎng)絡(luò)接口劇增，如下圖所示，對(duì)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)、吞吐能力、突發(fā)流量吸收提出了苛刻的要求。

同時(shí)，虛擬機(jī)產(chǎn)生了不可預(yù)期的流量模型，特別是如虛擬機(jī)遷移、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)備份等帶來(lái)的突發(fā)性流量，網(wǎng)絡(luò)如何適應(yīng)?

2.抑制流量突發(fā)的兩種技術(shù)

2.1無(wú)阻塞交換技術(shù):無(wú)阻塞轉(zhuǎn)發(fā)正常流量，①CLOS交換；②100G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

2.2分布式大緩存技術(shù)：吸附突發(fā)流量；①入方向緩存；②VOQ調(diào)度方式

CLOS交換  vs  傳統(tǒng)Crossbar ：高速轉(zhuǎn)發(fā)

CLOS交換架構(gòu),采用CLos架構(gòu)才能真正實(shí)現(xiàn)無(wú)阻塞：

第一級(jí)（入方向線卡）將報(bào)文分片（cell）,通過(guò)N條鏈路到網(wǎng)板；

第二級(jí)（網(wǎng)板）基于“分片動(dòng)態(tài)路由”方式，通過(guò)N條路徑將分片發(fā)送到第三級(jí)（出方向線卡）；

第三級(jí)重組報(bào)文；

動(dòng)態(tài)路由方式實(shí)現(xiàn)無(wú)阻塞交換，且可平滑擴(kuò)展；

出方向需要通過(guò)VOQ對(duì)入方向的流做調(diào)度； 

傳統(tǒng)Crossbar交換架構(gòu)：

交換網(wǎng)板基于靜態(tài)路由方式，即業(yè)務(wù)流進(jìn)入網(wǎng)板前，根據(jù)源端口制定或基于HASH算法選擇一條路徑。屬于同一個(gè)路徑的流容易形成擁塞，而其他路徑則空閑；

物理上可構(gòu)成與CLOS相似的三級(jí)架構(gòu)，但網(wǎng)板始終是基于靜態(tài)路由的流轉(zhuǎn)發(fā)。

 

云計(jì)算的超高速網(wǎng)絡(luò)：100G標(biāo)準(zhǔn)化

以太網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展，10GE技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心的骨干廣泛應(yīng)用，下圖顯示了2010年的以太網(wǎng)技術(shù)40G/100G標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，表明基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)將快速進(jìn)入超高速時(shí)代

同樣，服務(wù)器IO也由千兆向萬(wàn)兆快速發(fā)展，隨著IO加速技術(shù)、IO虛擬化技術(shù)的不斷提升以及服務(wù)器多路多核計(jì)算能力的提升，當(dāng)前的服務(wù)器IO已經(jīng)具備接近10GE線速的吞吐能力，這種來(lái)自網(wǎng)絡(luò)接入層的高性能吞吐必然驅(qū)動(dòng)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用更高的性能，以滿足能力的匹配（如下圖所示）。

VoQ與分布式大緩存：吸附突發(fā)流量

Virtual Output Queuing（VoQ） 技術(shù)的作用

右轉(zhuǎn)彎車輛，被阻塞在直行道上。這就是“頭阻塞”問(wèn)題

設(shè)置右轉(zhuǎn)彎道，保證右轉(zhuǎn)車輛的通行，為各種方向的車輛設(shè)置專用通道，實(shí)現(xiàn)公平調(diào)度，這就是VOQ的作用

VOQ技術(shù)保障線卡如何同步交換的效率：

例如在SLOT2和SLOT8通信時(shí)，如果SLOT7的第一個(gè)數(shù)據(jù)流也需要和SLOT8通信，則進(jìn)行輸入緩存，這時(shí)即使SLOT7的第二個(gè)數(shù)據(jù)流需要和其它SLOT通信也無(wú)法進(jìn)行，將受到阻塞。

目前，在交換距陣增加了虛擬輸出隊(duì)列（VOQ）機(jī)制，即在輸入緩存隊(duì)列中為每一個(gè)SLOT輸出單獨(dú)建立輸入緩存。不同緩存之間即不同SLOT的輸出相互不影響。

核心設(shè)備分布式大緩存吸附鏈路突發(fā)流量。上行、下行分別獨(dú)立報(bào)文緩存配置，啟動(dòng)流控后，上下行緩存配合使用，上行、下行緩存獨(dú)立可擴(kuò)展。

 

分布式緩存能緩沖更大的突發(fā)業(yè)務(wù)流量，增強(qiáng)數(shù)據(jù)中心持續(xù)業(yè)務(wù)能力，吸附數(shù)據(jù)中心與核心網(wǎng)突發(fā)流量，尤其適應(yīng)未來(lái)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的搜索等各種突發(fā)性業(yè)務(wù)。

3.傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題及扁平化趨勢(shì)

隨著虛擬機(jī)的部署，SOA軟件架構(gòu)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器之間的流量猛增，流量模型越來(lái)越不可預(yù)知。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為接入層、匯聚層和核心層，層次越多，所使用的設(shè)備就越多，延遲也會(huì)增加，當(dāng)然，性能效率也會(huì)降低。網(wǎng)絡(luò)該如何改變？

傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的問(wèn)題：

數(shù)據(jù)延遲 （多層架構(gòu)帶來(lái)更多的跳數(shù)與延遲）

網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜 （生成樹(shù)協(xié)議浪費(fèi)了大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬 ）

費(fèi)用過(guò)高（大量端口用來(lái)連接交換機(jī)，而不是服務(wù)器和存儲(chǔ)。大量的布線系統(tǒng)的浪費(fèi)）

在大規(guī)模采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)的新一代數(shù)據(jù)中心里，數(shù)據(jù)流量將主要集中在本地服務(wù)器之間的通信，如能減少網(wǎng)絡(luò)層級(jí)，如不必再經(jīng)過(guò)匯聚層交換機(jī)，勢(shì)必會(huì)大大減少交換機(jī)之間的交互次數(shù)，并減少延遲。只要減少一層，對(duì)于應(yīng)用性能的提升都將是巨大的。    

適應(yīng)下一代數(shù)據(jù)中心服務(wù)器之間流量猛增的趨勢(shì)。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)延遲（2跳，2.0時(shí)代為傳統(tǒng)為4跳網(wǎng)絡(luò)）

網(wǎng)絡(luò)更簡(jiǎn)單，性價(jià)比更好

4.銳捷網(wǎng)絡(luò)扁平化/100G數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

扁平化組網(wǎng)設(shè)計(jì)，核心采用銳捷網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心與云計(jì)算核心交換機(jī)RG-S12000系列，接入采用捷網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心與云計(jì)算交換機(jī)RG-S6200系列。

接入：大容量數(shù)據(jù)中心接入交換設(shè)備。

千兆服務(wù)器接入，采用支持高密度千兆下聯(lián)，線速萬(wàn)兆上聯(lián)的接入數(shù)據(jù)中心交換機(jī)RG-S5700E系列，無(wú)阻塞設(shè)計(jì)

萬(wàn)兆服務(wù)器接入，采用支持高密度萬(wàn)兆下聯(lián)，線速40G /100G上聯(lián)的接入數(shù)據(jù)中心交換機(jī)RG-S6200系列，無(wú)阻塞設(shè)計(jì)

核心：大容量數(shù)據(jù)中心核心設(shè)備。

核心層，采用支持40G/100G的數(shù)據(jù)中心交換機(jī)RG-S12000系列組網(wǎng)，高性能無(wú)阻塞。

同時(shí)支持高密度48口萬(wàn)兆線速下聯(lián)，高性能無(wú)阻塞。

方案優(yōu)勢(shì)1：高性能，無(wú)阻塞轉(zhuǎn)發(fā) 

核心交換機(jī)RG-S12000系列支持面向下一代數(shù)據(jù)中心的40G/100G的線卡，支持業(yè)界最高單板密度48口萬(wàn)兆的線卡，保證核心網(wǎng)絡(luò)無(wú)阻塞。

數(shù)據(jù)中心線卡，線卡支持下一代數(shù)據(jù)中心特性（FCoE/CEE/虛擬化/透明交換TRILL等）

M12000-16XS-DA （萬(wàn)兆口是SFP+形態(tài)）

M12000-48XS-DA （萬(wàn)兆口是SFP+形態(tài)）

M12000-04QXS-DA(40G模塊)

 

核心交換機(jī)S6200系列

RG-S6200-48XS本機(jī)固化了32個(gè)萬(wàn)兆SFP+光口，包含1個(gè)擴(kuò)展槽。1個(gè)擴(kuò)展槽可以擴(kuò)展16口SFP+萬(wàn)兆模塊或4口40G模塊。整機(jī)可支持48口萬(wàn)兆或32口萬(wàn)兆+4口40G線速。全萬(wàn)兆兆的端口形態(tài)，加上可擴(kuò)展的40G端口，適合超大型數(shù)據(jù)中心的接入層（萬(wàn)兆服務(wù)器接入），或中小型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的匯聚或核心。

方案優(yōu)勢(shì)2：大容量，適應(yīng)流量突發(fā)后，高速轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)阻塞

整機(jī)擴(kuò)展支持6G超大緩存，業(yè)界緩存能力最高。

核心設(shè)備分布式大緩存吸附鏈路突發(fā)流量。上行、下行分別獨(dú)立報(bào)文緩存配置，啟動(dòng)流控后，上下行緩存配合使用，上行、下行緩存獨(dú)立可擴(kuò)展。整機(jī)擴(kuò)展支持6G超大緩存，業(yè)界緩存能力最高，分布式緩存能緩沖更大的突發(fā)業(yè)務(wù)流量，增強(qiáng)數(shù)據(jù)中心持續(xù)業(yè)務(wù)能力，吸附數(shù)據(jù)中心與核心網(wǎng)突發(fā)流量，尤其適應(yīng)未來(lái)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的搜索等各種突發(fā)性業(yè)務(wù)。

方案優(yōu)勢(shì)3：扁平化組網(wǎng) ，適應(yīng)業(yè)務(wù)快速轉(zhuǎn)發(fā)

適應(yīng)下一代數(shù)據(jù)中心服務(wù)器之間流量猛增的趨勢(shì)。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)延遲（2跳，2.0時(shí)代為傳統(tǒng)為4跳網(wǎng)絡(luò)）

網(wǎng)絡(luò)更簡(jiǎn)單，性價(jià)比更好（減少了網(wǎng)絡(luò)的布線系統(tǒng)，減少了匯聚層設(shè)備的購(gòu)買，管理也更加的簡(jiǎn)單）

方案優(yōu)勢(shì)4：設(shè)備級(jí)與網(wǎng)絡(luò)級(jí)CLos架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無(wú)阻塞轉(zhuǎn)發(fā)

分布式Crossbar交換芯片架構(gòu)（Clos交換的方式），核心交換機(jī)的設(shè)備級(jí)Clos轉(zhuǎn)發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)無(wú)阻塞的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。以及整機(jī)的性能提升。

線卡提供CROSSBAR芯片，線卡可以提供多顆ASIC芯片，線卡與背板連接帶寬以及線卡支持的端口密度都可以得到數(shù)倍提升。 
在業(yè)內(nèi)真正率先實(shí)現(xiàn)了高密度的48口萬(wàn)兆模塊的擴(kuò)展支持。

Crossbar 交換芯片采用CLOS交換架構(gòu)實(shí)現(xiàn)無(wú)阻塞數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)：

第一級(jí)（入方向線卡）將報(bào)文分片（cell）,通過(guò)N條鏈路到網(wǎng)板；第二級(jí)（網(wǎng)板）基于“分片動(dòng)態(tài)路由”方式，通過(guò)N條路徑將分片發(fā)送到第三級(jí)（出方向線卡）；第三級(jí)重組報(bào)文；

動(dòng)態(tài)路由方式實(shí)現(xiàn)無(wú)阻塞交換，且可平滑擴(kuò)展；

 

網(wǎng)絡(luò)級(jí)Clos架構(gòu)

下一代數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算需要超大的計(jì)算能力和網(wǎng)絡(luò)交換能力，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)組織數(shù)千臺(tái)至上萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器的協(xié)同計(jì)算，因此云計(jì)算的支撐網(wǎng)絡(luò)也提出了無(wú)阻塞的方向。為此貝爾實(shí)驗(yàn)室研究員Charles Clos設(shè)計(jì)的一種多級(jí)交換結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無(wú)阻塞交換。

但是，Clos架構(gòu)指的并不是一個(gè)產(chǎn)品的架構(gòu)，而是指的是一個(gè)無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)，Clos Network.單一產(chǎn)品無(wú)阻塞，保證的只是網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)阻塞，只有整網(wǎng)無(wú)阻塞，才能真正的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無(wú)阻塞。

接入層設(shè)計(jì)（無(wú)阻塞接入設(shè)備）：RG-S6200-48XS數(shù)據(jù)中心交換機(jī)，固化32口萬(wàn)兆，1個(gè)擴(kuò)展槽，支持16口萬(wàn)兆模塊或4口40G模塊。整機(jī)全線速，用于萬(wàn)兆/千兆服務(wù)器接入（業(yè)界首個(gè)）。

RG-S6200-48XS，整機(jī)48口萬(wàn)兆全線速 ，交換容量：960G，包轉(zhuǎn)發(fā)率：700Mpps。支持40G/100G擴(kuò)展。

固化了32個(gè)萬(wàn)兆SFP+光口，包含1個(gè)擴(kuò)展槽

1個(gè)擴(kuò)展槽可以擴(kuò)展16口SFP+萬(wàn)兆模塊或4口40G模塊

1U高度

核心層設(shè)計(jì)（無(wú)阻塞核心設(shè)備）：RG-S12000 Cloud Computing系列

單板十萬(wàn)兆線速轉(zhuǎn)發(fā),支持單板4口40G/100G接口線速。整機(jī)最高擴(kuò)展384個(gè)萬(wàn)兆端口。

最高單板960G交換容量，整機(jī)最高7.68T交換容量，整機(jī)最高5714Mpps包轉(zhuǎn)發(fā)率。

下一代數(shù)據(jù)中心與云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)專用模塊：

高密度16口萬(wàn)兆SFP+模塊

超高密度48口萬(wàn)兆SFP+模塊（業(yè)界首個(gè)）

4口40G模塊（業(yè)界首個(gè)）