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数据中心级业务调度与网络浪涌容载能力

engadget.com  佚名丨2009-12-02 14:27 标签:云存储 机房 

数据中心经过长时间的发展,很多用户都很了解数据中心级业务调度了,这里我发表一下个人理解,和大家讨论讨论。以下介绍数据中心基础架构的新发展。

1.100G时代来临

以太网技术发展是以10倍速方式跃阶的。当前的千兆接入、万兆骨干已经是普遍构建的网络架构,随着成本的持续下降,万兆技术也开始从网络的核心,推进到网络边缘,推进到服务器、存储设备上。

研究下一代以太网标准的HSSG技术工作组已经结束争论,制定一个包含40Gbps和100Gbps速度的单一标准,IEEE802.3ba,并将在 2010年确定。40Gbps主要面向服务器,而100Gbps则面向网络汇聚和骨干。每种速度将提供一组物理接口:40Gbps将有1米交换机背板链路、10米铜缆链路和100米多模光纤链路标准;100Gbps将有10米铜缆链路、100米多模光纤链路和10千米、40公里单模光纤链路标准。

基于面向40G/100G下一代超高带宽的发展理念,H3C推出的下一代数据中心级业务调度统一交换平台12500在架构设计上考虑了对40G/100G 的兼容,架构上设计当前每槽位可达到80G线速带宽,可支持两个40G接口,并能通过后端交换矩阵扩展到每槽位1个100G接口。在802.3ba标准发布后,能够通过技术平滑升级过度到超高速网络环境,并保持对传统千兆、万兆的兼容性。

2.数据中心的网络浪涌容载能力与业务调度

为解决数据中心高密应用的调度、流量的浪涌式突发缓冲等关键的性能问题,必然在进行交换平台的基础架构设计上进行技术革新。

首先是在交换平台上提供硬件化的流量管理能力,大容量的缓存匹配密集的硬件调度队列,将调度能力扩展到上万个队列,一旦使上层应用数据流进入相应的硬件队列,则可实现大范围(远超过8个队列)的数据中心级业务调度能力。

另一个技术变革是改变传统交换系统的出端口缓存方式,而采用分布式ingress缓存架构。传统出端口缓存方式,整个系统的业务突发容载能力仅由出端口可分配的缓存大小决定,因此容量是固定的,流量达到一定的突发界限,即瞬时突发数据量超过了出端口缓存大小,便导致整个系统开始出现丢包,而且,经测试观测,此种缓存能力的实际表现与根据端口缓存大小的理论计算是符合的。

分布式缓存技术则采用了区别于传统方式的架构,正常转发过程中,出端口是以万兆线速对外转发数据的,当出现多个万兆到一个万兆的突发流量开始超万兆拥塞时,在出端口的报文标记队列计数将快速增长,达到一定阈值(进入准拥塞状态)便产生端到端(E2E)流控信息到各流量来源(ingress)端口,ingress端口缓存即开始将突发流量缓存到本地并停止对出口发送数据,同时出口仍然以万兆线速发送瞬时的超万兆突发流量,当出端口解除准拥塞状态后,E2E流控通知ingress缓存将保留的数据进行正常转发。

整个分布式缓存机制由流量管理器在硬件层面协调,无需软件参与,因而工作在系统时钟级别。而每个ingress缓存大小均要求在万兆全线速条件下达到 200毫秒的突发流量缓存能力,因此,在突发引起的瞬时拥塞时,N个端口向一个端口转发的缓存能力是N*200毫秒,与传统出端口缓存固定能力相比有本质的提升。

3.数据中心级HA进入毫秒计时

高可用是数据中心基础网络的永恒话题,据有关机构调查,可用性是各行业数据中心各项业务指标排在首位的关注项。对于当前数据中心密集应用环境下,核心基础网络平台的应对故障快速恢复能力已经不是秒级指标能够满足的,当前的快速收敛目标已经设定在毫秒级,因此,毫秒级恢复能力成为数据中心的故障恢复指标。

H3C数据中心交换平台12500可提供的已测试部分指标数据为:
◆双引擎主备倒换切换时间 0丢包
◆单电源模块更换 0丢包
◆OSPF GR 0丢包
◆BFD for VRRP 50毫秒
◆路由学习能力 8000条/秒

4.数据中心统一交换架构

随着以太网技术的进一步发展,新的技术标准不断推动基础平台架构的变化与融合。

万兆交换系统的时延已经降低到微妙级别,而当前已经有技术使得以太网芯片在cut-through方式下能够达到200-300纳秒级别,已经逼近 Infiniban的低时延水平。而对于计算型应用而言,采用以太网互联的微妙级时延已经能够满足大量的计算需求,近几年高性能计算TOP500排名中基本上超过50%的计算网络互联是采用了千兆以太网,随着万兆、40/100G技术的深入发展和终端万兆接口技术成熟,以太网将成为服务器互联计算承载的主流平台。

无丢包以太网技术标准族(802.3Qau、802.1Qbb、802.1Qaz、Data Center Bridging Exchange Protocol)和相关技术即将发布。并在此基础上进一步支持FCOE,使得以太交换网络能够承载FC存储数据流。

数据中心网络发展趋势是融合的统一交换架构,在一个交换平台上有效支撑业务的前端访问、服务器高速互联、存储访问。随着当前数据中心系统架构的不断发展,密集的业务需求,要求数据中心交换网络成为高性能、融合业务统一交换的基础平台,满足数据中心规模的不断发展。以上介绍数据中心级业务调度。

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