用光电混合数据中心网络实现向大数据时代的过渡

2016-11-14 14:52:03      点击:

数据中心的网络拓扑结构在过去几十年内获得了快速的发展,随着高速率交换设备和多层网络结构的兴起,现代数据中心逐渐向着低延迟、高带宽和高可扩展性发展。尽管如此,数据中心的发展速度还是赶不上多种多样的网络应用的需求。为了满足快速增长的带宽和供能需求,必须建立起一个高吞吐量、低延迟和低功耗的数据中心网络结构,因此,用光纤链路连接服务器和接入交换机逐渐被提上了日程。

传统数据中心网络结构

图1展示了数据中心的典型四层网络结构:第一层是服务器所在地;第二层是接入层交换机所在地;第三层是汇聚层交换机所在地;第四层是核心交换机所在地,核心交换机最后通过跳线与路由器连接。这种网络结构的工作原理是:互联网通过路由器将用户的请求转发到核心交换机,核心交换机再将该请求转发到相应的服务器进行处理。这种结构的主要优点是网络可以轻松扩展、具有较好的容错性和快速的故障转移功能;缺点是功耗大、延迟性高。

传统数据中心网络结构

图1 传统数据中心网络结构

光电混合网络结构

随着信息时代的到来,传统数据中心网络结构已经远远不能满足现代网络容量的需求,光电混合网络结构由此应运而生。在光电混合网络结构中,最底层的服务器可以通过电缆和光缆与接入层的交换机连接,满足了现代数据中心高容量的需求。图2是混合网络结构的基本情况,图中的蓝线表示电缆连接,黑线表示光缆连接。

光电混合网络结构
图2 光电混合网络结构

数据中心互连

数据中心间的互连有多种解决方案,事实上,接入层、汇聚层和核心层都可以实现互连,但是考虑到数据中心的网络结构和传输方式,将互连解决方案放在汇聚层是一种比较理想的解决方案。如图3,多个数据中心通过高速光纤链路在汇聚层实现了互连:

 数据中心互连解决方案
图3 数据中心互连解决方案

在上述数据中心互连解决方案中,服务器既通过电缆与其他设备连接,又通过光缆与其他设备连接,电缆用来实现服务器间连接和短距离数据传输,光缆则用来实现大量数据的长距离传输,其中,光缆传输在高带宽和低延迟的数据中心扮演重要角色。

随着光交换机被引入到传统数据中心网络结构的每一层,数据中心网络的负载共享功能得到了显著提高,而且数据中心的电力消耗也大大降低了。现在,传统的电子交换机正逐渐被光交换机所替代,因此,整个数据中心的运营成本也显著下降了。

结束语

在数据中心网络结构中使用光缆可以降低功耗和延迟性、增加网络带宽和容量。结合光电路交换和电分组交换的混合光电网络结构能很好地权衡性能、成本和技术可行性等设计要素,提高网络的容量、降低网络功耗