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数据中心网络持续演进 数网协同是必然趋势

2020-07-23 09:02:57 来源 : 金台资讯

2020年3月4日,中共中央政治局常务委员会召开会议,强调要加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度,将数据中心正式纳入新基建。

近年来,随着云计算、大数据、工业互联网等新一代信息通信技术和应用的蓬勃兴起,数据中心作为信息通信网络基石也迎来了大发展。同时为了更好地适应云计算等业务的发展,有力支撑数字经济发展,如何持续优化数据中心网络,不断提升性能和弹性,推进数网协同,成为业界关注的重点。

数据中心网络持续演进

从数据中心内部网络看,不同类型的应用对数据中心网络有着不同的要求。前端网络通常采用TCP协议,IP/以太网络技术成为前端网络主流技术,成本低、扩展性好。存储网络一直在追求大带宽、高吞吐,以充分发挥存储盘和CPU的作用,20世纪90年代末采用同时期比Ethernet速率更高的FC技术。进入21世纪,随着更高速率的SSD的规模应用,特别是近来高速率、低时延的NVMe技术的出现,存储需要更高速、更高效的网络。计算网络主要采用InfiniBand专网,典型代表为HPC等高性能业务,低时延成为极致追求。但随着RoCE技术的不断发展,Ethernet在计算网络中的应用也逐渐普遍。

鉴于以太网是生态最完整、应用最广泛的网络技术路线,为了降低数据中心网络的总拥有成本(TCO),前端网络、存储网络和计算网络三张网络的技术“归一”到以太网是大势所趋。目前,开放数据中心委员会(ODCC)正在开展“数据中心三网合一”研究项目,旨在利用三网合一技术,大幅降低数据中心网络TCO,显著降低组网和运维工作的复杂性。

2013年以来,我国出台了一系列政策,引导大型、超大型数据中心逐渐向中西部以及热点地区周边转移。据工信部最新发布的《数据中心发展指引(2019)》显示,到2018年年底,北京、上海、广东三地的在用机架数约占全国总量的三分之一;中西部地区数据中心在用机架数全国占比约为40%。在上架率方面,国内数据中心总体平均上架率为50%左右,东部沿海省市的上架率基本达到60%以上,而西部各省份的上架率仅在30%左右,东西部差距仍然较大。有一半的数据中心直接接入骨干网,三分之一的数据中心接入城域网(见右图)。

从我国数据中心机架分布和上架率情况看,在现有的网络条件下,数网协同还无法支撑全国数据中心的布局优化,亟待破局。

数网协同是必然趋势

云计算在发展过程中,无论是云服务商的自身业务,还是客户的应用需求,均需要高效、可靠的专用网络进行支撑。DCI(数据中心互联网络)增强云服务商内部的数据中心间互联能力,数网协同通过专用网络连接云或数据中心。

当前,包括Google、阿里等业界领先的云服务商均在进行DCI建设。Google已经建成B4网络,用以连接其分布于全球不同地区的数据中心。根据公开资料,B4网络采用软件定义网络实现,建设水平相对较高,且在流量调度等方面已经发挥重要作用。

近年来,在强大的网络能力的支撑下,云计算快速兴起。随着公有云和私有云的不断发展,网络基础设施需要通过优化网络结构确保网络的灵活性、智能性和可运维性,提供差异化的网络服务,更好地满足云计算应用的需求。

数网协同是云计算和网络发展到一定阶段的必然结果,也将成为未来一段时间的重点发展方向。

如何做到高效协同

充分考虑资源环境条件因素,合理进行数据中心布局,夯实数网协同发展的基础。数据中心作为新基建的一部分,更多是要扮演包括云计算、大数据、人工智能等上层应用的基础设施的角色,更好地满足上层应用的发展需求。

通过推动区域数据中心直联,促进区域数字经济发展。随着5G部署和应用加速,传统的东西向流量将会演变为南北向流量的爆发式增长。因此,将传统的以行政区划组网转变为以IDC为核心组网,并结合IDC流量流向进一步优化网络结构形成数网协同发展将成为大势所趋。

通过网络扩容和数据中心专线建设,推动三大经济区域数据流动,提高整体的信息化活力。京津冀、长三角、大湾区为我国三个经济发展最发达的地区,三个地区存在着密集的经济和人才交互,2019年京沪高铁全年全线运送旅客达到2.15亿人次。扩大三个区域之间的网络带宽、降低时延将对三个区域之间更多的应用交互起到积极的促进作用。

通过定向网络直联提高能源富足地区的网络质量,将能源由电力输出转变为算力输出。不管是西气东输,还是南水北调,进行的都是全国性的资源调配。对于数据中心资源也是如此。我国内蒙古、甘肃、宁夏、青海等地区能源丰富,年均气温较低,非常适合数据中心建设。实现能源富足地区到一线城市的网络扩容和时延降低,对于我国整体资源的调配将起到间接的推动作用,通过将算力在光纤上进行输出,也将大大降低国家整体的资源转移成本。

需要加快本地互联网骨干直联点建设,推动提升多个运营商之间的互访网络质量。直联点的建设减少了全国流量传递过程中的绕转,提高了区域内流量互通效率和安全性。随着数网协同的深入发展,有必要继续推动互联网骨干直联点建设,使运营商之间的流量互访更为畅通。

基于5G实现更广泛的网络接入。5G的部署会给用户带来大带宽、低时延的业务体验。边缘计算将是5G的重要使用场景,一方面,可以满足更多场景下网络接入等用户方需求;另一方面,边缘接入将给数据中心带来更大的数据流量,需要通过边缘数据中心等设施进行提前处理。在数网协同的趋势下,5G和数据中心将会紧密协同,共同发展。

数网协同将成为数据中心发展的“下一站”。面对这一重要趋势,业界需携起手来,共同推动区域网络直联、专用数据中心网络通道、定向网络直联和本地网络直联点等建设,大幅提升以数据中心为中心的网络质量,促使数网协同更好地适应并支撑上层应用发展,最终助力新基建加速落地。

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