工業(yè)時(shí)代，電力是機械文明的基石，而邁入數字時(shí)代的今天，算力正在成為智能世界的底座。數據通過(guò)多場(chǎng)景聯(lián)接匯聚到數據中心進(jìn)行分析和應用，驅動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級與商業(yè)模式創(chuàng )新。作為承載數據存儲、分析、計算的唯一載體，數據中心貫穿了數據從生產(chǎn)要素到商業(yè)價(jià)值轉換的全流程。數據中心算力成為新的生產(chǎn)力，數據中心量綱從原有的資源規模向算力規模轉變。
本文作者
王雷
華為數據通信產(chǎn)品線(xiàn)
數據中心網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域總裁
算力的關(guān)鍵在于數據流通與處理效率，融合是必然訴求
數據中心算力是服務(wù)器對數據進(jìn)行處理后實(shí)現結果輸出的能力，是計算、存儲、網(wǎng)絡(luò )三大資源協(xié)同能力的綜合衡量指標。作為聯(lián)接數據中心各類(lèi)資源的大動(dòng)脈，數據中心網(wǎng)絡(luò )承載著(zhù)保障數據高效流通的職責。
根據聯(lián)接資源的不同，數據中心網(wǎng)絡(luò )分為：
- 通用計算網(wǎng)絡(luò )：與外部用戶(hù)終端對接提供服務(wù)；
- 數據存儲網(wǎng)絡(luò )：聯(lián)接存儲節點(diǎn)，支撐數據存儲、讀寫(xiě)與備份；
- 高性能計算網(wǎng)絡(luò )：聯(lián)接CPU/GPU服務(wù)器，支撐高性能計算或AI訓練。
在數據流通和處理過(guò)程中，這三張網(wǎng)絡(luò )需要深度協(xié)作，保證算力的最大化釋放。通用計算網(wǎng)絡(luò )普遍采用開(kāi)放的以太協(xié)議，而傳統集中式存儲區以及高性能計算區則較多采用封閉的Fibre Channel（FC）以及InfiniBand專(zhuān)網(wǎng)技術(shù)。三套網(wǎng)絡(luò )協(xié)議各異、架構割裂，給數據跨節點(diǎn)和資源流通帶來(lái)阻礙。融合成為算力提升的必然要求。
三大變革驅動(dòng)數據中心網(wǎng)絡(luò )全以太化，帶來(lái)融合契機
數據中心網(wǎng)絡(luò )服務(wù)于云應用、計算資源與存儲資源。三大服務(wù)對象的變革正在驅動(dòng)數據中心網(wǎng)絡(luò )向以太化演進(jìn)：
云化升級：
云化加速浪潮之下，企業(yè)IT架構從本地集中式向云端分布式、甚至多云分布式演進(jìn)。開(kāi)放以太架構天然可被云靈活調用，具備良好的互通性、彈性、敏捷性以及多租戶(hù)安全能力，已經(jīng)成為通用計算網(wǎng)絡(luò )的壓倒性協(xié)議。
存儲全閃存化：
隨著(zhù)機械硬盤(pán)向全閃存升級，存儲介質(zhì)的讀寫(xiě)性能提升了百倍。傳統FC最高32G/64G帶寬，不滿(mǎn)足全閃存高吞吐的需求，帶寬高達400GE的以太網(wǎng)成為新一代存儲網(wǎng)絡(luò )的事實(shí)標準。
計算單元去PCIe：
業(yè)界CPU/GPU廠(chǎng)商正在通過(guò)去PCIe總線(xiàn)突破總線(xiàn)的速率瓶頸，直接出以太口來(lái)提供更高算力。
在三大變革的驅動(dòng)下，以太化正在向縱深推進(jìn)。全球HPC TOP500統計數據表明，2016年起以太已經(jīng)超越IB成為主流。2019年，計算機行業(yè)巨頭Intel放棄了源于InfiniBand的Omni-Path高速互連網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，繼而在2021年推出了面向HPC場(chǎng)景的以太網(wǎng)交換機，同時(shí)HPC套件針對RoCE進(jìn)行優(yōu)化升級。隨著(zhù)全以太化的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的快速發(fā)展，相關(guān)測試規范與標準陸續出臺，融合時(shí)間窗正式開(kāi)啟。
融合之路并非坦途，全以太化數據中心網(wǎng)絡(luò )面臨三大挑戰
雖然業(yè)界普遍看好全以太化的趨勢，但要實(shí)現從網(wǎng)絡(luò )性能過(guò)硬到管理配套成熟并非易事。數據中心網(wǎng)絡(luò )全以太化面臨三大挑戰：
網(wǎng)絡(luò )丟包挑戰：
以太網(wǎng)天然有丟包，無(wú)法滿(mǎn)足通信密集型HPC、高端存儲等場(chǎng)景下極端性能要求。
管理效率挑戰：
近年來(lái)全球數據中心普遍采用集約化規模化的建設原則，中小型數據中心被大型、超大型數據中心替代。隨著(zhù)管理規模的擴張，傳統分散的多工具多平臺的管理模式成為網(wǎng)絡(luò )運維的效率瓶頸。
多云多場(chǎng)景挑戰：
一方面，為了滿(mǎn)足核心業(yè)務(wù)穩定的同時(shí)快速響應變化，企業(yè)數據中心基礎設施通常使用公有云-敏態(tài)業(yè)務(wù)與私有云-穩態(tài)業(yè)務(wù)雙架構；另一方面，業(yè)務(wù)場(chǎng)景極大豐富，不僅行業(yè)間網(wǎng)絡(luò )需求迥異，同一行業(yè)內不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景下也有較大的不同。復雜的業(yè)務(wù)場(chǎng)景對網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)放性和服務(wù)化能力提出更高的要求。
華為超融合數據中心網(wǎng)絡(luò )CloudFabric 3.0，實(shí)現數據中心網(wǎng)絡(luò )三層融合
為應對全以太化網(wǎng)絡(luò )三大挑戰，華為推出超融合數據中心網(wǎng)絡(luò )CloudFabric 3.0解決方案，核心部件包括CloudEngine數據中心交換機與iMaster NCE網(wǎng)絡(luò )智能管控系統。基于三層融合架構，CloudFabric 3.0可最大化保障數據的流通和處理效率，充分釋放數據中心算力：
全無(wú)損以太架構：
三張網(wǎng)統一為0丟包以太網(wǎng)架構，實(shí)現流量承載融合，打破異構協(xié)議限制；
全生命周期自動(dòng)管理：
實(shí)現網(wǎng)絡(luò )管控析融合，打破多工具多平臺管理數據割裂的限制；
全場(chǎng)景服務(wù)化能力：
實(shí)現多業(yè)務(wù)場(chǎng)景融合，打破跨區域跨場(chǎng)景算力割裂的限制。
全以太HPC網(wǎng)絡(luò )，100%釋放算力
傳統以太網(wǎng)丟包帶來(lái)性能瓶頸，0.1%的丟包會(huì )導致50%的算力損失。40多年來(lái)業(yè)界專(zhuān)家探索了很多路徑解決以太網(wǎng)丟包，但無(wú)一例外都失敗了：有通過(guò)流控反壓來(lái)控制流量發(fā)送速度，但粗暴的反壓機制會(huì )頻繁停發(fā)報文，導致吞吐量極低；在網(wǎng)絡(luò )應用流量越來(lái)越復雜的今天，控速時(shí)機也很難把握。
華為創(chuàng )造性地將智能無(wú)損算法iLossless-DCN引入到網(wǎng)絡(luò )聯(lián)接中來(lái)，用算法代替專(zhuān)家經(jīng)驗實(shí)現實(shí)時(shí)精準控速，保證網(wǎng)絡(luò )0丟包，實(shí)現規模不變，算力翻番。
全以太存儲網(wǎng)絡(luò )，存儲性能提升87%
對于存儲網(wǎng)絡(luò )，金融的雙活數據中心場(chǎng)景性能要求最為嚴苛。同城數據中心之間的距離一般在30公里到70公里不等，由于長(cháng)距光纖數據傳輸存在靜態(tài)時(shí)延（5μs/公里），距離越長(cháng)時(shí)延越大，與短距場(chǎng)景相比時(shí)延增長(cháng)了百倍，流控復雜度指數級增加。
為此，華為推出長(cháng)距無(wú)損iLossless-DCI算法，在短距無(wú)損的基礎上增加了距離變量，基于大數據分析提前應對流量變化，最大可實(shí)現100GE鏈路70公里無(wú)損傳輸，跨數據中心鏈路較FC網(wǎng)絡(luò )可減少90%。在DC內和跨DC的同等距離場(chǎng)景下，IOPS較FC網(wǎng)絡(luò )可提升87%，時(shí)延降低42%。
全生命周期自動(dòng)化，業(yè)務(wù)秒級部署與1-3-5智能運維
針對業(yè)界SDN“設計校驗靠人工，配置下發(fā)才自動(dòng)”的半自動(dòng)化運維模式，華為將數字孿生方法論引入網(wǎng)絡(luò )管理領(lǐng)域，實(shí)現建全生命周期的自動(dòng)化。
基于網(wǎng)絡(luò )數字建模，可綜合評估400+影響網(wǎng)絡(luò )設計的因子，可推薦最優(yōu)網(wǎng)絡(luò )設計方案并實(shí)現配置變更的秒級校驗。
基于網(wǎng)絡(luò )知識圖譜，可以實(shí)現故障1分鐘感知，3分鐘定位和5分鐘修復。
通過(guò)大數據挖掘與建模，識別網(wǎng)絡(luò )對象與對象間的關(guān)聯(lián)關(guān)系與故障擴散規律，感知90%潛在風(fēng)險。
全場(chǎng)景服務(wù)化體驗，跨云業(yè)務(wù)部署從月到天
多云場(chǎng)景下網(wǎng)絡(luò )異構成為常態(tài)，多廠(chǎng)商設備往往配套多種控制器。一方面，當跨云業(yè)務(wù)變更時(shí)，需求要分解到多個(gè)控制器；如果控制器能力不滿(mǎn)足，則需要依賴(lài)原廠(chǎng)商落入版本開(kāi)發(fā)，周期在3~6個(gè)月不等。另一方面，企業(yè)云管平臺需要同時(shí)對接多個(gè)控制器，適配工作量巨大。南向和北向的多接口模式造成跨云網(wǎng)絡(luò )部署動(dòng)輒耗時(shí)數月，成為算力跨區流通的瓶頸。
為此，華為定義統一的設備網(wǎng)元模型并構筑開(kāi)放的南向框架，可實(shí)現跨廠(chǎng)商設備的統一管理以及設備驅動(dòng)程序的動(dòng)態(tài)加載。同時(shí)，CloudFabric 3.0北向可提供上千種豐富的網(wǎng)絡(luò )API服務(wù)，實(shí)現云管平臺側靈活網(wǎng)絡(luò )編排，業(yè)務(wù)上線(xiàn)周期從數月縮短至一周。
全新CloudFabric 3.0，新以太釋放新算力
數據中心集合了極其豐富的軟硬件資源，從芯片到服務(wù)器，從存儲設備到網(wǎng)絡(luò )設施，從平臺軟件到應用軟件，不一而足。要構建強大算力，各類(lèi)資源需要高度協(xié)同，深度融合。作為融合道路上的開(kāi)拓者，華為推出超融合數據中心網(wǎng)絡(luò )CloudFabric 3.0解決方案，是對CloudFabric 2.0中解決方案的無(wú)損以太和自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò )兩大能力在全以太趨勢下的擴展與增強。
基于三層融合架構，超融合數據中心網(wǎng)絡(luò )CloudFabric 3.0解決方案可助力數據高效流通與處理，100%釋放算力，為數字經(jīng)濟和企業(yè)數字化轉型構筑堅實(shí)的算力底座。
