如果說20年前，提起“基建”國人心中第一反應(yīng)是公路、鐵路、機場、橋梁的大建快上，那么未來20年，支撐中國經(jīng)濟繁榮發(fā)展的“新基建”則是基于數(shù)據(jù)中心、云計算、5G、人工智能等科技領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)。

作為云計算、人工智能、5G技術(shù)的支撐載體，數(shù)據(jù)中心自然是“新基建”的核心底座，是未來云網(wǎng)融合發(fā)展的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)資源。其中，云計算數(shù)據(jù)中心又是其中發(fā)展最快的一個分支。云計算數(shù)據(jù)中心，簡稱云數(shù)據(jù)中心，是一種基于云計算架構(gòu)，高度虛擬化、自動化、節(jié)能化的新型數(shù)據(jù)中心。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心機房與IT系統(tǒng)相互割裂不同，新一代云數(shù)據(jù)中心更加強調(diào)與IT系統(tǒng)的協(xié)同調(diào)配能力，通過集約化管理實現(xiàn)虛擬資源的動態(tài)配置，用戶可以按需調(diào)用資源，并自動進行流程化管理，包括對物理服務(wù)器、虛擬服務(wù)器的管理，對相關(guān)業(yè)務(wù)的管理、對客戶計費的自動化管理等等。

云數(shù)據(jù)中心“新基建”面臨的困境
近幾年，云數(shù)據(jù)中心的發(fā)展勢頭可以用高歌猛進來形容，年增速一度超過40%。在規(guī)模化商用以及新技術(shù)迅猛發(fā)展的同時，云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展也面臨諸多困境和問題。

- 流量激增帶來前所未有的帶寬壓力
隨著流量的爆發(fā)和云計算、人工智能等技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，云數(shù)據(jù)中心對外南北向以及對內(nèi)東西向流量均迎來大爆發(fā)。特別值得一提的是，虛擬化以及大量分布式應(yīng)用的遷入，促使云數(shù)據(jù)中心流量模型急速變化，數(shù)據(jù)和應(yīng)用從原來的單一分布轉(zhuǎn)變到分布在成千上萬個服務(wù)器上，導致網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部東西向流量激增并占據(jù)總流量的90%以上，給網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)帶來了巨大的轉(zhuǎn)發(fā)壓力。高帶寬、低時延、低抖動成為衡量數(shù)據(jù)中心服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵指標。

- 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施需要適應(yīng)靈活多變的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)
不同于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，IT 能力是云數(shù)據(jù)中心的核心競爭力，快迭代速、更開放的管控能力，以及更靈活的業(yè)務(wù)部署能力，是新一代云數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的基本特征。如何適應(yīng)云計算靈活多變的業(yè)務(wù)場景，快速構(gòu)建大規(guī)模資源池，利用多中心資源統(tǒng)一調(diào)配管理，讓業(yè)務(wù)快速彈性上線，是云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施必須跨過的檻。

通常，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心采用三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即接入層、匯聚層和核心層，通過接入交換機、匯聚交換機和核心交換機進行各層之間的數(shù)據(jù)交換。

• 接入交換機主要負責服務(wù)器物理機和虛擬機的接入。

• 匯聚交換機連接接入交換機，同時承擔一部分網(wǎng)關(guān)的作用。

• 核心交換機連接多個匯聚交換機，主要負責對進出數(shù)據(jù)中心的流量進行高速轉(zhuǎn)發(fā)。

這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，存在帶寬浪費、故障影響范圍大、網(wǎng)絡(luò)可擴展性差等諸多弊端。對新一代云數(shù)據(jù)中心而言，為了適應(yīng)云服務(wù)快速擴展和高帶寬低時延的要求，云數(shù)據(jù)中心采用Spine-Leaf網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，Leaf交換機相當于接入交換機，Spine交換機相當于核心交換機。Spine-Leaf架構(gòu)中，東西向流量和南北向流量處理模式一致，可以實現(xiàn)流量的無阻塞轉(zhuǎn)發(fā)。同時， Spine-Leaf架構(gòu)具備很好的橫向擴展能力，能確保網(wǎng)絡(luò)的高可靠性。

在Spine-Leaf架構(gòu)中，可編程白盒交換機完全可以替代傳統(tǒng)交換機，承擔接入交換機和核心交換機的角色。以恒揚PS系列可編程白盒設(shè)備為例，旗下PS7252系列、PS7350系列、PS8465系列可以滿足Leaf節(jié)點需求，而PS7350系列、PS8550系列、PS8560系列、PS8350系列可滿足Spine節(jié)點需求。

按照PS7252系列作為 Leaf節(jié)點、PS7350系列作為Pod Spine節(jié)點，組成一個Pod的Spine-Leaf結(jié)構(gòu)。該Pod中最多可支持24*32=768臺服務(wù)器，當一個Pod的容量已滿，通過增加Pod的方式，并用Spine將這些Pod連通，即可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的繼續(xù)擴容。

可編程白盒設(shè)備為云數(shù)據(jù)中心交換機帶來的價值：

1.  協(xié)議無關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)：恒揚PS可編程白盒設(shè)備完全開源，運行開源SONiC操作系統(tǒng)，使用P4語言自定義包解析器、匹配-動作表的匹配流程和流控制程序?qū)崿F(xiàn)自有數(shù)據(jù)中心不同網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平面協(xié)議和數(shù)據(jù)包處理行為。

2.  軟硬件解耦的開源環(huán)境：用戶不需要關(guān)心底層硬件的細節(jié)就可通過P4前后端編譯器（前端編譯器將P4高級語言程序轉(zhuǎn)換成中間表示IR（Intermediate Representation），后端編譯器將IR編譯成設(shè)備配置）來自動配置目標設(shè)備。

3.  模塊化的設(shè)計提供靈活的重構(gòu)平臺：P4語言的編譯器采用了模塊化的設(shè)計，通過IR實現(xiàn)各個模塊之間的輸入輸出都采用標準格式的配置文件，在開源系統(tǒng)中允許用戶隨時改變包解析和處理的程序 ，并在編譯后配置交換機，真正實現(xiàn)現(xiàn)場可重配能力。