数据中心使用率正在以指数级速度增长,它推动了对网络基础设施的大量投资,用于将虚拟化服务器连接到其需要承载的多种服务。为了支持虚拟化数据中心所需的服务器到服务器流量,网络脊层(spine)通常会依靠大容量的40Gb/s和100Gb/s交换矩阵,总吞吐量现在达到了12.8Tb/s.但是,开发这些交换矩阵的“一刀切”的方法,给数据中心运营者带来了昂贵的成本。他们需要找到合适的方法来对已安装的各个存储单元及服务器刀片上的接口和他们购买用来支持其网络扩容计划的交换机进行匹配。

机架式(ToR)交换机为匹配服务器设备和网络基础架构的需求提供了一种方法。这种交换机可以将较慢速网络接口的数据进行聚合,从而作为核心交换矩阵的前端。但这样的ToR交换机通常衍生自老一代的核心交换矩阵,其功能往往比实际的需要复杂得多。它们会执行一些不必要的交换,因此,当其主要用于将流量汇聚到12.8Tb/s的核心交换矩阵时,无法实现成本优势。过高的费用不仅表现在硬件复杂性和对于额外网络层维护上,还包括电源和空调功耗。比如每个ToR交换机单元内部需要五台或更多台风扇用于内部芯片的降温。基于上述传统ToR交换机缺陷,业界提出了另外一种能够大幅降低电能和费用,同时提供更大的模块化和灵活性的数据中心运营方法。

模块化网络为数据中心升级带来的成本优势

IEEE 802.1BR标准为克服传统ToR交换机设计中的大功率和高成本问题提供了一种方法,该标准使得可以在核心网络接口和多个与边缘设备互联的端口扩展器之间实现桥接。该标准其中的一个有吸引力的特性是能够允许端口扩展器级联,从而实现更大规模的模块化网络。因此,许多低速端口(1Gb/s或10Gb/s)可以通过单个控制桥接设备(controlling Bridge)由一个核心网络端口(支持40Gb/s或100Gb/s工作)提供网络服务。

Marvell公司开发的被动智能端口扩展器(PIPE)架构通过更简单、模块化的方法,实现了无风扇设计的下一代机架交换(ToR)单元。PIPE参考设计通过使用65W开放电源为48口10Gb/s的交换设备供电。此外,该设备可以设置成无管理模式,所有管理需求上移到核心的12.8Tb/s交换矩阵,从而进一步节省运营支出。这表明了模块化的方法真正能够显著提高现在和未来数据中心部署的效率。

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