Arista Networks——開創網絡新紀元

特約通訊員 黃紅光

數據中心正在向萬兆以太網技術過渡，以此來滿足當今網絡爆炸性的數據需求。隨著萬兆以太網成為市場的亮點，新一代的數據中心級產品正在冉冉升起。Arista Networks(前身為Arastra)公司開發了7100系列交換機和EOS等革命性的數據中心基礎設備相關產品，逐步確立了其在以太網技術領域的領先地位。

當前，服務器、存儲介質和網絡是IT基礎架構的三大基石。隨著萬兆以太網的發展，傳統的基礎設施已經不再滿足要求，世界各地的網絡公司都在不斷尋求加強基礎設施的方法和途徑，以滿足計算強度大、功率密度大和超低延遲等新的網絡要求。目前包括谷歌、微軟、雅虎等眾多IT公司都已經在該領域展開角力。

Arista Networks(以下簡稱 Arista)公司位于美國加州，是由美國服務器生產商SUN創始人之一的Andreas von Bechtolsheim于2008年創建，其前身為Arastra公司，這家初創公司主要致力于為大型數據中心和計算環境提供網絡解決方案，其中包括高性能萬兆以太網交換設備和云網絡互聯方案。產品主要面向谷歌等需要處理大量數據的企業，幫助這些企業盡可能地提高數據中心的數據傳輸速度。

Arista整個團隊擁有眾多經驗豐富的管理人員和來自于各個領先網絡公司的優秀工程人才，其中Andreas Bechtolsheim擔任公司董事長及CDO，前思科高管Jayshree Ullal擔任總裁和CEO。通過分銷合作伙伴、系統集成商和零售商在全球范圍內提供其產品，Arista全力滿足其合作伙伴和客戶的需求。

Arista“云”網絡架構

任何希望成為IT行業領先者的公司，都必須站上“云”端，Arista也不例外。Arista在組建之初就發布了首個能夠提供可擴展數據中心和計算環境的云計算網絡平臺。客戶通過這個平臺共享服務器和存儲資源，能夠比傳統的企業解決方案更迅速地部署應用程序，而且采用云計算基礎設備部署應用程序，可以使整個網絡具有更好的靈活性，這是傳統的silo計算模型所難以實現的。

與傳統的OSI堆棧層在網絡層(2/3/4層)和應用層(第7層)之間采用明顯的分離方式不同，Arista云計算網絡架構的層與層、網絡與網絡之間沒有明顯的邊界，其邊界由基礎設施和現代的網絡應用耦合到了一起，通過增加一個獨立于服務器共享資源之外的無狀態服務器，來提供一個無阻塞的、能夠穩定并隔離各個應用領域的網絡結構。

Arista云網絡模型示意圖

Arista“云”網絡的特征：

可擴展性：可以擴展到數千個節點，并在整個“云”網絡提供無阻塞傳輸。

低延遲：延遲是提高應用性能的瓶頸所在，而“云”網絡可以很好地降低網絡延遲。

可靠性：大量的服務器為客戶提供了各種可預測和可靠的功能，其中包括高性能計算應用、網絡、視頻和其它數據服務。

擴展管理：服務器能夠很好地兼容企業網絡和服務供應商網絡。

自愈恢復功能：在規模較大的網絡中，故障控制和自動愈合變得更加重要，而“云”網絡很好地做到了這一點。

Arista這個獨特架構的云計算網絡平臺性能優越，從而廣受關注，Appro、Citrix、GreenPlum、IBRIX、Panasas、Solace等眾多大公司均與Arista達成技術合作伙伴關系，使Arista擴大了產品市場的占有率，也增加了其在業界的知名度。

Arista云網絡系統示意圖

Arista 7100系列產品對比圖

連接下代以太網——7100系列交換機

基于虛擬化和云計算的新網絡環境需要大量萬兆以太網(GbE)連接可擴展的網絡基礎設施，未來連接可能需要更高速度的以太網，因此如何提高以太網的速度以及如何解決數據交換問題也是當前的研究熱點。

Arista7100系列交換機是具有高性能、極低延時等特點的2/3/4層 10 Gigabit以太網數據中心級交換機產品，其所有端口都適用于各種10GbE SFP+或GbE SFP光纖光纜或銅纜物理層等任選方案，以便各類型客戶可將其現有的基于千兆以太網的服務器以無縫遷移路徑方式升級到基于萬兆以太網的高性能服務器上，同時還可實現向虛擬化環境的過渡，使設備具有最大靈活性及獲得最高的投資保障。

7100系列交換機可始終保持極低的延時性，且不受數據包大小及端口速度限制，即客戶無論是在千兆速度下還是萬兆速度下都可獲得行業領先的延時性，并且其延時性亦具有可預測性，即使在隨機變化的網絡環境中數據包的延時也極小的，而這正是提高與保持應用性能服務機利用率的關鍵所在。

7100系列交換機旨在使設備軟硬件具有高可用性，其主要特性包括：(1)兩個1+1熱插拔獨立電源；(2)五個N+1熱插拔獨立風扇；(3)兩個管理端口；(4)在線軟件升級(ISSU)功能；(5)自愈軟件具有狀態故障修復(SFR)功能；(6)高達16個10GbE端口/鏈接聚合組(LAG)；(7)均衡負載能力。

7100系列交換機主要適用于以下網絡環境：(1)柜頂服務器聚合；(2)刀片服務器聚合；(3)校園分布層；(4)高性能計算(HPC)集群互聯；(5)存貯訪問；(6)云網絡互聯。

此外，7100系列交換機采用了Arista獨創的數據中心類操作系統：EOS(可擴展操作系統，Extensible Operating System)。該操作系統配有精確的模塊保護內存架構，可確保網絡系統獲得良好的穩定性和可用性。

Arista 7100系列產品的價格只有思科同類產品1/10，其直接面向谷歌、雅虎等需要盡可能提高計算中心速度的面向數據組織，目前已經在政府實驗室、大學和新興網絡公司等眾多場合得到了很好的應用。

2009年3月，Arista萬兆以太網(GbE)交換機及相關解決方案在日本全面上市，將市場擴展到了亞太地區。Arista高密度、低延遲的以太網交換機給其它以太網交換機廠商樹立了性能標桿，其7100系列交換機于2009年12月獲得HPCwire雜志“最佳互連產品或技術”讀者選擇獎。

可擴展的操作系統—EOS

為了緊密結合7100等系列交換機硬件設備，充分發揮出硬件性能，Arista設計了獨有的可擴展操作系統EOS，該系統可以對每個進程進行監測，出現故障時可以自動重啟。同時允許對各軟件元件進行在線升級(ISSU)，且升級時不會對系統運行造成干擾。

EOS性能優越的關鍵在于其獨特的系統架構。這個以系統數據庫Sysdb(system database)為中心、多線程共享的獨特架構，可以顯著提高和發展下一代數據中心功能。

EOS獨特結構的優點主要有：

EOS系統架構

vEOS管理示意圖

(1)所有應用程序(包括CLI會話、硬件設備的驅動、協議操作等后臺程序)都擁有一個單獨的地址空間。(2)系統數據庫(Sysdb)存在于所有的區域中，并可以代理執行所有處理。由于不包含應用程序代碼，系統數據庫是非常可靠的，提高了應用處理的可靠性。(3)所有處理程序都在用戶的地址空間運行，而不是在內核中進行，減輕了內核的負擔。

EOS采用高度模塊化的軟件設計，且基于獨特的多進程狀態共享體系結構，自身的處理進程能完全從網絡狀態上分離，這使故障恢復和系統完善升級處于穩定狀態，不會影響系統運行狀態。此外，EOS還提供了很好的魯棒性和可靠性的數據中心通信服務，整個軟件系統具有以下優點：

模塊化：擁有軟件容錯控制系統，提供了卓越的穩定性單一的、可以獨立升級的模塊。

高可用性：(1)所有模塊擁有在服務軟件中獨立升級的功能(ISSU)；(2)故障模塊監測進行自我修復。

可擴展性：(1)滿足客戶定制的需求；(2)集成了虛擬化環境。

可管理性：(1)采用CLI行業標準，簡化了管理任務；(2)適應內部網絡管理系統；(3)可按照客戶功能要求對系統進行自定義。

虛擬化環境的新式管理員——vEOS

云計算的技術基礎是軟件虛擬化，物質基礎是數據中心，而數據中心的技術基礎是硬件虛擬化，所以云計算將同時具備軟件虛擬化和硬件虛擬化的優勢。但是虛擬化可能因為網絡的原因出現問題。Arista研究團隊不斷嘗試通過虛擬交換機來清除在企業進行大型服務器虛擬化時發生的網絡瓶頸，最終于2009年9月份發布了vEOS軟件系統，通過該系統可以彌補物理網絡和虛擬網絡之間的虛擬差距。

服務器虛擬化的一個最主要的網絡挑戰是虛擬化網絡、安全模板、虛擬機配置以及這些在物理主機移植時的管理，執行這些任務是很難的，并且時常妨礙企業在服務器整合和動態資源分配中實施服務器虛擬化。為了解決這個難題，實現對虛擬網絡無縫的、一致的管理，Arista擴展了命令行界面(CLI)和基于標準物理網絡管理協議的虛擬網絡業界管理標準，在EOS的基礎上提出了一個創新的虛擬化操作系統：vEOS(virtualized Extensible Operating System，虛擬化可擴展操作系統)。vEOS是一個可以運行在Arista所有物理交換機上的EOS操作系統的鏡像，能夠在裝載虛擬服務器的物理器上作為一個虛擬設備工作。

vEOS可以建立對物理網絡和虛擬網絡的統一管理，從而完成簡化端口配置、上行網絡配置及監測虛擬開關操作狀態等網絡管理任務。

vEOS滿足了虛擬網絡與物理網絡無縫連接的多項關鍵指標：

(1)提供了類似物理交換機管理的界面，使網絡管理員可以采用管理物理交換機的方式管理虛擬交換機；

(2)減輕了虛擬主機管理員的網絡配置負擔；

(3)向網絡管理員提供了可視化的、可自動運行的故障診斷功能。

由于vEOS的出現，服務器及網絡管理員可以采用自己獨特的、易于理解的工作方式管理虛擬化基礎設施的云網絡連接。

此外，Arista還與主要配件生產廠商 Server Engines、Solarflare、Neterion、Mellanox、Intel等進行緊密合作，提高了產品的兼容性，給客戶帶來最佳性價比的解決方案。

至成立以來，Arista在業內的卓越表現有目共睹，在2009年5月獲得了全球最具影響力的投資風向雜志《Red Herring》的肯定，被該雜志評選為“北美百強新興企業”之一。

網絡作為一種基礎平臺，在企業全球化協作及商務運營等方面發揮著不可估量的巨大作用。網絡的力量將無處不在，而云計算的普及與拓展也將在網絡的未來發展過程中進一步體現。通過部署數以百萬計服務器、存儲介質和網絡設備，來實現的超大規模計算環境的云計算網絡模式，降低運營費用的同時也在逐步改變IT行業的增長方式。

云計算應用設備領域雖然處于初始階段，但是競爭就已經非常激烈了，各大公司都想在這一新興領域分一杯羹。Arista在與眾多大公司的競爭中獲得一定生存空間，憑借其創新的產品和革命性的解決方案，漸漸擴大對該領域發展的推導作用。隨著云計算的不斷推廣，Arista也必將會被越來越多的人所關注。

參考資料：

1、www.aristanetworks.com/en/Index

2、http://www.vmsky.com/trend/01/2009/09/11/5748.html

3、http://www.sinogrid.com/Front/ProductDetail.aspx?class1=5&class2=47

4、http://www.enet.com.cn/article/2009/1108/A20091108573374_2.shtml