數據中心網絡的研究進展與趨勢

方 瑞

（中移動信息技術有限公司，北京 100089）

0 引言

數據中心網絡是最近比較流行的一個詞匯，它和我們傳統的機房自然是有一定區別的。現在全世界都已經進入了“互聯網+”的時代，電子信息技術的發展速度可以說越來越快。而傳統的機房在一定程度上可以說已經落伍了，所以它向數據中心轉變，可以說是一種必然。而數據中心網絡的發展趨勢的確是需要他們研究的一個話題。

1 數據中心的發展現狀

因為現在已經是互聯網時代，而數據中心對互聯網來說又十分重要，所以國家也越來越重視數據中心的發展。關于數據中心的分布，大家也都比較了解。因為數據中心畢竟是一種在新時代下的產物，其根本還是建立在我國一些經濟較為發達的省市區或者一些沿海地區。因為現在已經有很多企業都想參與到這個數據中心中，所以首先要找到設計方。關于網絡建設方面的供應商大家還比較了解，比如英特爾、思科等。關于機房設備這方面，聯想、華為、EMC等也都為人們熟知。當然，組建的過程不僅這么簡單，真正實施起來還是需要耗費一定的經歷。并且，當該項目建成后，也不僅是為公司服務的，還有為用戶準備的一些服務[1]。

2 數據中心網絡的研究進展

2.1 數據中心網絡結構設計綜合分析

就以往情況來看，數據中心網絡運用樹型結構的模式，不能滿足云計算數據的需求，提出了一種新的數據中心網絡方案。目前有兩種新的體系結構方案，一種是基于交換機的，以脂肪樹、 vl2、 helios、 c-through、 osa 為代表，另一種是基于服務器的，以 dce11、 bccube、 ficonn、 camcube、 md-cube、 ufix 等為代表，它們的共同特點是層次化，這些程序都是研究的重點[2]。

2.2 數據中心網絡無線通信設備分析

因為在以往數據中心中所運用的都是靜態網絡和有線網絡銜接的模式，所以在遇到突然出現的高流量的情況的時候，就會對中心網絡數據的造成一定的損害，無線網絡可以克服這些問題，而隨著無線通信技術的出現和發展，數據中心可以實現高速傳輸。所以，這幾年以來，相關研究工作人員反復嘗試利用無線網絡連接來大幅加強數據中心網絡的性能。現在，無線數據中心網絡的研究集中在無線數據中心網絡的建設和優化上[3]。

2.3 針對數據中心網絡傳輸協議實施的研究

數據中心網絡和互聯網存在諸多的類似的地方，通常都是運用tcp來實現對信息數據的傳輸，但是因為數據中心網絡結果具有一定的特殊性，在某些情況下，其傳輸效率會迅速下降。雖然數據中心網絡鏈接資源比互聯網更豐富，遠遠優于互聯網，但是如果水平傳播中有問題，不能傳輸到用戶的臉上，這樣必然會導致發生嚴重的資源浪費的情況，并且與互聯網相對比來說整體效率較差。針對各類數據中心網絡資源的運用，都應當制定不同的傳輸協議，在運用特殊的個人傳輸協議的時候，應當運用多種組的通信方式。通信方式的組播技術在互聯網的實踐運用中往往會遇到諸多的問題，所以應當設計專門的定價機制。通信模式組傳播技術在互聯網結構設置中的所存在的問題通常不會發生在數據中心集中控制系統之中，在將上述問題加以高效解決之后，數據中心組播部署應當適當的進行調整。目前的數據中心網絡使用的是低端交換機，受其硬件設備的限制，但無法進行大量的多播，因此需要進行更新[4]。

為了提升傳輸效率，目前業界將原用于高性能計算專網中的遠程直接數據存取技術（RDMA，Remote Direct Memory Access）引入到標準以太網中，以提升協議傳輸效率。這種技術被稱為RoCE（RDMA over Converged Ethernet）[5][6]。RDMA其作用就是借助網絡將信息數據輸入到電子設備之中，將數據從固有系統之中轉移到遠程系統中進行存儲，這樣并不會對操作系統造成不良影響。其也可以清除外層存儲其復制與上下文轉換的成本，將電子設備以及內存寬帶加以運用進行系統優化。RoCE技術的研究也帶來了一系列以太無損技術的提出和發展，通過基于優先級的流量控制機制（PFC，Priority-based Flow Control）[7]、顯示擁塞通知技術（ECN，Explicit Congestion Notification）等技術的配合使用，RoCE網絡實現了端到端高性能的無損傳輸，進一步提升了網絡性能。

2.4 數據中心網絡節能機制研究

由于目前的數據中心網絡愈發強大所以也就需要滿足部分用戶的需求。隨著目前而言，新能源得到不斷的開發，也是有數據中心引入的新能源來減少能源的消耗。就如今而言，數據網絡中心的節能機制可以分為兩個研究成果：一是通過降低硬件設備來減少能源消耗降低能源；二是通過設計新的路由機制來降低網絡的損耗等。

2.5 對數據中心網絡拓撲設計的分析研究

由于時代的快速發展和相關技術的進步，如今的企業對待網絡結構方面有著越來越多的見解，這也就要求這拓撲結構進行新一步的改進和創新 （1）樹拓撲的要求較高。當網絡規模較大時，頂級網絡設備必須滿足樹型拓撲結構的要求。（2）網絡存在單點故障問題，容錯性能差。（3）樹型拓撲沒有足夠的網絡帶寬來支持數據中心分布式計算的東西向通信。所以近些年來，有許多的學者開始對這種拓撲進行探索和研究，并且在此基礎上提出了一個新的數據中心。所以總而言之，我們分析了數據中心網絡的方方面面，如數據中心增強型以太網分析的研究、數據中心網絡虛擬化的研究、數據中心網絡控制機制的研究等，這些技術在應時間都得到了部分效果的改進。以此來適應現代化的需要數據中心已經能夠在一定程度上為消費者帶去便捷，但不得不說，還是存在部分問題，解決這些問題，就是數據中心未來的發展趨勢。

3 數據中心網絡的發展趨勢

通過對數據中心網絡的現狀進行分析和目前的發展研究方向來看，它未來的發展趨勢可以預測。首先就是關于網絡延遲的情況，這幾乎是每一位用戶所關心的問題。而要想能夠有效地解決該問題，就要增加數據中心的覆蓋面積。因為在某種程度上來說，數據中心也同樣要講究效率。如果效率太低，那在一定程度上，必然會導致成本相對較高。所以如何對機房中的設備進行管理，也是一個大問題。數據中心基礎設施管理就對解決該問題能夠起到至關重要的作用。目前隨著航空業的發展，有越來越多的人選擇用飛機出行。機場的業務量首先會大幅提升。與之伴隨的是背后起到支撐作用的信息信息系統的不斷豐富。如果只是采用較為獨立的業務系統恐怕現在已經難以應付現在的社會趨勢。所以業務系統的擴大融合也是今后發展的一個導向。

4 結束語

總之，數據中心已經能夠在一定程度上為消費者帶去便捷，但不得不說，還是存在部分問題，解決這些問題，就是數據中心未來的發展趨勢。隨著這些的出現，很容易就能發現我們面臨的問題。比如許多服務器資源都在逐步老化，還有如今的計算資源相對來說比較分散等。但是數據中心也已經在改變的路上，打破原來的固有思維，希望今后能為我們的生活帶來更多的便捷。