利用胖樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有效提高交換機(jī)性能

據(jù)加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員稱，購買速度更快的交換機(jī)可能是提高整個(gè)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)性能的唯一方法。這些研究人員本周提出了一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能夠讓商品化的以太網(wǎng)交換機(jī)以比萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)更低的成本提供更好的性能。

加州大學(xué)圣地亞哥分校的計(jì)算機(jī)科學(xué)教授Amin Vahdat在西雅圖舉行的SIGCOMM 2008會議上發(fā)表了這些研究成果，介紹了如何在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中利用集群計(jì)算的原則以較低的成本改善升級性和性能。

《可升級的商品化數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)》這篇論文的三個(gè)作者之一的Vahdat說，數(shù)據(jù)中心不是根據(jù)高端組件建立起來的，而是根據(jù)我們?nèi)匀灰蕾嚫叨说念I(lǐng)先技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)方面建立起來的。

Vahdat說，不用投資特別的設(shè)備，如萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)和路由器，也不用使用標(biāo)準(zhǔn)的三層架構(gòu)，企業(yè)可以在一個(gè)“胖樹”架構(gòu)中使用商品化的以太網(wǎng)交換機(jī)就能夠以很低的成本達(dá)到同樣的性能。有趣的是，他解釋說，一個(gè)使用價(jià)格昂貴的交換機(jī)的有2萬個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)的造價(jià)需要2800萬美元。采用商品化的設(shè)備，同樣的網(wǎng)絡(luò)只需要將近400萬美元。

Vahdat說，有許多樂觀的數(shù)字。但是，利用商品化產(chǎn)品的優(yōu)勢對于計(jì)算和技術(shù)將是顛覆性的。在整個(gè)歷史中，有許多使用電話交換機(jī)和商品化PC集群的例子。這些例子顯示了商品化組件征服一個(gè)行業(yè)。

這些研究結(jié)果是在支持?jǐn)?shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)的高端數(shù)據(jù)中心正在出現(xiàn)和打破老式的網(wǎng)絡(luò)模式的時(shí)候提出來的。這將使企業(yè)IT經(jīng)理尋求選擇，因?yàn)閲�繞40GB以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)還有幾個(gè)月才能推出，而100GB以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)還需要幾年的時(shí)間才能推出。

Yankee Group高級分析師Phil Hochmuth說，以太網(wǎng)技術(shù)正在緩慢地進(jìn)入企業(yè)專有/邊緣網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最后幾個(gè)堡壘。這些堡壘主要在數(shù)據(jù)中心�？紤]一下用于存儲的光纖通道、用于高性能計(jì)算和集群應(yīng)用程序的應(yīng)用程序的Infiniband或者M(jìn)yrinet技術(shù)。以太網(wǎng)的低成本和靈活性是這個(gè)趨勢的推動(dòng)因素。加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究是這種思想能走多遠(yuǎn)的一個(gè)很好的例子。

Vahdat指出，由于這個(gè)區(qū)別很小，價(jià)格的理由目前也許還不是很誘人。但是，當(dāng)40GB以太網(wǎng)成為現(xiàn)實(shí)的時(shí)候，每個(gè)端口的價(jià)格將是非常昂貴的，端口的密度將很小。

這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)大約在一年前開始研究解決高成本、低性能、高端網(wǎng)絡(luò)的問題。與許多公司的談話揭示了企業(yè)對缺少帶寬的高成本、復(fù)雜的數(shù)據(jù)中心的抱怨。Vahdat說，這個(gè)問題在過去的三年里更嚴(yán)重了，因?yàn)楦�多的企業(yè)建設(shè)的數(shù)據(jù)中心不能提供承諾的性能并且需要大量的投資。雖然使用當(dāng)前的技術(shù)的成本不能認(rèn)為是采用這種提議的架構(gòu)的主要推動(dòng)因素，但是，價(jià)格將成為近期的一個(gè)問題。

Vahdat解釋說，目前還不適合考慮每個(gè)端口的價(jià)格，但是，一旦你把萬兆以太網(wǎng)推向邊緣，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)就不起作用了。如果你要把萬兆以太網(wǎng)推向一個(gè)大型集群中的服務(wù)器，你就沒有任何選擇。

Vahdat和他的研究人員同事利用胖樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了以太網(wǎng)交換機(jī)互聯(lián)的方法，讓所有的交換機(jī)要素完全一樣，從而有可能為通訊架構(gòu)中的所有交換機(jī)使用廉價(jià)的商品化部件。他解釋說，要使用同類的設(shè)備，胖樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)要依賴于能夠利用網(wǎng)絡(luò)中所有不同路徑的優(yōu)勢的協(xié)議。

Vahdat說，我們認(rèn)為你們不必修改芯片。這個(gè)工作能夠通過軟件完成，只需要做比較小的修改。

研究人員建議說，使用二級路由表和流量分類技術(shù)以及其它技術(shù)能夠讓這些交換機(jī)路由整個(gè)胖樹圖表中的通訊流量，不會產(chǎn)生帶寬瓶頸。不過，Vahdat說他的團(tuán)隊(duì)仍然必須要解決兩個(gè)問題。第一個(gè)問題是網(wǎng)絡(luò)管理員需要做多少修改(軟件修改或者其它修改)才能讓交換機(jī)發(fā)揮胖樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢路由這些通訊。第二個(gè)沒有解決的問題是布線問題。現(xiàn)在，使用高端萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電纜線要比胖樹網(wǎng)絡(luò)的電纜線少。胖樹結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)對于100個(gè)低速連接需要100條單獨(dú)的電纜線。

Vahdat解釋說，我們正在確定對現(xiàn)有的交換機(jī)最低要做多少修改才能實(shí)現(xiàn)路由功能和解決胖樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提出的布線問題。