云数据中心大规模扩展，如何合理精简以太网

云计算基础设施的部署正在以惊人的速度增长，其速度甚至超过了摩尔定律。在某些情况下，云计算的年增长率据信达到30倍，在某些情况下甚至达到100倍。为了满足这种需求，云数据中心必须大规模扩展，拥有数百个、甚至数千个服务器已经是数据中心市场比较常见的配置。

在这个规模上，网络面临着严峻的挑战。由于需要越来越多的交换机，从而增大了资本投入以及管理的复杂性。为了解决不断上涨的支出问题，网络分解已经成为一种越来越受欢迎的技术途径。通过将交换机硬件与其运行的软件分开，供应商锁定的现象可以减少甚至消除。OEM厂商的硬件可以与公司内部开发的软件一起使用，也可以与第三方供应商的软件一起使用，从而节省了成本。

虽然网络分解解决了巨大的资本支出这一直接问题，但是必须注意到，业务运营成本仍然很高。管理型交换机的数量基本保持不变，为了降低运营成本，必须要解决网络复杂性的问题。

网络分解

今天，我们无论是在家里还是在工作环境中使用的几乎每一个应用，都在以某种方式连接到云端。我们的电子邮件服务提供商、移动APP、公司网站、虚拟桌面和服务器等都运行在云端的服务器上。

对于这些云服务提供商来说，这种令人难以置信的增长既是一个极好的机会，也是一个很大的挑战。随着需求的增加，摩尔定律一直在努力满足这种需求。今天数据中心的扩展也包括向外扩展（scaling out），即购买更多的计算和存储容量，然后通过网络投资使之连接，使管理所有这一切的成本和复杂性迅速提高。

以前的网络硬件和软件往往被绑定在一起，在从一个供应商购买交换机、路由器或防火墙时，需要您这些硬件上运行供应商的软件。较大的云服务供应商看到了一个市场机会，这些供应商并不缺乏熟练的软件工程师，在运营到较大规模后，他们发现，通过购买商用网络硬件，然后运行自己的软件可以节省很多资本支出。

这种将软件从硬件上的分解可能在财务方面有很大吸引力，但是它没有解决网络基础架构的复杂性问题，还有很大的进一步优化的空间。

802.1BR

当今的云数据中心大多采用分层架构，通常以胖树（fat-tree）或叶脊（leaf-spine）结构来配置。然后，将具有架顶式（ToR）交换机的机架行连接到主干网络上游的交换机。事实上，ToR交换机会执行简单的网络流量聚合。采用相对复杂的高能耗交换机来完成这一任务会导致较高的资本支出以及管理成本，而令人头痛的问题并不能得到解决。

在IEEE 802.1BR标准中所阐述的端口扩展技术，其目的是使上述架构得到简化。通过用端口扩展器替换ToR交换机，端口连接从机架直接延伸到上游。网络管理被整合到位于上层主干网络上较少数量的交换机，从而不再需要机架层次上的数十个甚至可能数百个交换机。

采用端口扩展器的方式能够使交换机管理的复杂性大幅度降低，这种技术途径已被广泛认可，虽然市场上的各种网络交换机现在都符合802.1BR标准，但并不是这个标准的所有优势都能够实现。

网络分解的未来

虽然目前市场上的许多端口扩展器都能够实现802.1BR的功能，但它们采用的是传统组件，这些端口扩展器依靠之前的开关产品，而不是针对802.1BR标准本身优化。因此，这将影响新架构所提供的潜在成本和功耗优势。

Marvell公司的被动智能端口扩展器（PIPE）产品专门针对802.1BR标准而设计，并且在架构方面进行了优化。PIPE与来自所有行业领先OEM的兼容802.1BR标准的上游桥接交换机具有互操作性，能够实现无风扇、经济实惠的端口扩展器部署，从而可以节省云数据中心的前期投入，以及持续的运营成本，同时功耗和交换机管理复杂度也能够降低一个数量级。

网络分解的第一波是将交换机软件与其运行的硬件分开，802.1BR的端口扩展架构正在带来第二波，其中端口将与管理这些端口的交换机分离。这里讨论的模块化网络方法将进一步降低成本，减少能源能耗，同时大幅度简化网络管理。