“新基建”帶來(lái)數據中心大(dà)發展的新契機(jī)

在近期召開的中共中央政治局常務委員(yuán)會會議(yì)上，中央明确提出要加快(kuài)5G網絡、數據中心等新型基礎設施建設進度。這是近年(nián)來(lái)，數據中心******被列入加快(kuài)建設的條目，數據中心作(zuò)爲“新基建”中的一個亮點，引起了業界的高度關注。

區别于傳統基建，“新基建”主要發力于科(kē)技端，主要包括5G建設等七大(dà)領域。随着互聯網進入雲2.0時代，行業雲興起，更多的企業成爲雲化、數字化的主角，5G、雲計(jì)算、工(gōng)業互聯網等新一代信息技術(shù)的應用離(lí)不開海量數據的處理(lǐ)、存儲和軟件(jiàn)的雲化。随着“新基建”的推進，雲計(jì)算服務部署提速，相(xiàng)關設備及服務需求增加，數據中心作(zuò)爲底層基礎設施有望持續增長，數據中心建設及擴容的步伐也會相(xiàng)應加快(kuài)。

從(cóng)中長期看(kàn)，數據中心等數字經濟領域的基礎設施應該在技術(shù)和資金允許的情況下适度超前布局，帶動應用市場的繁榮。在當前大(dà)國(guó)科(kē)技競争的大(dà)背景下，加大(dà)對新基建領域的投入，有助于穩增長、穩就(jiù)業，釋放(fàng)國(guó)内經濟增長潛力，有效緩解新冠肺炎疫情對全國(guó)經濟的沖擊，縮小與發達******的數字鴻溝。可(kě)以預見(jiàn)，“新基建”來(lái)襲會對數據中心産業産生(shēng)重大(dà)影(yǐng)響，勢必将開啓新一輪增長期。

數據中心規模化效益凸顯，超大(dà)規模組網亟需破局

互聯網行業的蓬勃發展帶動了數據和流量不斷向數據中心聚集。爲充分(fēn)發揮數據中心的規模效益，大(dà)幅降低業務部署成本和維護成本，運營商、互聯網、雲服務提供商等行業中的大(dà)型公司紛紛建設了超大(dà)規模數據中心。自(zì)2013年(nián)以來(lái)，超大(dà)規模數據中心的數量增長了兩倍，其中以亞馬遜、蘋果、谷歌、Facebook和微軟爲首，單園區更大(dà)服務器規模已經突破30萬台，很多大(dà)型園區服務器規模在2萬台到10萬台之間。到2019年(nián)第三季度末，這些大(dà)型數據中心中有504個正在運營，還(hái)有超過150個新的超大(dà)規模中心正在建設中。

可(kě)以預見(jiàn)，在“新基建”的推動下，“撒胡椒面”式數據中心投資建設方式或将成爲過去(qù)，更多的集中式、大(dà)手筆的投資方式将加速超大(dà)規模數據中心的建設。在這個大(dà)背景下，如(rú)何繼續提高數據中心規模化效益，構建更大(dà)規模的數據中心網絡，是每個數據中心架構設計(jì)師(shī)都(dōu)要面對的挑戰。

組建超大(dà)規模數據中心主要受限于兩方面的因素：一個是業界主流的交換網絡設備的轉發能力和端口密度；另一個則是網絡架構設計(jì)思想，需具備極高的可(kě)擴展性和可(kě)管理(lǐ)性，以期能按POD進行數據中心網絡的交付，并朂終具備靈活擴展到承載更大(dà)規模集群的能力。目前業界主流設備已經可(kě)以提供基于12.8T芯片、支持32個400G端口的TOR交換機(jī)，預計(jì)2022年(nián)将會出現50T以上的大(dà)容量芯片，支持64個800G端口以及朂新的112G SerDes技術(shù)。

同時，數據中心網絡已經從(cóng)朂初傳統的3-Tier架構演進到扁平化、無阻塞的葉脊（Leaf-Spine）架構，并基于這種架構還(hái)在不斷進行叠代演進。Facebook去(qù)年(nián)公開了其新一代的數據中心架構F16，在spine平面對其上一代數據中心架構F4進行擴展，把4個128端口、400Gbit/s交換機(jī)升級爲16個128端口、100Gbit/s架構的交換機(jī)，并采用Minipack spine交換機(jī)和基于Tomahawk-3（Minipack）、Tomahawk-2（Wedge 100S）ASIC的Wedge 100S交換機(jī)，據稱可(kě)以擁有4倍于F4架構的容量，更加方便升級和使用。可(kě)以預見(jiàn)，未來(lái)在業界的共同努力下，數據中心在網絡架構、設備轉發能力以及端口密度等方面有望取得(de)新的突破，以支持更超大(dà)規模的數據中心組網。

無損、智慧、開源或成爲數據中心網絡能力的“三駕馬車”新基建勢必将推進5G、AI、大(dà)數據、雲計(jì)算等業務飛速發展，這些新業務對網絡，尤其是數據中心網絡在轉發效率、高效運維、開放(fàng)架構等諸多方面提出了更爲苛刻的需求，未來(lái)數據中心網絡需要在無損、智慧、開源這三大(dà)方面全面提升能力，爲新一代業務應用保駕護航。

無損數據中心提升網絡确定性和高效轉發能力

未來(lái)在公有雲、人(rén)工(gōng)智能等應用中将廣泛采用語音交互、圖像交互等新型的技術(shù)，這些交互服務通過訪問(wèn)線上數據庫、雲數據中心等來(lái)滿足不同需求，諸如(rú)浸入式體(tǐ)驗、全息通信、機(jī)器人(rén)看(kàn)護等應用。由于這些應用需要通過網絡傳輸和處理(lǐ)大(dà)規模多媒體(tǐ)信息，且設備密度和總信息量巨大(dà)，需要數據中心網絡在極短(duǎn)時間内将大(dà)量的數據轉換成實時的信息以及行爲，保證交互服務在後台訪問(wèn)的時候能夠避免丢包，減少時延并提高吞吐量，由此對數據中心網絡提出了無損轉發的需求。

目前，無損網絡技術(shù)已經在互聯網、金融等行業得(de)到應用。以某銀行業爲例，基于無損網絡技術(shù)，在數據中心引入智能擁塞調度手段來(lái)加速網絡通信，經實測朂終存儲集群IOPS性能提升了20%，單卷性能達到35萬IOPS，可(kě)以爲用戶提供像訪問(wèn)本地盤一樣的使用體(tǐ)驗。随着人(rén)工(gōng)智能的飛速發展，工(gōng)業控制、遠(yuǎn)程醫療、自(zì)動駕駛等越來(lái)越多的應用将走入我們的生(shēng)活，而無損數據中心網絡無疑爲我們提供了一個******選擇。

智慧化能力有望解決海量數據中心運維困境

數據中心規模擴張以後，設備數量呈倍數增長，設備種類也大(dà)大(dà)增多，如(rú)何實現海量設備的統一管理(lǐ)，實現業務到網絡的聯動，提高運維效率，降低運維成本，是大(dà)規模數據中心急需解決的問(wèn)題之一。此外随着雲、SDN、NFV等技術(shù)在數據中心加速落地，轉控分(fēn)離(lí)、三層解耦以及統一編排等技術(shù)引入也使得(de)數據中心業務邏輯愈加複雜，故障排障難度大(dà)幅提升，傳統運維模式已經難以爲繼。

基于AI和Telemetry的智能運維是利用數據智能替換人(rén)工(gōng)經驗，期望在自(zì)動化的基礎上實現遙測、大(dà)數據分(fēn)析、機(jī)器學習和網絡引導等功能，監控和管理(lǐ)潛在的網絡安全問(wèn)題，幫助數據中心更快(kuài)地适應不斷變化的業務需求，提高運營的洞察力，朂終實現基于意圖的網絡。

當前網絡智慧化産業處于蓬勃發展中，重點集中在網絡開局部署、網絡變更校(xiào)驗、故障智能定界/定位、故障預測、業務分(fēn)析以及預測等方面，尋求在數據采集、大(dà)數據分(fēn)析、AI、決策閉環等環節實現精細化檢測和可(kě)視化管理(lǐ)，變被動運維爲主動運維。雖然目前還(hái)受制于AI學習模型的******、網絡設備特性不足等制約因素，但(dàn)人(rén)工(gōng)智能的發展必将引發再一次網絡運維的變革。

開放(fàng)架構設備催生(shēng)數據中心新的産業生(shēng)态

數據中心開放(fàng)式的架構給白(bái)盒交換機(jī)提供了發展良機(jī)，白(bái)盒交換機(jī)與傳統交換機(jī)的區别在于：白(bái)盒交換機(jī)采用開放(fàng)的體(tǐ)系架構，可(kě)實現硬件(jiàn)與軟件(jiàn)的解耦，需要部署一套集中的網絡操作(zuò)系統。

目前SONIC操作(zuò)系統逐漸成爲白(bái)盒交換機(jī)的事(shì)實标準，SONIC通過SAI層，将交換機(jī)進行接口抽象設計(jì)，向上提供統一的API接口，向下對接不同ASIC芯片，徹底解決了上層軟件(jiàn)需适配不同ASIC芯片的問(wèn)題。此外，芯片層面也不斷開放(fàng)，通過可(kě)編程接口來(lái)自(zì)定義芯片對于數據包的處理(lǐ)邏輯，實現按需添加新功能、新協議(yì)或者對原有協議(yì)進行優化等能力，極大(dà)提升了靈活性。

随着白(bái)盒交換機(jī)生(shēng)态系統的發展，硬件(jiàn)、網絡操作(zuò)系統以及協議(yì)軟件(jiàn)等逐步成熟，越來(lái)越多的客戶投入到白(bái)盒交換機(jī)的研發和使用中，尤其在互聯網行業，基于開放(fàng)架構的白(bái)盒交換機(jī)已經在大(dà)型互聯網公司的雲數據中心規模部署。随着業務的精細化發展，對網絡的定制化的需求越來(lái)越多，自(zì)主可(kě)控的開源設備将會發揮出更大(dà)的作(zuò)用。