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超融合数据中心网络CloudFabric 3.0 新以太释放新算力

工业时代,美国服务器租用电力是机械文明的基石,而迈入数字时代的今天,算力正在成为智能世界的底座。数据通过多场景联接汇聚到数据中心进行分析和应用,驱动产业升级与商业模式创新。作为承载数据存储、分析、计算的唯一载体,数据中心贯穿了数据从生产要素到商业价值转换的全流程。数据中心算力成为新的生产力,数据中心量纲从原有的资源规模向算力规模转变。

算力的关键在于数据流通与处理效率,融合是必然诉求

数据中心算力是服务器对数据进行处理后实现结果输出的能力,是计算、存储、网络三大资源协同能力的综合衡量指标。作为联接数据中心各类资源的大动脉,数据中心网络承载着保障数据高效流通的职责。

根据联接资源的不同,数据中心网络分为:1、通用计算网络:与外部用户终端对接提供服务;2、数据存储网络:联接存储节点,支撑数据存储、读写与备份;3、高性能计算网络:联接CPU/GPU服务器,支撑高性能计算或AI训练。

在数据流通和处理过程中,这三张网络需要深度协作,保证算力的最大化释放。通用计算网络普遍采用开放的以太协议,而传统集中式存储区以及高性能计算区则较多采用封闭的Fibre Channel(FC)以及InfiniBand专网技术。三套网络协议各异、架构割裂,给数据跨节点和资源流通带来阻碍。融合成为算力提升的必然要求。

三大变革驱动数据中心网络全以太化,带来融合契机

数据中心网络服务于云应用、计算资源与存储资源。三大服务对象的变革正在驱动数据中心网络向以太化演进:

云化升级:云化加速浪潮之下,企业IT架构从本地集中式向云端分布式、甚至多云分布式演进。开放以太架构天然可被云灵活调用,具备良好的互通性、弹性、敏捷性以及多租户安全能力,已经成为通用计算网络的压倒性协议。

存储全闪存化:随着机械硬盘向全闪存升级,存储介质的读写性能提升了百倍。传统FC最高32G/64G带宽,不满足全闪存高吞吐的需求,带宽高达400GE的以太网成为新一代存储网络的事实标准。

计算单元去PCIe:业界CPU/GPU厂商正在通过去PCIe总线突破总线的速率瓶颈,直接出以太口来提供更高算力。

在三大变革的驱动下,以太化正在向纵深推进。全球HPC TOP500统计数据表明,2016年起以太已经超越IB成为主流。2019年,计算机行业巨头Intel放弃了源于InfiniBand的Omni-Path高速互连网络技术,继而在2021年推出了面向HPC场景的以太网交换机,同时HPC套件针对RoCE进行优化升级。随着全以太化的网络技术的快速发展,相关测试规范与标准陆续出台,融合时间窗正式开启。

融合之路并非坦途,全以太化数据中心网络面临三大挑战

虽然业界普遍看好全以太化的趋势,但要实现从网络性能过硬到管理配套成熟并非易事。数据中心网络全以太化面临三大挑战:

网络丢包挑战:以太网天然有丢包,无法满足通信密集型HPC、高端存储等场景下极端性能要求。

管理效率挑战:近年来全球数据中心普遍采用集约化规模化的建设原则,中小型数据中心被大型、超大型数据中心替代。随着管理规模的扩张,传统分散的多工具多平台的管理模式成为网络运维的效率瓶颈。

多云多场景挑战:一方面,为了满足核心业务稳定的同时快速响应变化,企业数据中心基础设施通常使用公有云-敏态业务与私有云-稳态业务双架构;另一方面,业务场景极大丰富,不仅行业间网络需求迥异,同一行业内不同业务场景下也有较大的不同。复杂的业务场景对网络的开放性和服务化能力提出更高的要求。

华为超融合数据中心网络CloudFabric3.0,实现数据中心网络三层融合

为应对全以太化网络三大挑战,华为推出超融合数据中心网络CloudFabric 3.0方案,核心部件包括CloudEngine数据中心交换机与iMaster NCE网络智能管控系统。基于三层融合架构,CloudFabric 3.0可最大化保障数据的流通和处理效率,充分释放数据中心算力:

全无损以太架构:三张网统一为0丢包以太网架构,实现流量承载融合,打破异构协议限制;

全生命周期自动管理:实现网络管控析融合,打破多工具多平台管理数据割裂的限制;

全场景服务化能力:实现多业务场景融合,打破跨区域跨场景算力割裂的限制。

全以太HPC网络,100%释放算力

传统以太网丢包带来性能瓶颈,0.1%的丢包会导致50%的算力损失。40多年来业界专家探索了很多路径解决以太网丢包,但无一例外都失败了:有通过流控反压来控制流量发送速度,但粗暴的反压机制会频繁停发报文,导致吞吐量极低;在网络应用流量越来越复杂的今天,控速时机也很难把握。华为创造性地将智能无损算法iLossless-DCN引入到网络联接中来,用算法代替专家经验实现实时精准控速,保证网络0丢包,实现规模不变,算力翻番。

全以太存储网络,存储性能提升87%

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