隨著醫(yī)院信息系統(tǒng)的逐步應用及醫(yī)院業(yè)務的不斷增長,醫(yī)院數(shù)據(jù)也隨著IT技術的發(fā)展進入“大數(shù)據(jù)”時代。現(xiàn)代醫(yī)院數(shù)據(jù)中心如同其他行業(yè)一樣,系統(tǒng)構成是標準化組件:基礎設施、服務器、存儲,這些標準化組件通過網(wǎng)絡系統(tǒng)構建成數(shù)據(jù)中心,而網(wǎng)絡系統(tǒng)成為數(shù)據(jù)中心運行的支撐平臺。
虛擬化云計算的數(shù)據(jù)中心
服務器虛擬化的直接效果是導致數(shù)據(jù)中心具有更高的應用密度,在相同物理空間內(nèi)邏輯服務器(虛擬機)數(shù)量比物理服務器大大增加。由此,服務器的總體業(yè)務處理量上升,使得服務器對外吞吐流量增大。
虛擬化計算技術已經(jīng)逐步成為云計算服務的主要支撐技術,特別是在計算能力租賃、調度的云計算服務領域起著非常關鍵的作用。
在大規(guī)模計算資源集中的云計算數(shù)據(jù)中心,以x86架構為基準的不同服務器資源,通過虛擬化技術將整個數(shù)據(jù)中心的計算資源統(tǒng)一抽象出來, 形成可以按一定粒度分配的計算資源池。
服務器虛擬化的網(wǎng)絡設計
由于一個虛擬機上可能存在多個虛擬后的系統(tǒng),系統(tǒng)之間通訊就需要通過網(wǎng)絡,但和普通的物理系統(tǒng)間通過實體網(wǎng)絡設備互聯(lián)不同,虛擬系統(tǒng)的網(wǎng)絡接口也是虛擬的,因此不能直接通過實體網(wǎng)絡設備互聯(lián)。
虛擬技術在數(shù)據(jù)中心得到很好的應用,目前數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡建設流行的一種解決方案是應用vSwitch(virtual switch)技術。vSwitch作為最早出現(xiàn)的一種的網(wǎng)絡虛擬化技術,已經(jīng)在Linux Bridge,VMWare vSwitch等軟件產(chǎn)品中實現(xiàn)。vSwitch,就是VEB (virtual ethernet bridge)技術,即將虛擬網(wǎng)橋完全在服務器(終端)硬件上實現(xiàn),不涉及外部交換機的協(xié)作。參考虛擬機的實現(xiàn)方式,物網(wǎng)絡設備也虛擬化,并綁定在虛擬機中,這樣虛擬機上的網(wǎng)絡接口可以不需要經(jīng)過實體網(wǎng)絡,直接在虛擬機內(nèi)部通過虛擬交換機等虛擬的網(wǎng)絡設備進行互聯(lián)。
數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡設計
跟普通服務器設備一樣,每個虛擬機有著自己的虛擬網(wǎng)卡(virtual NIC),每個virtual NIC有著自己的MAC地址和IP地址。虛擬機安Virtual Switch(vSwitch)相當于一個虛擬的二層交換機,該交換機連接虛擬網(wǎng)卡和物理網(wǎng)卡,將虛擬機上的數(shù)據(jù)報文從物理網(wǎng)口轉發(fā)出去。根據(jù)需要,vSwitch還可以支持二層轉發(fā)、安全控制、端口鏡像等功能。
數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡設備選型
數(shù)據(jù)中心設備選型環(huán)節(jié)應考慮的問題很多,分為以下幾個方面來討論。
(一)云架構網(wǎng)絡
CLOS架構構筑無阻塞交換,CLOS多級多平面交換架構,實現(xiàn)轉發(fā)與控制平面完全分離,即能夠配置獨立的交換網(wǎng)板與獨立的主控板,確保各端口間全線速無阻塞,提供持續(xù)的帶寬升級能力和業(yè)務支撐能力。
業(yè)務板卡與交換網(wǎng)板完全正交設計,跨板卡流量通過正交連接器傳輸?shù)浇粨Q網(wǎng)板上做交換,實現(xiàn)背板“零”走線,傳輸損耗最小,極大降低信號衰減,提高業(yè)務流量交換機內(nèi)部傳輸效率。
支持96K VoQ隊列,實現(xiàn)了基于交換網(wǎng)的精細QoS功能。基于VoQ機制和入端口超大緩存,數(shù)據(jù)中心核心交換機在入口側構建獨立的虛擬輸出隊列,對面向不同出口的流量進行端到端流控,保證了業(yè)務的統(tǒng)一調度和有序轉發(fā),實現(xiàn)嚴格意義上的無阻塞交換。
(二)性能滿足未來十年網(wǎng)絡發(fā)展
單槽位支持2Tbps帶寬,可平滑擴展到4Tbps,支持高密度40CE和100CE以太網(wǎng)端口,滿足云計算數(shù)據(jù)中心可持續(xù)發(fā)展的需求,滿足未來十年網(wǎng)絡發(fā)展過程中對核心交換機的要求。
支持業(yè)界最高性能的小包線速轉發(fā)能力,包括最高密度板卡在內(nèi)的所有板卡均可實現(xiàn)64字節(jié)小包線速轉發(fā),從容應對大型數(shù)據(jù)中心中業(yè)務對高速轉發(fā)不丟包的苛刻需求。
面對高性能計算的應用場景,數(shù)據(jù)中心核心交換機支持超低時延技術,時延最低可達0.5微秒,保證超算中心場景中高速傳輸?shù)臉I(yè)務需求。
面對數(shù)據(jù)中心的突發(fā)流量,數(shù)據(jù)中心核心交換機支持超大分布式緩存設計技術,每端口可實現(xiàn)200毫秒緩存,滿足數(shù)據(jù)中心、高性能計算等網(wǎng)絡突發(fā)流量的要求,確保突發(fā)流量不丟包。
(三)數(shù)據(jù)中心虛擬化讓資源按需分配
1. 虛擬交換單元 支持虛擬化技術,將多臺物理設備虛擬化為一臺邏輯設備,統(tǒng)一運行管理,大幅減少網(wǎng)絡節(jié)點,降低網(wǎng)絡運維管理人員工作量。增加網(wǎng)絡可靠性,實現(xiàn)50~200毫秒鏈路故障快速切換,保障關鍵業(yè)務不中斷傳輸。支持跨設備鏈路聚合,方便接入服務器/交換機實現(xiàn)雙活鏈路上聯(lián),網(wǎng)絡有效連接帶寬成本增長。
2. 虛擬交換設備VSD 數(shù)據(jù)中心核心交換機通過虛擬交換設備(VSD)技術可以提供業(yè)界最高的1:12設備虛擬化,可將一臺設備虛擬化為多臺虛擬設備,每臺虛擬設備具有獨立的配置管理界面、獨立硬件資源分配(比如內(nèi)存、TCAM、硬件轉發(fā)表),可以獨立重啟而不影響其他的虛擬交換機。最大程度上為您實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的按需分配,可讓核心交換機資源同時共享給多個區(qū)域或用戶使用。
3. 多鏈路透明互聯(lián)TRILL 數(shù)據(jù)中心核心交換機支持IETF制訂的TRILL(transparent interonnec-tion of lots of links,多鏈接透明互聯(lián))標準協(xié)議,可在數(shù)據(jù)中心場景中實現(xiàn)超大規(guī)模二層組網(wǎng),提升用戶業(yè)務部署靈活性,并擴大虛擬機遷移范圍,數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品從接入到核心均支持TRILL技術,可為數(shù)據(jù)中心有效簡化網(wǎng)絡設計,提高網(wǎng)絡可擴展性和彈性,并為構建一個大型的虛擬化云計算網(wǎng)絡奠定基礎。
4. L2-CRE二層通用路由封裝 數(shù)據(jù)中心核心交換機支持基于國際標準的L2-GRE技術,可實現(xiàn)跨越地理限制的數(shù)據(jù)中心間二層數(shù)據(jù)通信,使得分布在不同物理位置的數(shù)據(jù)中心資源能夠統(tǒng)一管理、統(tǒng)一分配。
5. 虛擬以太網(wǎng)端口聚合VEPA 數(shù)據(jù)中心核心交換機支持IEEE802. 1qbg標準定義的虛擬以太網(wǎng)端口聚合(virtual ethernet port aggregator,VEPA),能將服務器虛擬機產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流牽引到物理網(wǎng)絡設備上進行“硬交換”,既解決了虛擬機流量無法監(jiān)管、訪問控制策略無法統(tǒng)一部署等問題,又消除傳統(tǒng)“軟交換”對服務器資源的占用,使下一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡解決方案更好適應虛擬化計算環(huán)境。
6. 虛擬機感知與安全策略自動遷移 數(shù)據(jù)中心核心交換機支持虛擬機感知及安全策略自動遷移,有效實現(xiàn)大規(guī)模服務器虛擬化應用環(huán)境中虛擬機流量的安全控制策略統(tǒng)一部署, 并通過數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡管理平臺配合數(shù)據(jù)中心交換機、虛擬機管理控制平臺,實現(xiàn)虛擬主機全網(wǎng)范圍內(nèi)自由遷移時對應安全控制策略的同步遷移,消除服務器虛擬化環(huán)境中網(wǎng)絡安全漏洞,減少網(wǎng)絡維護工作量。
7. 統(tǒng)一交換,融合存儲與以太網(wǎng) 數(shù)據(jù)中心核心交換機面向下一代數(shù)據(jù)中心與云計算的交換機產(chǎn)品線可為服務器提供以太網(wǎng)光纖通道(fibre channel over ethernet,F(xiàn)CoE)接入和以太網(wǎng)接入服務,從而幫助用戶輕松整合異構的存儲網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng),減少網(wǎng)絡中的設備數(shù)量,真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構的融合。
同時數(shù)據(jù)中心核心交換機與萬兆數(shù)據(jù)中心TOR設備可組建FC/FCoE數(shù)據(jù)中心融合網(wǎng)絡方案,將FC SAN、IP SAN、FCoE SAN與面向業(yè)務的IP網(wǎng)絡融合在一起統(tǒng)一組網(wǎng)和管理,最大程度上簡化網(wǎng)絡部署成本和布線成本,同時還能保護用戶既有投資。
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