利用胖树拓扑结构有效提高交换机性能

据加州大学圣地亚哥分校的研究人员称，购买速度更快的交换机可能是提高整个数据中心网络性能的唯一方法。这些研究人员本周提出了一种网络架构能够让商品化的以太网交换机以比万兆以太网交换机更低的成本提供更好的性能。

加州大学圣地亚哥分校的计算机科学教授Amin Vahdat在西雅图举行的SIGCOMM 2008会议上发表了这些研究成果，介绍了如何在网络架构中利用集群计算的原则以较低的成本改善升级性和性能。

《可升级的商品化数据中心网络架构》这篇论文的三个作者之一的Vahdat说，数据中心不是根据高端组件建立起来的，而是根据我们仍然依赖高端的领先技术的网络方面建立起来的。

Vahdat说，不用投资特别的设备，如万兆以太网交换机和路由器，也不用使用标准的三层架构，企业可以在一个"胖树"架构中使用商品化的以太网交换机就能够以很低的成本达到同样的性能。有趣的是，他解释说，一个使用价格昂贵的交换机的有2万个节点的网络的造价需要2800万美元。采用商品化的设备，同样的网络只需要将近400万美元。

Vahdat说，有许多乐观的数字。但是，利用商品化产品的优势对于计算和技术将是颠覆性的。在整个历史中，有许多使用电话交换机和商品化PC集群的例子。这些例子显示了商品化组件征服一个行业。

这些研究结果是在支持数千个节点的高端数据中心正在出现和打破老式的网络模式的时候提出来的。这将使企业IT经理寻求选择，因为围绕40GB以太网的标准还有几个月才能推出，而100GB以太网标准还需要几年的时间才能推出。

Yankee Group高级分析师Phil Hochmuth说，以太网技术正在缓慢地进入企业专有/边缘网络技术的最后几个堡垒。这些堡垒主要在数据中心。考虑一下用于存储的光纤通道、用于高性能计算和集群应用程序的应用程序的Infiniband或者Myrinet技术。以太网的低成本和灵活性是这个趋势的推动因素。加州大学圣地亚哥分校的研究是这种思想能走多远的一个很好的例子。

Vahdat指出，由于这个区别很小，价格的理由目前也许还不是很诱人。但是，当40GB以太网成为现实的时候，每个端口的价格将是非常昂贵的，端口的密度将很小。

这个研究团队大约在一年前开始研究解决高成本、低性能、高端网络的问题。与许多公司的谈话揭示了企业对缺少带宽的高成本、复杂的数据中心的抱怨。Vahdat说，这个问题在过去的三年里更严重了，因为更多的企业建设的数据中心不能提供承诺的性能并且需要大量的投资。虽然使用当前的技术的成本不能认为是采用这种提议的架构的主要推动因素，但是，价格将成为近期的一个问题。

Vahdat解释说，目前还不适合考虑每个端口的价格，但是，一旦你把万兆以太网推向边缘，现有的设计就不起作用了。如果你要把万兆以太网推向一个大型集群中的服务器，你就没有任何选择。

Vahdat和他的研究人员同事利用胖树拓扑结构设计了以太网交换机互联的方法，让所有的交换机要素完全一样，从而有可能为通讯架构中的所有交换机使用廉价的商品化部件。他解释说，要使用同类的设备，胖树拓扑结构网络要依赖于能够利用网络中所有不同路径的优势的协议。

Vahdat说，我们认为你们不必修改芯片。这个工作能够通过软件完成，只需要做比较小的修改。

研究人员建议说，使用二级路由表和流量分类技术以及其它技术能够让这些交换机路由整个胖树图表中的通讯流量，不会产生带宽瓶颈。不过，Vahdat说他的团队仍然必须要解决两个问题。第一个问题是网络管理员需要做多少修改(软件修改或者其它修改)才能让交换机发挥胖树拓扑结构的优势路由这些通讯。第二个没有解决的问题是布线问题。现在，使用高端万兆以太网交换机的网络连接到这个网络的电缆线要比胖树网络的电缆线少。胖树结构网络对于100个低速连接需要100条单独的电缆线。

Vahdat解释说，我们正在确定对现有的交换机最低要做多少修改才能实现路由功能和解决胖树拓扑结构提出的布线问题。