中国电信谢云鹏分公司:“新基础设施”为数据中心添加代码

随着互联网进入云2.0时代，行业云的兴起和企业应用规模的扩大，越来越多的企业将拥抱云并融入云，企业将成为云和数字化的主角。同时，为了实现快速在线、稳定可靠的业务目标，越来越多的企业不再建立自己的数据中心，而是直接在线购买云资源，这不仅方便快捷，而且可以实现成本最小化和效益最大化。

在这种背景下，数据中心已经成为企业信息高速公路的汇聚点和数据内容的承载平台，为越来越多的用户提供云计算、人工智能等服务能力。“作为一个开放的公共基础设施，数据中心已经从幕后走向前台，成为数字经济的新动力和引擎。”中国电信研究院实验室运营中心技术总监谢云鹏召开了一次会议，主题是“在通信领域的所有媒体中，为数据中心添加代码的‘新基础设施’有哪些机会”。关于数据中心在线系列沙龙的第一期，这是主题。

疫情催生数据中心新需求

谢云鹏指出，数据中心在抗击疫情和恢复劳动力的过程中发挥了不可或缺的作用。自疫情爆发以来，对在线教育、远程办公、在线娱乐、在线医疗、电子政务等服务的需求大幅增加。数据量的爆炸式增长对整个网络来说是一个严峻的挑战。所有这些都必须由数据中心来解决。“疫情的爆发让更多的行业、投资机构和普通消费者意识到数据中心的重要性。未来，激增的云需求和“新基础设施”的推动将进一步加快国内数据中心的建设进程。”谢云鹏说。

据相关数据显示，截至2020年3月底，北京周边地区的数据中心数量已达到173500个，在建和规划中的机柜数量已达到601000个。北京周边地区已经开始为来自北京市场的过剩需求做准备。可以看出，目前规划和建设中的数据中心数量惊人。

谢云鹏表示，从中期和长期来看，数据中心等数字经济的基础设施应该提前妥善规划，以在技术和资本允许的情况下促进应用市场的繁荣。在当前大国科技竞争的背景下，增加对“新基础设施”领域的投资将有助于稳定增长和就业，释放国内经济增长潜力，有效缓解新冠状肺炎疫情对国民经济的影响，缩小与发达国家的数字鸿沟。

超大规模数据中心亟需破局

谢云鹏认为，“新基础设施”攻击将对数据中心行业产生重大影响，并必将开始新一轮的增长。因此，传统的数据中心投资和建设方式可能会成为过去，更加集中和大规模的投资方式将加速超大型数据中心的建设。如何提高数据中心的规模效率，构建更大的数据中心，是每个数据中心架构师都需要考虑的问题。

谢云鹏指出，超大型数据中心的建立主要受到两个因素的限制：一是行业主流交换网络设备的转发能力和端口密度；二是网络架构的设计思想，要求极高的可扩展性和可管理性，以便能够按照POD交付数据中心网络，最终能够灵活扩展以承载更大的集群。目前，行业主流设备已经可以提供基于12.8T芯片的TOR交换机，支持32个400G-g端口。预计2022年将有超过50T的大容量芯片问世，支持64个800克端口和最新的112克SERDES技术。

值得一提的是，数据中心网络已经从最初的传统3层体系结构发展到一种扁平、无阻塞的叶-脊柱体系结构，并且仍在基于这种体系结构进行迭代式发展。去年，Facebook发布了其下一代数据中心架构F16，在主干网上扩展了其上一代数据中心架构F4，将4台128端口、400千兆位/秒的交换机升级到16台128端口、100千兆位/秒的交换机。另外，采用基于战斧-3(迷你包)和战斧-2(楔形100S)专用集成电路的迷你包脊柱开关和楔形100S开关，据说容量是F4架构的4倍，升级和使用更方便。“我们可以预见，在业界的共同努力下，数据中心将在网络能力和空中接口技术方面取得更大进步，以支持更大数据中心的联网。”

同时，谢云鹏坦言，“新基础设施”必将推动5G、人工智能、大数据、云计算等服务的快速发展。这些新业务对网络，尤其是数据中心网络，在转发效率、高效运行和维护、开放架构等诸多方面提出了更高的要求。

“三架马车”为未来数据中心赋能

数据中心是下一次技术创新的制高点。中国电信认为，无损、智能、开源或成为数据中心网络能力的“三驾马车”。“未来的数据中心网络需要在三个方面提高其能力：无损、智能和开源，以保护下一代业务应用。”谢云鹏说。

一是不造成伤害的能力。未来，图像交互和语音交互等新技术将广泛应用于公共云和人工智能应用。这些交互式服务可以通过访问在线数据库和云数据中心来满足不同的需求，例如沉浸式体验、全息通信、机器人护理和其他应用。由于这些应用需要通过网络传输和处理大规模的多媒体信息，设备密度和总信息量巨大，要求数据中心网络在很短的时间内将大量的数据转换成实时的信息和行为，以保证交互服务在后台访问时能够避免丢包，减少时延，提高吞吐量，因此对数据中心网络提出了无损转发的要求。“随着人工智能的快速发展，越来越多的应用如工业控制、远程医疗和自动驾驶将进入我们的生活，而无损数据中心网络无疑为我们提供了一个绝佳的选择。”谢云鹏说。

第二是智力和能力。数据中心规模扩大后，设备数量成倍增加，设备类型也大幅增加。如何实现海量设备的统一管理，实现业务与网络的联动，提高运维效率，降低运维成本，是大型数据中心迫切需要解决的问题之一。谢云鹏表示，目前，网络智能产业正处于蓬勃发展时期，主要集中在网络部署、网络变更验证、业务分析等方面。尽管人工智能的发展仍然受到人工智能学习模型的准确性和缺乏网络设备特性的限制，但它必将导致网络运行和维护的又一次变革。

第三，开源能力。谢云鹏认为，数据中心的开放式架构为白盒交换机的发展提供了一个很好的机会。白盒交换机与传统交换机的区别在于，白盒交换机采用开放式架构，可以实现硬件和软件的解耦，同时需要使用统一的网络操作系统。目前，SONIC操作系统已经成为白盒交换机的事实标准。SONIC使用SAI层抽象交换机接口，提供统一的API接口向上，不同ASIC芯片向下接口，彻底解决了上层软件需要适应不同ASIC芯片的问题。此外，芯片级也是持续开放的，芯片对数据包的处理逻辑通过可编程接口自定义，实现了根据需要增加新功能、新协议或优化原有协议的能力，大大提高了白盒交换机的灵活性。

谢云鹏最后表示，随着白盒交换机生态系统的发展，硬件、网络操作系统和协议软件正在逐步成熟，越来越多的客户投资于白盒交换机的研发和使用。特别是在互联网行业，基于开放架构的白盒交换机已经在大型互联网公司的云数据中心大规模部署。随着业务的精细化发展，对网络定制的需求越来越大，自主可控的开源设备将发挥更大的作用。