业界首款面向AI时代的数据中心交换机面世 实现从“傻瓜”到AI质的飞越

随着数据中心网络基础设施的日益细化，一种新型交换机逐渐诞生，那就是数据中心交换机。与传统三层分层网络的网络交换机不同，数据中心交换机旨在支持关键任务应用程序的数据和存储。伴随海量数据处理需求及云计算、物联网、边缘计算等技术的发展，数据中心交换机经历了几个发展阶段，从“傻瓜式”发展到云化，再到融入AI，数据中心交换机的变化与发展推动了数据中心和网络向智能化转型。

什么是数据中心交换机？

一般来说，数据中心交换机是一种高性能交换机，主要面向严重依赖虚拟化的大型企业和云提供商。它可以部署在整个数据中心，或锚定两层（leaf-spine）或单层平面网格或结构体系架构。

数据中心交换机功能

以下是数据中心交换机的一些共同特性：

• 可以处理南北和东西向流量；
• 所有数据中心交换机均用于ToR(top-of-rack)和EoR（end-of-row）架构；
• 支持使用标准LAN以太网协议和SAN协议的高带宽互连。例如，光纤通道和以太网光纤通道；
• 在硬件和软件中具有广泛的高可用性和容错系统。因此，能够为关键任务应用提供更好的正常uptime；
• 分布式数据中心交换机的所有组件都可以从单个管理接口进行管理，以便于使用。

数据中心交换机的发展

从最初的“傻瓜式”交换机到面向云时代的数据中心交换机再到如今AI也烧到了数据中心交换机，数据中心交换机经历了质的飞跃。

早期的交换机是一种“傻瓜式”的交换机，用户只要接上网络设备就能使用，不用关注复杂的网络环境。交换机在初始化时，一切配置就已经设定好了。因为简单，所以这种交换机可做的功能也比较有限，仅限于在第二层做VLAN转发，在稍微复杂的网络环境中可能就会“罢工”。在当今需求不断变化的网络中，这种“傻瓜式”的交换机一般就是作为桥接设备，运用在简单的局域网中，真正到了数据中心里很少能见到“傻瓜式”交换机，因为他无法控制用户访问交换机，保障网络安全，以及提高网络传输效率。

很显然，“傻瓜式”交换机不符合数据中心的需求，目前数据中心里使用的绝大部分都是云数据中心交换机。云数据中心交换机可以对网络进行精细化管理，从接入到汇聚、核心网络，云数据中心交换机都可以具有一些网络功能，比如：接入部分的Dot1X认证、环路检测、MAC认证等等，汇聚部分的聚合、灵活QINQ、DHCP功能等，核心部分的路由策略、策略路由、防控列表等，一个云数据中心交换机至少要具备上百条网络协议功能，因此随着网络功能的增加，云数据中心交换机的配置越来越多，网络越做越发复杂，企业在数据中心网络运维的投入也越来越高，这给数据中心带来了沉重的压力。

数字化转型提速驱动数据量暴增，同时非结构化数据占比在持续提高，庞大的数据量和处理难度已远超人类的处理能力。人们需要基于机器运算深度学习的AI算法来完成海量无效数据的筛选和有用信息的自动重组，获得高效的决策建议和智慧化的行为指引。毫无疑问，智能交换机并不能满足数据中心网络发展的需求，人工智能交换机的概念就此诞生。早在2017年5月，网络巨头思科就曾斥资1.25亿美元收购了人工智能初创公司MindMeld，一个制造交换机的网络企业收购一家AI初创公司，显然是已经嗅到了其中的市场机会。通过AI技术可以很快掌握交换机上的流量转发情况，还可以输出流量分析结果供管理人员参考；通过AI技术可以根据交换机上的数据转发情况，自学习设计算法，对于效率不高的算法进行优化，然后将算法固化到硬件中去；AI交换机不需要做大量的阈值参数配置工作，极大简化了设备的配置量，大大提升了网络运维的效率；更加关键的是，AI交换机能够增强设备安全能力，这对提升网络设备的安全防护能力尤为重要。

业界首款面向AI时代的数据中心交换机的面世

在2019年1月9日举行的“网络新引擎 AI赢未来”华为网络春季新品发布会上，华为发布了业界首款面向AI时代的数据中心交换机CloudEngine 16800，定义了AI时代数据中心交换机的三大特征 - 内嵌AI芯片、单槽48 x 400GE高密端口、能够向自动驾驶网络演进，并创新性地引入AI技术，普惠AI助力客户加速智能化转型。

业界首款内嵌AI芯片数据中心交换机，100%发挥AI算力

刷脸支付的背后是上亿次图像信息的智能识别，深度健康诊断需要基于数千个算法模型进行分析，快捷网购体验离不开数百台服务器的智能计算。新商业物种的诞生，产业的跨越式发展，以及用户体验得以改变，强烈地依赖于人脸识别、辅助诊断、智能推荐等AI应用的发展。AI算力受到数据中心网络性能的影响，正在成为AI商用进程的关键瓶颈，高性能数据中心集群对网络丢包异常敏感，当传统以太网络有0.1%的丢包，就会导致AI算力只能发挥50%。为了最大化AI算力，华为CloudEngine 16800搭载了高能效AI芯片，借助其实时学习训练能力，承载独创的iLossless智能无损交换算法，为以太网赋予了无丢包机制，并实现流量模型的自适应自优化，构建一个零丢包、低时延的数据中心网络，这样的机制可以使AI算力充分发挥，加速人工智能应用创新。

业界最高密度单槽位48 x 400GE，满足AI时代5倍流量增长需求

数字洪水来袭，预计全球年新增数据量将从2018年的 10ZB 猛增到2025年180ZB（ 即1800亿TB），现有100GE为主的数据中心网络已无法支撑数据洪水的挑战。华为此次突破超高速信号传输、高效供电、超强散热等多个高密400GE技术难题打造的CloudEngine16800，单槽位可提供业界最高密度48x400GE线卡，整机提供业界最大的768端口400GE交换容量，交换能力高于业界5倍，满足AI时代流量倍增需求，同时单比特功耗可下降50%，更绿色节能。

使能自动驾驶网络，秒级故障识别、分钟级故障自动定位

当数据中心为人工智能提供了充分的技术支撑去创新时，人工智能也给数据中心带来巨大的收益。近几年，数据中心架构已经发生了巨大的变化，服务器规模由几十台扩大至上万台，同时计算网络、存储网络和数据网络逐渐融合，业务一旦发生故障，靠传统人工排查的运维手段定位故障需要数个小时，已难以为继。华为此次将数据中心交换机CloudEngine 16800赋予了AI能力，提升“网络边缘”的设备级智能化水平，让交换机具备本地推理和实时快速决策能力；再结合集中的网络分析器，构建分布式AI运维架构，可实现秒级故障识别和分钟级故障自动定位，使能自动驾驶网络加速到来；同时，该架构还可以大幅提升运维系统的灵活性和可部署性。

华为自2012年进入数据中心网络市场以来，已服务于全球6400+个用户，广泛部署在中国、欧洲，亚太，中东非洲，拉美等全球各地，帮助互联网、金融、政府、制造、能源、大企业等多个行业的客户实现了数字化转型。华为推出的面向AI时代的CloudEngine 16800数据中心交换机将助力客户加速智能化转型，实现普惠AI，共同构建万物互联的智能世界。

参考：
1、http://dc.idcquan.com/jhcc/142584.shtml
2、http://www.qianjia.com/html/2018-06/21_295877.html