自工业革命进入4.0阶段，算力已经开始取代电力，成为经济发展最重要的驱动力。牛津经济研究院研究分析表明，数字技术投资每增加一美元，便可撬动GDP增加20美元，投资的平均回报是非数字技术投资的6.7倍。中国信息通信院和国家统计局的研究结果也表明，数字经济对经济增长的贡献率显著高于三大产业对经济增长的贡献。
作为算力的重要组成部分，数据中心网络贯穿数据存储、计算与应用的全流程。在2021数据中心高质量发展大会上，由中国信息通信研究院云计算与大数据研究所发起、ODCC（开放数据中心委员会）组织起草的《超融合数据中心网络白皮书》正式发布。下一代数据中心网络也就是超融合数据中心网络架构，作为下一代数据中心网络发展方向备受关注。
如何理解下一代数据中心网络？在云化升级、存储全闪存化等变革之下，数据中心网络正在向全以太化的超融合架构迈进，实现基于物理网络的全无损以太架构，管控析一体的管理融合，以及全场景的服务化能力融合。
特别值得注意的是，华为已经推出超融合数据中心网络CloudFabric 3.0解决方案，秉承超融合数据中心网络架构的理念，实现了数据的高效流通，可助力企业构建大算力低能耗的网络。
大算力低能耗如何兼得？
算力对于GDP增长有非常强的杠杆效应。而在提升算力的同时，往往伴随着能耗的增加。数据中心是传统的能耗大户，DC能耗占到ICT总能耗的33%，在近三年更是以18%的速度持续增长。
面对绿色生态的约束性指标，数据中心这个传统用电大户何去何从？
数据中心降能耗，常规的做法是降低配电和IT设备的能耗，此外网络的能耗占比一般约为12%。除了降低网络自身能耗外，网络能耗降低有一条更佳路径：实现网络无损，从而带动撬动数据中心整体能效比提升，降低单位算力的能耗。
CEC认证是生态环境部批准设定的国内权威绿色产品认证。华为CloudEngine数据中心交换机已经率先通过了此认证，设备能耗低于业界22%。华为超融合数据中心网络CloudFabric 3.0方案，也始终围绕着大算力低能耗展开。
三大融合应对全以太化演进挑战
数据中心网络从原来IB、FC、以太的多协议模式向全以太化演进的过程中，正在发生四大变革——
▲云计算是数据中心全以太化的首要驱动力
▲存储全闪存化驱动RoCE产业生态发展
▲CPU/GPU去PCIe化，直出以太以获取极致性能
▲IPv6大规模部署，产业政策加速以太化进程
全以太技术的快速发展与成熟，必将使数据中心传统的三张烟囱式物理网络走向统一。
关于数据中心基础设施架构，业界也在不同的层面上进行了持续的探索与尝试。例如在小型数据中心场景中的一体机方案（HCI），简化了网络设计、提升了交付效率。而在本次白皮书提到的超融合数据中心网络，则将融合层面从单机架扩展到多云多场景，实现了更大范围的资源整合。
然而，超融合数据中心网络建设并不是一件很容易的事情。在实现融合的过程中，必须要攻克如下三大挑战：
●以太网的机制是“尽力而为”，天然是丢包的，而随着网络规模的增加，丢包率将呈指数级增长，在HPC和集中式存储等极端性能场景，传统以太无法满足性能要求；
●当新建数据中心规模扩大后，端口、策略等网络对象关系达到上千万级，运维的复杂性指数级增长；
●一体化大数据中心要实现算力灵活调度，跨云业务部署效率也成为数据跨区域流通的关键。
挑战正是攻关的目标和方向。基于业界数年的积极探索和积累，产学研用各方对下一代超融合数据中心网络的构架，已经达成了基本共识，这对于推动超融合数据中心网络的快速发展意义重大。
三大特征包括：
◆全无损以太网络，实现数据承载融合：通用计算、存储、高性能计算统一承载在0丢包以太网技术栈上，TCP、RoCE数据混流运行，打破传统分散架构限制；
◆全生命周期自动管理，实现管控析融合：基于统一数据采集平台，自动驾驶网络技术实现智能运维，打破多工具多平台分散管理限制；
◆全场景服务化能力，实现全场景融合：基于开放底座，实现多行业场景服务化体验融合，打破区域与场景限制。
系统跃迁如何释放价值？
任何网络架构的升级与改造，很重要的目的是提质增效、创造价值。超融合数据中心网络在设计阶段就已经瞄准收益目标，在降低建网与运维成本效果显著。
以以太网丢包问题为例，存在了40多年，以太专家探索了很多路径，但都失败了。0.1%的丢包会导致50%的算力损失。
如何避免0.1%？
华为超融合数据中心网络CloudFabric 3.0方案创造性地将智能算法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；为了确保算法可以自适应任何流量场景和模型，除了百万级的真实业务样本外，还加入了千万级的随机样本训练，可以保证在任意场景下网络的0丢包。最终实现无损算法升级，攻克以太网75公里0丢包难题。
规模不变，算力翻番，期间创造的效益可想而知。
如果说解决丢包难题，是技术层面的提升，那么超融合数据中心网络方案提供的全生命周期自动管理、全场景服务化融合等，则实行了系统层面的跃迁，应用后释放出倍增的效能。
■一套系统实现全生命周期自动管理
众所周知，运维效率决定了数据中心的运行效率，因为数据中心的生命周期中80%以上的时间在运维。而在十余年发展史中，仅运营商层面使用过的网络管理工具就有上千种。
网元管理、网络配置、状态监控、数据分析，这四大类工具往往独立运行，只覆盖某个阶段；同时，运维数据和分析结果无法跨工具共享，无法对端到端的故障根因及时分析。因此，尽管有大量的工具，运维人员人工二次分析不能缺失，这时导致业务体验难以管理，进而影响用户体验很重要的原因。
那么，超融合数据中心网络方案如何解决问题？
超融合数据中心网络方案在网络管理层实现了管理、控制、分析能力融合后，基于统一的Telemetry大数据实现网络的管理界面融合，一套智能运维系统可以实现从规划、建设、维护、优化全生命周期管理，减少或者无需人工二次介入。
以业务发放为例，网络部署耗时可从3~5天降低为数分钟，显著提升业务部署效率。
■实现全场景下的网络服务化
在多云场景，多厂商设备配置存在差异，一次跨云业务变更需要分解到多个控制器。跨云业务当前严重依赖人工在多云间进行网络配置，单个应用耗时需要2周。而在云管平台侧则需要同时对接多个接口各异的控制器，对接开发工作量巨大。
超融合数据中心网络方案如何解决问题？
数据保存在私有云，Web、APP等应用部署在公有云，将成为数据中心业务的新常态。如果采用多云业务服务化调度方案，可以替代人工，对多云间的网络进行自动化编排、业务发放、配置仿真校验，则单个应用的开通效率提升40%。
除了优化成本提升效率外，多云算力调度可最大化实现数据要素跨区域流通，满足节能减排、绿色转型的政策要求。
下一代数据中心网络的价值显而易见，打破协议、管理与场景限制，最大化实现数据的无障碍流动，有效提升算力能效比，显著降低网络建网与运营成本，带来积极的商业价值与社会价值。
超融合数据中心网络架构可显著降低建网与运维成本，对于数据中心绿色节能建设具有重要意义。在此过程中，以华为为代表的业界中坚力量，正在努力打造引领级的超融合数据中心网络方案，为提升数据中心算力、推动数字经济发展，持续提供价值。
