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從2004年6月思科第一臺集群路由器產(chǎn)品CRS-1，將集群技術(shù)引入核心路由器領(lǐng)域至今，業(yè)界對集群路由器技術(shù)經(jīng)歷了一個漫長的認知過程，種種原因使得這一復(fù)雜而高端的技術(shù)并沒有成為主流，但目前這種情況卻正在悄然發(fā)生改變。

從近期中國電信核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的集采不難發(fā)現(xiàn)，集群路由器已越來越受到運營商的關(guān)注。中國電信最近的一次核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集采規(guī)定，A類設(shè)備必須支持多機(Multi-Chassis，即集群)，B類設(shè)備則要可升級到多機。這無疑是一個明確的信號，集群路由器設(shè)備未來在中國電信核心網(wǎng)和超級節(jié)點中的規(guī)模應(yīng)用已勢不可擋。

“按照中國電信目前的業(yè)務(wù)發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)思路，集群路由器的需求會很大。3年后，超過1/3的骨干網(wǎng)節(jié)點需要采用集群路由器，1/4左右的城域網(wǎng)核心需要集群路由器?！敝袊娦艔V州研究院副總工徐建鋒表示。

與此同時，來自設(shè)備廠商的銷售數(shù)據(jù)顯示，集群路由器的出貨量也在快速增長。“從2007年開始，思科CRS-1集群產(chǎn)品的出貨量明顯增加，2008年上半年的增速更加明顯。”思科電信事業(yè)部技術(shù)總監(jiān)金鑫對記者表示。

而以準確把握運營商市場需求為自豪的華為，也于今年3月份正式推出了高端核心路由器NE5000E集群系統(tǒng)。華為網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品線副總裁陳俊華表示，在全IP時代，集群將是網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點路由器的必然形態(tài)。

流量壓力激發(fā)集群潛能

一直以來，核心路由都是網(wǎng)絡(luò)中最關(guān)鍵的技術(shù)。對于核心層路由器來說，除了必須具備快速轉(zhuǎn)發(fā)能力、高安全穩(wěn)定性之外，更重要的是容量大、擴展性強，而核心路由器的容量基本每18個月就會提升1倍，具體表現(xiàn)為槽位數(shù)量的增多、每槽交換能力的提升以及板卡端口密度不斷提高。但近年來，在網(wǎng)絡(luò)流量每12個月增長1倍的情況之下，這樣的提升速度已遠不能滿足網(wǎng)絡(luò)擴容的需求。

雖然，目前支持40G接口的16槽思科CRS-12000的容量高達1.28T，而JuniperT1600則可以在單個機箱中提供1.6T的容量。但即便是這樣的設(shè)備也遠不能夠滿足一些網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點的容量需要。

據(jù)了解，目前中國電信163網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點對設(shè)備容量的需求已達2.5T～5T，而且這個數(shù)字還在不斷增長，預(yù)計到2011年少量核心節(jié)點的容量將達到10T。

而受光器件和半導(dǎo)體的發(fā)展成熟度，以及電源、散熱、機房承重等因素的制約，單機箱核心路由器的開發(fā)技術(shù)已接近極限。雖然業(yè)界提出了增加網(wǎng)絡(luò)層次以及擴展節(jié)點內(nèi)設(shè)備等方式緩解流量增長的壓力，提高節(jié)點容量，這兩種方法在一定程度上緩解了單臺設(shè)備容量提升的壓力，但也導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度以及內(nèi)部互聯(lián)端口的增加。

“網(wǎng)絡(luò)同時存在多個層次，而每個層次有多臺設(shè)備，其連接的復(fù)雜程度可想而知?！睋?jù)Juni-per北方區(qū)技術(shù)經(jīng)理王棟介紹，每增加一臺核心路由器，就意味著IP地址、路由協(xié)議鄰居數(shù)量、路由表條目、路由收斂時間等都會隨之增加；而業(yè)界對如何均衡多臺設(shè)備之間的流量沒有很好的解決方法。此外，采用多臺路由器互聯(lián)方式提高節(jié)點容量，會有30%左右的接口用于設(shè)備間互聯(lián)，這無異于提高了設(shè)備的成本。

“集群路由器采用內(nèi)部互聯(lián)方式，可以看做為一臺設(shè)備，不但可節(jié)省端口數(shù)量，還能夠降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、管理及維護的復(fù)雜度，簡化路由配置?！蓖鯒澅硎?，通過路由器集群不但能夠?qū)⒑诵脑O(shè)備容量平滑地升級到原來的數(shù)倍，且不會增加路由的復(fù)雜度，解決了核心層“大容量、可擴展”的問題。

目前，中國電信IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)在寬帶用戶數(shù)，用戶平均上網(wǎng)時長，用戶上網(wǎng)并發(fā)率、用戶上網(wǎng)平均流量四個方面出現(xiàn)了全面增長，加上視頻、P2P等應(yīng)用的普及，網(wǎng)絡(luò)流量年增70%以上。2008年163網(wǎng)的省間鏈路總帶寬就達到6T，部分PoP節(jié)點的交換容量超過1T，每個POP節(jié)點超過10臺路由器，匯聚了100條多條10G鏈路。采用集群路由器無疑可以讓網(wǎng)絡(luò)變得簡化。

運營商的需求

顯然，單機容量逐步發(fā)展到極限，加上超級節(jié)點的產(chǎn)生使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越趨復(fù)雜，運維管理難度加大，使得集群路由器終于迎來了規(guī)模商用的商機。

實際上，電信業(yè)對于集群技術(shù)并不陌生，電信程控交換機經(jīng)歷的從小程控交換機到“萬門機”的發(fā)展演變，就是采用基于設(shè)備內(nèi)部的連接來擴充設(shè)備容量和能力的集群技術(shù)。但作為最終用戶的運營商是否認可集群路由器這種產(chǎn)品形態(tài)呢？

“集群路由器最大的貢獻是提升了單個網(wǎng)絡(luò)的擴展能力，為寬帶業(yè)務(wù)的普及、高帶寬應(yīng)用的普及創(chuàng)造了物質(zhì)基礎(chǔ)。”徐建鋒認為。按照目前的業(yè)務(wù)發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)思路，集群路由器的需求會很大?！邦A(yù)計3年后，超過1/3的骨干網(wǎng)節(jié)點需要采用集群路由器，約1/4城域網(wǎng)核心需要集群路由器。2011年少量核心節(jié)點就需要10T容量的集群路由器，所以現(xiàn)在建設(shè)時就要采用容量能夠擴展到10T(雙向計算)的集群路由器?！?/p>

在產(chǎn)品的選擇上，徐建鋒表示，集群路由器本質(zhì)還是路由器，所以電信要求集群路由器從業(yè)務(wù)功能、網(wǎng)絡(luò)功能、管理功能、安全功能等方面不差于單機路由器，在各項標(biāo)準上保持一致。

“作為集群路由器最重要的應(yīng)該是容量的擴展性，其次是穩(wěn)定性，再次是可維護性。”在徐建鋒看來，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是必然的，所以擴展性是最重要的，而穩(wěn)定永遠是相對的。互聯(lián)網(wǎng)有較好的自愈機制，可以通過科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)組織和路由組織來提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性，網(wǎng)絡(luò)的可靠性可以超過單個設(shè)備的可靠性。隨著集群路由器的普及，穩(wěn)定性也將快速提升。近期中國電信網(wǎng)絡(luò)擴容選擇思科CRS-1集群路由器的主要原因就是其良好的擴展性。

徐建鋒強調(diào)，路由器是軟件和硬件的集合體，兩者都很重要，而且軟件的重要性和復(fù)雜度已逐漸超過了硬件的重要性和復(fù)雜度。所以評價集群路由器的時候，不但要看其硬件方面的能力，更要看軟件的在線升級能力、容災(zāi)能力、故障自動監(jiān)測和報警能力，運行數(shù)據(jù)采集能力。尤其是無中斷在線升級和良好的容災(zāi)設(shè)計。

對此，王棟表示，采用集群設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在運營商網(wǎng)絡(luò)中都處于非常關(guān)鍵的位置，必須在不間斷業(yè)務(wù)的情況下完成設(shè)備的交割和升級，對設(shè)備提出了很高的要求。而由于集群路由器的復(fù)雜度遠高于單機箱設(shè)備，運營商在現(xiàn)網(wǎng)中實際使用較少，需要逐漸積累應(yīng)用、管理及維護方面的經(jīng)驗。

新一輪容量競賽展開

盡管目前市場對集群路由器的需求已逐漸顯現(xiàn)出來，但真正掌握集群技術(shù)的設(shè)備廠商卻不多，到目前為止，只有思科、Juniper和華為三家正式了集群路由器產(chǎn)品。

“從硬件上實現(xiàn)多臺路由設(shè)備的互聯(lián)所涉及的技術(shù)非常尖端，目前只有少數(shù)廠商掌握；而從軟件方面看，集群設(shè)備的虛擬路由、協(xié)同、ISSU(在線升級)等功能實現(xiàn)起來也十分復(fù)雜，并不是所有路由設(shè)備提供商都具備研發(fā)集群路由器的能力?！痹谕鯒澘磥?，相對于單設(shè)備，集群路由器無論是在硬件還是軟件方面，復(fù)雜度都更高。

華為中國區(qū)網(wǎng)絡(luò)營銷經(jīng)營彭昆成認為，路由器集群產(chǎn)品研發(fā)最大的難點就在于要在多臺設(shè)備間，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換平面和系統(tǒng)控制平面的信息同步和協(xié)同工作。

“除了要集成所有單設(shè)備的功能以外，集群還要處理多機箱帶來的變化，在設(shè)計上比單設(shè)備復(fù)雜得多?！苯瘀伪硎?。

值得注意的是，作為國產(chǎn)設(shè)備廠商的華為，率先在今年3月了容量高達10T的NE5000E，對思科和Juniper發(fā)起了強有力的挑戰(zhàn)，由此也拉開了設(shè)備廠商新一輪容量升級競賽的序幕。目前，思科CRS-1的最大容量能夠達到2.56T，而思科今年還將推出8個線卡機箱+4個矩陣機箱的集群，并有可能在明年推出最高速率為100G的接口。

金鑫表示，思科的集群路由器是根據(jù)市場的需求，按照清晰的路線圖演進的。根據(jù)CRS-1多機箱系統(tǒng)的設(shè)計，最大可支持72個交換機箱+8個矩陣機箱架構(gòu)的集群，其最高容量可達92T以上，這是目前各家廠商集群設(shè)備宣稱所能夠達到的最高容量。不難預(yù)見，隨著單接口容量提升到100G，這樣一臺集群的容量將更加可觀。

而Juniper方面也表示，在需求比較明確的情況下，也會迅速推出更高容量的集群產(chǎn)品。

仍有變數(shù)？

值得注意的是，盡管集群路由器的使用是一種趨勢，但并不是惟一的選擇。

“網(wǎng)絡(luò)的擴展性也可以通過科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。如一個單平面的10T網(wǎng)絡(luò)可以設(shè)計為兩個平面的5T網(wǎng)絡(luò)，甚至4個平面的2.5T網(wǎng)絡(luò)，這樣每個平面只要采用大容量的單機路由器就可以了。”徐建鋒認為，可以給與不同的平面不同的角色，實現(xiàn)客戶和業(yè)務(wù)的差異化。雖然采用集群路由器能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴展，但是太大容量的、同時承載各種業(yè)務(wù)的IP網(wǎng)絡(luò)，維護管理起來是很挑戰(zhàn)的，實現(xiàn)業(yè)務(wù)和客戶的差異化很困難，不同客戶和業(yè)務(wù)之間的干擾難以避免。這就相當(dāng)于一個企業(yè)，需要100層樓才能夠滿足需求，可以采用多種方案，單獨建設(shè)一棟100層的，也可以建設(shè)2棟50層的，一棟做行政樓，一棟做科研樓。不能說100層的方案一定比50層的好?！?/p>

徐建鋒表示，現(xiàn)在大家都在談IP/MPLS統(tǒng)一融合承載網(wǎng)，但是存在一些誤區(qū)。IP統(tǒng)一融合承載網(wǎng)是統(tǒng)一于IP技術(shù)，但不一定是物理上的一張IP網(wǎng)絡(luò)，而融合是指語音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻應(yīng)用的融合。如果個別業(yè)務(wù)在客戶群和業(yè)務(wù)量達到一定規(guī)模后，不排除按照客戶群、不同的業(yè)務(wù)建設(shè)不同的物理承載網(wǎng)絡(luò)，關(guān)鍵是規(guī)模能否達到投資與維護成本的邊界。而如果按照這種思路，集群路由器的使用量會減少。

據(jù)介紹，中國電信廣州研究院最近正在研究不同網(wǎng)絡(luò)組織形式的擴展性，投資效益、對業(yè)務(wù)的支撐能力以及對設(shè)備的要求。

鏈接路由集群

路由器集群又稱路由器矩陣或多機框互聯(lián)(Multi-Chassis)，即通過采用并行交換技術(shù)(PPS)，將兩臺或兩臺以上普通核心路由器通過某種方式連接，共同組成一個多級多平面的交換矩陣系統(tǒng)，使其能夠協(xié)同工作，并且對外只表現(xiàn)為一臺邏輯路由器，從而突破單機箱在交換容量、功耗、散熱等方面的限制，平滑擴展為更大容量的路由交換系統(tǒng)。