隨著云計(jì)算和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的飛速發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)中心中的核心地位提升，使得數(shù)據(jù)中心得到了空前的發(fā)展速度，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)部分已經(jīng)成為近年來(lái)學(xué)術(shù)界、標(biāo)準(zhǔn)組織、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠(chǎng)商、云計(jì)算提供商等研究的熱點(diǎn)。從網(wǎng)絡(luò)整體模型這宏觀(guān)的角度來(lái)看，數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)的確發(fā)生了翻天覆地的變化，這些變化讓網(wǎng)絡(luò)可以更加高效的運(yùn)行，本文將根據(jù)多年來(lái)洞察數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的變化，總結(jié)出來(lái)了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)新的三大特點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的看法雖只是管中窺豹，但也能讓讀者略知一二，讓讀者充分感受下這些年發(fā)生在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)身上的大變化。

特點(diǎn)一：“東西”向流量

早期數(shù)據(jù)中心的流量，80%為南北向流量，現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)?0%為東西向流量。所謂南北向流量指的是數(shù)據(jù)中心外部用戶(hù)和內(nèi)部服務(wù)器之間交互的流量;東西向流量指的是數(shù)據(jù)中心內(nèi)部服務(wù)器之間交互的流量，也叫橫向流量。數(shù)據(jù)中心流量之所以由“南北”為主轉(zhuǎn)變?yōu)椤皷|西”為主，主要是隨著云計(jì)算的到來(lái)，越來(lái)越豐富的業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)中心的流量模型產(chǎn)生了巨大的沖擊，如搜索、并行計(jì)算等業(yè)務(wù)，需要大量的服務(wù)器組成集群系統(tǒng)，協(xié)同完成工作，這導(dǎo)致服務(wù)器之間的流量變得非常大。比如搜索，用戶(hù)只是發(fā)出一個(gè)搜索指令，服務(wù)器集群就在海量數(shù)據(jù)面前進(jìn)行搜索與計(jì)算，這個(gè)過(guò)程是非常復(fù)雜的，而只是將結(jié)果傳遞給用戶(hù)。早期數(shù)據(jù)中心主要滿(mǎn)足外部對(duì)數(shù)據(jù)中心的訪(fǎng)問(wèn)，所以流量就以“南北”為主。這種流量模型受到了出口帶寬的限制，一般的數(shù)據(jù)中心訪(fǎng)問(wèn)都會(huì)存在收斂比，即網(wǎng)絡(luò)接入帶寬比較大，而出口帶寬比較小，訪(fǎng)問(wèn)的速度無(wú)法提升，在業(yè)務(wù)高峰期時(shí)，用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)中心的體驗(yàn)感下降，這種網(wǎng)絡(luò)模型已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)今數(shù)據(jù)中心的發(fā)展需要。

特點(diǎn)二：大二層網(wǎng)絡(luò)

早期的數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是典型的三層樹(shù)型結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榇蠖咏Y(jié)構(gòu)。早期數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)分別由接入層、匯聚層、核心層三層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，實(shí)踐證明這種拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)不能很好地適應(yīng)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興業(yè)務(wù)的部署。這種樹(shù)型結(jié)構(gòu)對(duì)頂層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的要求非常高，尤其是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大時(shí)，樹(shù)型結(jié)構(gòu)存在單點(diǎn)失效的問(wèn)題，容錯(cuò)性差。再有三層協(xié)議VRRP、OSPF、BGP等都屬于軟件計(jì)算收斂比較慢的高層協(xié)議，在對(duì)延時(shí)、切換速度要求比較高的業(yè)務(wù)，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)力不從心。因此大二層網(wǎng)絡(luò)概念被人提出，這種網(wǎng)絡(luò)減少網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)的層數(shù)，去掉匯聚層，只有核心層和接入層，并且減少接入層級(jí)聯(lián)層數(shù)。現(xiàn)在的核心設(shè)備有的最多可以提供上千個(gè)萬(wàn)兆端口，一個(gè)核心設(shè)備就可以下掛上千臺(tái)的萬(wàn)兆服務(wù)器。通過(guò)虛擬化技術(shù)，核心的數(shù)臺(tái)設(shè)備虛擬化為一臺(tái)設(shè)備，就可以直接連接幾千臺(tái)的服務(wù)器，如果是是千兆服務(wù)器，通過(guò)接入層交換機(jī)，那么至少可以提供數(shù)萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，這是一個(gè)大型數(shù)據(jù)中心的規(guī)模。現(xiàn)在的大二層概念已經(jīng)不再局限于一個(gè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，而是在數(shù)據(jù)中心之間也是二層互通，這種二層是邏輯上的二層，并不是物理上的二層，實(shí)際物理上還是存在三層轉(zhuǎn)發(fā)。大二層技術(shù)是一種“L2 over L3”的新技術(shù)。早期的數(shù)據(jù)中心之間都是通過(guò)OSPF、BGP等動(dòng)態(tài)路由協(xié)議完成三層轉(zhuǎn)發(fā)的，而現(xiàn)在是要數(shù)據(jù)中心之間也要二層。這樣的網(wǎng)絡(luò)更適用于WEB-APP-DB應(yīng)用，高性能計(jì)算以及搜索等業(yè)務(wù)，并且這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于管理。促使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生這種改變的主要推動(dòng)力來(lái)自于虛擬化技術(shù)，虛擬化可以支持動(dòng)態(tài)遷移技術(shù)，這才使得大二層架構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)。

特點(diǎn)三：胖樹(shù)型架構(gòu)

早期的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)是逐層收斂的，出口存在帶寬瓶頸。現(xiàn)在出現(xiàn)一種新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，就是胖樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)，即離出口越近的地方帶寬越高，從接入到出口網(wǎng)絡(luò)帶寬不收斂。這種胖樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)是支撐無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。這種網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型對(duì)核心設(shè)備帶寬要求比較高，比如整個(gè)網(wǎng)絡(luò)有1萬(wàn)臺(tái)千兆服務(wù)器，需要的無(wú)阻塞帶寬就是1000G帶寬，既在網(wǎng)絡(luò)出口，需要提供10個(gè)100G的出口。那么理論上至少需要兩臺(tái)核心設(shè)備做虛擬化，并支持10個(gè)100G的聚合。當(dāng)然也可以通過(guò)三層路由實(shí)現(xiàn)，在新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中三層路由協(xié)議不作為重點(diǎn)技術(shù)推薦部署。早期數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)都是采用傳統(tǒng)的STP/RRPP阻塞協(xié)議，造成帶寬的大量浪費(fèi)，通過(guò)部署TRILL，可以節(jié)省一半的網(wǎng)絡(luò)帶寬，緩解胖樹(shù)網(wǎng)絡(luò)的帶寬壓力，所以在胖樹(shù)網(wǎng)絡(luò)中必須采用TRILL等這些無(wú)阻塞的二層網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)。另外，數(shù)據(jù)中心流量由南北向轉(zhuǎn)變?yōu)榱藮|西向也減輕了出口帶寬的壓力，這使得數(shù)據(jù)中心的處理能力在提升，但是出口的網(wǎng)絡(luò)帶寬并不需要增加很多，這也使得胖樹(shù)型架構(gòu)能夠在數(shù)據(jù)中心里有效實(shí)施。在胖樹(shù)網(wǎng)絡(luò)中，要求所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的要素完全一樣，從而有可能為通訊架構(gòu)中的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用廉價(jià)的商品化部件，但是實(shí)際上接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備只負(fù)責(zé)少量的服務(wù)器接入，在轉(zhuǎn)發(fā)能力要求上，要比核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備低得多。因此在接入位置部署低端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在核心部署高性能框式設(shè)備，在滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)需求的同時(shí)，還可以達(dá)到增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)性能、簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)部署的目的。通過(guò)對(duì)胖樹(shù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)做出這樣適當(dāng)?shù)母牧迹瑢⒏舆m應(yīng)未來(lái)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。

胖型、大二層、“東西”向流量構(gòu)成了新一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的特點(diǎn)，這三樣替代了早期數(shù)據(jù)中心的老三樣：“南北”向流量，三層網(wǎng)絡(luò)，樹(shù)型架構(gòu)。這樣的網(wǎng)絡(luò)更加適應(yīng)如今的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、高性能計(jì)算等新應(yīng)用，是未來(lái)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。

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