隨著云計算和大數(shù)據(jù)應用的飛速發(fā)展以及網(wǎng)絡在數(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)絡部分已經(jīng)成為近年來學術界、標準組織、網(wǎng)絡設備廠商、云計算提供商等研究的熱點。從網(wǎng)絡整體模型這宏觀的角度來看，數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡的確發(fā)生了翻天覆地的變化，這些變化讓網(wǎng)絡可以更加高效的運行，本文將根據(jù)多年來洞察數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡發(fā)展的變化，總結出來了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構新的三大特點，對網(wǎng)絡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)絡身上的大變化。

特點一：“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)中心外部用戶和內部服務器之間交互的流量;東西向流量指的是數(shù)據(jù)中心內部服務器之間交互的流量，也叫橫向流量。數(shù)據(jù)中心流量之所以由“南北”為主轉變?yōu)椤皷|西”為主，主要是隨著云計算的到來，越來越豐富的業(yè)務對數(shù)據(jù)中心的流量模型產生了巨大的沖擊，如搜索、并行計算等業(yè)務，需要大量的服務器組成集群系統(tǒng)，協(xié)同完成工作，這導致服務器之間的流量變得非常大。比如搜索，用戶只是發(fā)出一個搜索指令，服務器集群就在海量數(shù)據(jù)面前進行搜索與計算，這個過程是非常復雜的，而只是將結果傳遞給用戶。早期數(shù)據(jù)中心主要滿足外部對數(shù)據(jù)中心的訪問，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)中心訪問都會存在收斂比，即網(wǎng)絡接入帶寬比較大，而出口帶寬比較小，訪問的速度無法提升，在業(yè)務高峰期時，用戶訪問數(shù)據(jù)中心的體驗感下降，這種網(wǎng)絡模型已經(jīng)不適應現(xiàn)今數(shù)據(jù)中心的發(fā)展需要。

特點二：大二層網(wǎng)絡

早期的數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡架構是典型的三層樹型結構，現(xiàn)在已經(jīng)轉變?yōu)榇蠖咏Y構。早期數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡分別由接入層、匯聚層、核心層三層網(wǎng)絡構成，實踐證明這種拓撲網(wǎng)絡不能很好地適應云計算、大數(shù)據(jù)等新興業(yè)務的部署。這種樹型結構對頂層網(wǎng)絡設備的要求非常高，尤其是當網(wǎng)絡規(guī)模比較大時，樹型結構存在單點失效的問題，容錯性差。再有三層協(xié)議VRRP、OSPF、BGP等都屬于軟件計算收斂比較慢的高層協(xié)議，在對延時、切換速度要求比較高的業(yè)務，這種網(wǎng)絡結構力不從心。因此大二層網(wǎng)絡概念被人提出，這種網(wǎng)絡減少網(wǎng)絡級聯(lián)的層數(shù)，去掉匯聚層，只有核心層和接入層，并且減少接入層級聯(lián)層數(shù)。現(xiàn)在的核心設備有的最多可以提供上千個萬兆端口，一個核心設備就可以下掛上千臺的萬兆服務器。通過虛擬化技術，核心的數(shù)臺設備虛擬化為一臺設備，就可以直接連接幾千臺的服務器，如果是是千兆服務器，通過接入層交換機，那么至少可以提供數(shù)萬臺服務器，這是一個大型數(shù)據(jù)中心的規(guī)模。現(xiàn)在的大二層概念已經(jīng)不再局限于一個數(shù)據(jù)中心內部，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，實際物理上還是存在三層轉發(fā)。大二層技術是一種“L2 over L3”的新技術。早期的數(shù)據(jù)中心之間都是通過OSPF、BGP等動態(tài)路由協(xié)議完成三層轉發(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)絡更適用于WEB-APP-DB應用，高性能計算以及搜索等業(yè)務，并且這種網(wǎng)絡結構簡單，便于管理。促使網(wǎng)絡發(fā)生這種改變的主要推動力來自于虛擬化技術，虛擬化可以支持動態(tài)遷移技術，這才使得大二層架構能夠實現(xiàn)。

特點三：胖樹型架構

早期的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡是逐層收斂的，出口存在帶寬瓶頸。現(xiàn)在出現(xiàn)一種新的網(wǎng)絡架構，就是胖樹型網(wǎng)絡，即離出口越近的地方帶寬越高，從接入到出口網(wǎng)絡帶寬不收斂。這種胖樹型網(wǎng)絡是支撐無阻塞網(wǎng)絡的基礎。這種網(wǎng)絡類型對核心設備帶寬要求比較高，比如整個網(wǎng)絡有1萬臺千兆服務器，需要的無阻塞帶寬就是1000G帶寬，既在網(wǎng)絡出口，需要提供10個100G的出口。那么理論上至少需要兩臺核心設備做虛擬化，并支持10個100G的聚合。當然也可以通過三層路由實現(xiàn)，在新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中三層路由協(xié)議不作為重點技術推薦部署。早期數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡都是采用傳統(tǒng)的STP/RRPP阻塞協(xié)議，造成帶寬的大量浪費，通過部署TRILL，可以節(jié)省一半的網(wǎng)絡帶寬，緩解胖樹網(wǎng)絡的帶寬壓力，所以在胖樹網(wǎng)絡中必須采用TRILL等這些無阻塞的二層網(wǎng)絡新技術。另外，數(shù)據(jù)中心流量由南北向轉變?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)絡帶寬并不需要增加很多，這也使得胖樹型架構能夠在數(shù)據(jù)中心里有效實施。在胖樹網(wǎng)絡中，要求所有網(wǎng)絡設備的要素完全一樣，從而有可能為通訊架構中的所有網(wǎng)絡設備使用廉價的商品化部件，但是實際上接入網(wǎng)絡設備只負責少量的服務器接入，在轉發(fā)能力要求上，要比核心網(wǎng)絡設備低得多。因此在接入位置部署低端網(wǎng)絡設備，在核心部署高性能框式設備，在滿足網(wǎng)絡需求的同時，還可以達到增強網(wǎng)絡性能、簡化網(wǎng)絡部署的目的。通過對胖樹網(wǎng)絡架構做出這樣適當?shù)母牧迹瑢⒏舆m應未來數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。

胖型、大二層、“東西”向流量構成了新一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構的特點，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，樹型架構。這樣的網(wǎng)絡更加適應如今的云計算、大數(shù)據(jù)、高性能計算等新應用，是未來數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的發(fā)展方向。

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