數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構之變

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡一般根據(jù)功能劃分為：核心層、匯聚層、接入層三個部分。接入層網(wǎng)絡一般包含有存儲接入和服務器接入，通過低端網(wǎng)絡設備直接連接存儲和服務器設備，一般提供100M端口的接入。匯聚層的網(wǎng)絡設備一般具有高密度端口，高帶寬的特點，直接與接入層網(wǎng)絡設備互連。匯聚層網(wǎng)絡設備直接連接到核心層，核心層網(wǎng)絡設備一般是一個企業(yè)或者數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡出口，一般是高端路由器設備或者高端數(shù)據(jù)中心設備。由此可見，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡架構一般分為三層，接入層以二層業(yè)務為主，而匯聚層和核心層主要是三層業(yè)務。這樣的網(wǎng)絡架構從網(wǎng)絡出現(xiàn)的時候開始幾十年都沒有多少變化，而變化的只有網(wǎng)絡設備的性能和可提供的網(wǎng)絡帶寬。從10M半雙工接入，到100M、1000M甚至是10G的接入帶寬增長，同時在匯聚層也從1000M到10G，8口10G聚合綁定，40G端口及聚合端口綁定的帶寬，在核心層也出現(xiàn)了100G的出口。這樣的帶寬在不改變網(wǎng)絡架構上，只需要更換高性能的設備或板卡就可以實現(xiàn)。而通過采用更高性能的設備，也可以達到提升二三層規(guī)格性能的目的。目前的匯聚層設備，一般都可以提供二層MAC 32K~512K，三層路由8K~512K，這樣的網(wǎng)絡性能可滿足10萬臺以上服務器的接入，也能提供100G以上的流量帶寬。在這樣高性能的網(wǎng)絡環(huán)境中，網(wǎng)絡架構已經(jīng)無法適應這樣高速、大容量的應用。所以網(wǎng)絡架構的模式也在悄然演變。
    傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心通過網(wǎng)絡架構按功能進行區(qū)域劃分，如WEB、APP、DB，辦公區(qū)、業(yè)務區(qū)、內聯(lián)區(qū)、外聯(lián)區(qū)等等。不同區(qū)域之間通過匯聚層設備三層互訪，從而保證不同區(qū)域的可靠性、安全性。同時，不同區(qū)域由于具有不同的功能，因此需要相互訪問數(shù)據(jù)時，只要終端之間能夠通信即可，并不一定要求通信雙方處于同一VLAN或二層網(wǎng)絡。所以傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構基本是二三層業(yè)務混合應用，不同層面的業(yè)務交叉應用，結構較復雜。帶寬被認為是衡量網(wǎng)絡架構的重要指標，以太網(wǎng)將扮演越來越重要的角色。隨著帶寬的逐步增加，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心復雜的網(wǎng)絡架構漸漸淡出人們的視線。
    為了適應云計算、大數(shù)據(jù)技術的應用，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構逐漸演變?yōu)橐环N新的網(wǎng)絡形式，相比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構，新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構將具有一些新的技術和特征。
   三層的網(wǎng)絡演變?yōu)榇蠖泳W(wǎng)絡
    隨著網(wǎng)絡IPV4地址的逐步減少，IPV6尚未得到普遍應用，數(shù)據(jù)中心內部采用過于復雜的三層網(wǎng)絡，則會占用太多的IPV4地址，如果都采用內部私網(wǎng)地址，則訪問會受到很大限制，若采用NAT設備進行地址轉換，則會增加NAT設備的負擔。隨著新的網(wǎng)絡架構直接采用二級網(wǎng)絡：接入層和核心層。匯聚層將消失，這樣網(wǎng)絡架構的帶寬將不會受到匯聚層的限制，而接入層直接接入到核心層，也可以減少網(wǎng)絡設備投入。這樣對網(wǎng)絡設備要求比較高，傳統(tǒng)的STP/MSTP環(huán)網(wǎng)技術無法適應這樣大規(guī)模的網(wǎng)絡架構，只能采用TRILL等新的二層技術。
   虛擬化技術無處不在
    傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡之間都是獨立的，需要通過復雜的網(wǎng)絡軟件進行管理，大型的數(shù)據(jù)中心僅接入的網(wǎng)絡設備就會有上千臺，所以采用虛擬化技術，將幾臺、十幾臺的網(wǎng)絡設備虛擬化為一臺設備，這將大大簡化網(wǎng)絡管理的復雜度。如果小型的數(shù)據(jù)中心，也可以通過虛擬化技術將一臺大型的網(wǎng)絡設備分割成獨立的幾臺虛擬設備，不同的業(yè)務采用不同的虛擬設備。在網(wǎng)絡設備上應用虛擬化技術，這將大大降低數(shù)據(jù)中心的運行能耗，讓數(shù)據(jù)中心運行更為綠色。
   軟件定義網(wǎng)絡
    軟件定義網(wǎng)絡近幾年持續(xù)火熱，將軟件定義網(wǎng)絡引入數(shù)據(jù)中心將極大程度地改變目前網(wǎng)絡的架構。采用軟件定義網(wǎng)絡，將使網(wǎng)絡架構更簡單化。網(wǎng)絡不再像原來那樣很多層，將更加扁平化?？梢钥焖俑鶕?jù)業(yè)務需求來重新部署網(wǎng)絡，可以靈活地從一個機柜的規(guī)模擴容到數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的規(guī)模。采用軟件定義網(wǎng)絡將使網(wǎng)絡架構更開放，大多數(shù)網(wǎng)絡廠家都會支持，這樣采購設備也節(jié)省了投資。
   萬兆接入構筑信息高速路
   數(shù)據(jù)中心的新網(wǎng)絡設備均采用基于CLOS的多級交換架構，使其具備了10T以上的交換容量，能夠支持高密度的萬兆端口和單端口的100G帶寬，具有更好的擴展性，能夠很好的緩解數(shù)據(jù)中心核心層的交換壓力，解決核心網(wǎng)絡性能瓶頸，這使得萬兆接入成為可能。在核心層全部采用40G以上端口或多個40G端口綁定互連。在網(wǎng)絡架構上，全部采用萬兆光纖、模塊互連。為節(jié)省成本也可以采用10G的電纜互連，百兆/千兆逐漸被新的網(wǎng)絡架構所淘汰。
    存儲和網(wǎng)絡走向融合
    傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心往往需要建設業(yè)務網(wǎng)絡和存儲網(wǎng)絡兩套網(wǎng)絡架構，兩個網(wǎng)絡基本獨立，這樣大大浪費網(wǎng)絡的利用率。隨著IP SAN技術的發(fā)展，IP技術逐漸進入到存儲領域，通過IP技術實現(xiàn)網(wǎng)絡存儲成為可能，這樣完全可以在業(yè)務網(wǎng)和存儲網(wǎng)采用一套網(wǎng)絡架構。接入層網(wǎng)絡設備已開始支持兩種接入方式，即可以連接虛擬化的服務器，也可以連接存儲設備。由于存儲網(wǎng)絡都是二層轉發(fā)網(wǎng)絡，所以只有新的網(wǎng)絡架構才能促使網(wǎng)絡架構走向融合。
    新一代的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構具有了很多新興的技術特征，所有的這些變化都是為了適應數(shù)據(jù)中心實際業(yè)務的發(fā)展需要。傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡架構必然將逐漸湮滅于歷史的大潮中，也許十年，也許二十年，就在彈指一揮間，讓我們展開雙臂擁抱全新的網(wǎng)絡架構吧。