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云数据中心网络与SDN: 技术架构与实现—1 云数据中心网络演进

华章计算机 发表于 2019-06-03 00:28:26 06-03 00:28
华章计算机 发表于 2019-06-03 00:28:26 2019/06/03
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【摘要】 本书摘自《云数据中心网络与SDN: 技术架构与实现》——书中第1章,第1.1节,作者是张晨。

第1章云数据中心网络演进

过去的十年间,IT技术的发展风起云涌,云计算站到了浪潮之巅。云计算深刻地改变了人们对于IT商业模式的认识,随之而来的是对IT基础架构所提出的全新挑战,数据中心作为实现云计算的载体,正在经历着云化所带来的轰轰烈烈的变革。网络作为数据中心的三大基础资源之一,也在这场革命中不断地进行着演进。在本书的第1章,我们先来仔细地回顾一下这段演进的主线历程。


1.1 传统的3-Tier架构

3-Tier的网络架构起源于园区网,传统数据中心,包括企业数据中心EDC和互联网数据中心IDC的网络将其沿用了下来。如图1-1所示,3-Tier架构将网络分为接入(access)、汇聚(aggregation)和核心(core)三层。接入层通常使用二层交换机,主要负责接入服务器、标记VLAN以及转发二层的流量。汇聚层通常使用三层交换机,主要负责同一POD内的路由,并实现ACL等安全策略。核心层通常使用业务路由器,主要负责实现跨POD的路由,并提供Internet接入以及VPN等服务。在3-Tier的网络规划中,接入层和汇聚层间通常是二层网络,接入交换机双上联到汇聚交换机,并运行STP来消除环路,汇聚交换机作为网关终结掉二层,和核心路由器起IGP来学习路由,少数情况下会选择BGP。

沿用了架构,也自然就继承了它的问题,其中当属STP最让人头疼。了解网络的人再熟悉不过了,MAC自学习是以太网的根基,它以泛洪帧为探针同步转发表,其实现足够简单,不需要任何复杂的控制协议。然而事情的另一面是,至简的设计却使得MAC自学习并不够健壮,如果网络中存在环路,泛洪会在极短的时间内使网络瘫痪。为了弥补MAC自学习的这一缺陷,STP被设计出来以破除转发环路,不过STP的引入却带来了更多问题,如收敛慢、链路利用率低、规模受限、难以定位故障等。

虽然业界为STP的优化费劲了心思,但打补丁的方式只能治标而不能治本。在园区网中STP还勉强可用,但数据中心网络是一个IO更为密集的环境,而且更追求自动化和扩展性,这些都是STP所难以实现的。随着数据中心业务的不断发展,STP成了网络最为明显的一块短板,处理掉STP自然也就成了数据中心网络架构演进打响的第一枪。



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