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。