新观点CLOS架构新一代数据中心的网络架构

美呗贤果

针对数据中心络在现阶段发展中所面临的各种问题，国际标准化组织及业界主流厂商纷纷推出各种新技术、新标准，试图在新一代的数据中心架构中占得先机。各种新技术经过多年的相互竞争与自我完善，新一代数据中心络架构的完整面貌已经逐渐清晰的呈现在我们的面前。

总结起来，新一代数据中心络架构旨在组建一个面向虚拟化、扁平化的大二层云计算数据中心络，并主要包括五个方面的特点：阻塞交换、统一交换、虚拟化交换、透明交换、绿色交换。

阻塞交换

由于数据中心内部资源逐渐趋于池化，服务器间需要频繁的进行资源调度和负载分担，数据中心内东西方向数据流量成为主体。为适应这种新的流量模型，新一代数据中心内部必须消除带宽收敛比，现任意两点间阻塞数据传输。因此，使用CLOS架构组建高性能阻塞交换络成为新一代数据中心基本需求。



10G40G组建扁平化阻塞络

统一交换

2022年6月，FCoE国际标准正式通过。经过多年的发展，围绕FCoE而建立的数据中心IP存储统一交换产业链已经形成，包括服务器、卡、存储及交换机厂商纷纷推出各自的FCoE产品，并将融合络看成未来发展的必然趋势。

通过FCoE（FibreChanneloverEthernet），将FC存储数据在以太上传输，现了数据中心IP络与存储的融合，简化了络结构，便于管理。同时通过损以太（DCB）保证了存储数据传输的高可靠性。在用户络升级过渡阶段，FCoE可兼容原有FC存储设备、光交换机以及FC管理系统，更大限度保护用户投资，现络升级的平滑过渡。



FCoE组建融合络

虚拟化交换

新一代数据中心的虚拟化应用可分为存储虚拟化、服务器虚拟化和络设备虚拟化部分。

其中服务器虚拟化包括了服务器多虚一和一虚多两种模式。对应的络设备虚拟化，主要体现在个方面：端口虚拟化感知、络设备多虚一、络设备一虚多。

端口虚拟化感知：

目前主要依靠国际通用标准IEEE8021qbg（VEPA）。通过VEPA，可现对虚拟机的感知能力，使虚拟机间数据交换回归到交换机，现硬交换。

络设备多虚一：

如锐捷络VSU技术，可将多台络设备虚拟化为一台逻辑设备，从而简化络拓扑与管理，帮助数据中心现大二层、扁平化的组需求，同时大幅提高络设备的可靠性。

络设备一虚多：

主要采用VRF多例及多例防火墙技术，可在一台络设备上单独出多个转发表项及多个虚拟防火墙，并通过不同的转发表项及虚拟防火墙现各多业务间安全隔离。



点:a更大限度提升虚拟机的IO性能b减少对服务器CPU资源的占用c可管理监控虚拟机流量d管理边界清晰



透明交换

随着虚拟化技术在数据中心的大量应用，论是虚拟机漂移，还是Hadoop分布式集群调度系统的应用，都要求在二层络内进行。因此，新一代数据中心开始大量使用二层络架构。

但是，面对规模迅速扩大的数据中心，使用传统的STP协议组会存在阻塞端口、数据流向不合理等问题，法简单有效的组建大型二层络。为了满足新一代数据中心大二层组需求，TRILL应运而生。

TRILL是由IETF新制定的多链接透明交换协议标准，它将2层配置和灵活性与3层融合和规模有效结合在一起，在大二层不需要复杂配置的情况下，就可现整环路转发。使用TRILL组，可将整个数据中心络变成一个交换矩阵，用户只需要在一个二层络里即可现整的互联互通，没有环路，再也不需要部署并维护复杂的层络，让整个络就像是一台二层交换机一样运行。



TRILL现透明交换，整个数据中心络如同一台交换机

绿色交换

新一代数据中心络主要从络架构和络设备本身两个层面来现绿色数据交换：

络架构层面：

通过FCoE建立数据中心融合络，现IP存储数据统一交换，大幅减少服务器卡和布线数量，消除光纤交换机的使用，从而大幅减少设备及散热系统电能消耗。

通过新一代40G100G以太接口组建2层扁平化络，进一步减少络端口数量，降低单位数据流传输能耗。

络设备层面：

选择低功耗芯片及其他元器件，从源头降低设备功耗。

采用智能电源、智能风扇、节能以太技术，现设备功耗智能控制。

采用符合数据中心整体风道的散热设计，利用数据中心风道统一散热。



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