数据中心的进化

接上一篇文章,我们知道传统的数据中心一般南北流量要远大于东西流量的。但是随着数据中心里面的机器越来越多,尤其是有了云计算、大数据,集群规模非常大,而且都要求在一个二层网络里面。这就需要二层互连从汇聚层上升为核心层,也即在核心以下,全部是二层互连,全部在一个广播域里面,这就是常说的大二层

为了解决环路问题,大二层就引入了TRILLTransparent Interconnection of Lots of Link),即多链接透明互联协议。它的基本思想是,二层环有问题,三层环没有问题,那就把三层的路由能力模拟在二层实现。具体的原理,这里就不再详细阐述了。

随着云计算和大数据的发展,节点之间的交互越来越多,例如大数据计算经常要在不同的节点将数据拷贝来拷贝去,这样需要经过交换机,使得数据从左到右,从右到左,左西右东,所以称为东西流量

为了解决东西流量的问题,演进出了叶脊网络Spine/Leaf)。

叶脊网络架构是叶子层(即叶层)和脊椎层(脊层)组成。其中,叶子层包含了用于连接服务器、存储设备的二层交换机(即叶交换机);脊椎层包含了用于路由转发的三层交换机(即脊交换机),属于网络的骨干。在叶脊网络架构中,每台叶交换机都需要与架构中的脊交换机连接,通过这种设计,网络中的每台服务器与其他服务器进行数据传输时都只需要通过叶交换机和脊交换机即可,大大提高了数据传输的效率,该网络架构在高性能计算集群应用中尤为重要。

叶脊网络架构的优势,如下:

  • 相对于传统的三层网络架构而言,叶脊网络架构可减少延迟(等待时间)、流量瓶颈以及扩展网络带宽等。
  • 减少延迟。叶脊使用所有的互联链路,每台叶交换机都连接到了脊交换机上,脊交换机之间和叶交换机之间没有任何互连,相对于传统的三层网络架构而言,减少了设备寻找或等待连接的需求,从而减少了延迟及流量瓶颈。
  • 可扩展网络带宽。由于叶脊网络架构可构建在第 2 层或第 3 层,因此在带宽不足时可在脊层添加一个额外的脊交换机,并将其下行链路连接到所有的叶交换机上,从而扩展层级间的带宽并有效降低收敛比。
  • 传统的三层网络架构采用的是STP协议,当一台设备故障时就会重新收敛,从而影响网络性能甚至可能会导致故障发生。但在叶脊网络架构中,当一台设备故障时,不需重新收敛,流量继续在其他正常路径上传输,网络连通性并不会受影响,同时,因为只是减少一条带宽路径,其对网络性能的影响微乎其微。也就是说,叶脊网络架构具备更高的安全性和可用性。