云化数据中心技术系列（二）之 数据中心网络之初体验

前一篇“数据中心是什么”中我们提到数据中心的硬件包括土建（房间场地）、能源系统、网络设备、服务器（包含相关操作系统和应用软件）和存储设备等等。在这些组件中，交换机、防火墙、路由器等网络设备的互联构成了数据中心的“血管与神经系统”┈数据中心网络。

一般情况下，本着灵活、安全、易管理的设计原则，企业都会对数据中心网络的物理设备进行分区。分区的划分方式有以下几种，不同分区方式各有优缺点，通常结合使用。

·         按照服务器类型分区，例如X86服务器、小型机、大型机等各自分区。

·         按照应用层次分区，例如WEB、APP、DB三层各自分区。

·         按照应用类型分区，例如财务、研发、办公等不同业务的应用各自分区。

·         接入区

接入区是数据中心对外提供服务的区域。根据接入的用户类型又可以进一步分为内网接入区，外联网接入区，互联网接入区等分区。

·         互联区

互联区是实现与灾备数据中心互联的区域，一般情况下，会通过传输设备实现与同城灾备中心的互联，广域网专线实现与异地灾备中心的互联。

·         业务区

业务区是部署服务器和应用系统的区域。出于安全性和所部属业务的需要，可以进一步划分为生产区、办公区，开发区等子区域。

随着虚拟化、云计算等技术的发展，物理分区的边界也越来越模糊，出现了多个分区融合的趋势，例如接入区与业务区融合，多业务分区融合，分区内层次融合等。

分区的规模和所承载的业务类型决定了数据中心网络架构的选择。总体来说网络架构包括两层组网架构和三层组网架构两种。不同的分区可以选择不同的组网架构。

1      两层组网架构

两层组网架构又可以分为扁平化组网方式和胖树组网方式两种组网。

·         扁平化组网

小型数据中心网络（服务器小于300台）通常采用扁平化组网结构。核心/汇聚层一般采用高性能的框式交换机，旁挂防火墙等增值服务设备。整网在一个L2网络范围内，可以通过xSTP、CSS、SVF等技术解决L2的环路问题。

这种组网方式在数据中心发展扩容时，可以根据需要将合并的核心汇聚层再分解开，演变到核心、汇聚、接入三层结构。

·         胖树组网方式

当数据中心中需要部署协同计算、云计算等业务时，数据中心内部服务器间横向流量大。

在这种组网方式中，任何两台服务器间的通信不超过3台设备，每个SPINE和LEAF节点全互连，可以方便地通过扩展SPINE节点来实现网络规模的弹性扩展。

根据不同的业务需要，SPINE和LEAF之间可以使用IP路由、VXLAN或TRILL等技术。

·         SPINE和LEAF之间使用IP路由

即L3到边缘，一般适用于协同计算业务，例如搜索。此类业务流量收敛比小（1:1~2:1），要求有一个高效的，无阻塞网络。

·         SPINE和LEAF之间VXLAN或TRILL

即大二层网络，适用于需要大范围资源共享或者虚拟机迁移的数据中心网络。

2      三层组网架构

政府部门或者金融机构等大型企业的数据中心中服务器的规模可能会达到2000台以上。一般情况下，数据中心网络都会进行服务器的分区管理，单个业务分区规模不大。

在这种组网方式中，交换核心区是整个数据中心网络的枢纽，核心设备通常部署2-4台大容量高端框式交换机，可以是独立部署，也可以通过CSS、iStack虚拟化技术后成组部署。

分区内的汇聚层和接入层通过传统CSS、iStack、xSTP等技术实现二层破环，当然也可在汇聚层和接入层应用纵向虚拟化技术（如SVF）实现接入层的简单管理及节点扩展。