云计算数据中心网络技术全面剖析图.docx

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1、【转】云计算数据中心网络技术全面剖析（图）1、m题目并不吸引人,主要是作者犯懒,罗列了一下关键词而已,当然好处是看就知道文章要 说啥。简单说下结构,首先讲讲云计算,其次是数据中心,再然后是网络,重点还是技术.内容是 循序渐进的,可以理解前面每个词都是后面词的定语。本文希望能够帮读者对云计算的数据中心的网络的技术建立起全面的结构性认识,因此除了 总体思路的描述外,在介绍过程中也会力争用三言两语对前面部分中涉及的每个技术点都有 所说明,至少让人明白这个东东怎么来的,要干啥和怎么干。但由于受篇幅所限,无法做到 很详细,大家如果对某个技术点真感兴趣时,还是去网上找些更细节的资料来理解,本文是 打算没有

2、写成一本书的.力争做到让文档读起来不感到枯燥吧,对作者来说那是相当有挑战的。2、云计算最早接触这个词好像是06年了,当时也是刚刚开始接触数据中心不久,这几年眼睁睁看着 它被炒作得一塌糊涂,现在已经成为非常给的个概念。和别人谈数据中心要是不提云计 算，你还真不好意思张这个嘴。服务器厂商在喊云计算，网络、操作系统、应用软件甚至存储厂商都在喊。大家各喊各的, 让我们感觉听上去都有那么点儿味道，但下来仔细琢磨大都还在云里雾里。看看这张网上 截取的云计算产业全景图，估计没有几个能够不头晕的。Yelp SaaS Kz. aim*SauccLabs hp“s”11 21 Echos，即 SalcsR) la

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5、丸小、R:;号Wirxi(K s Xtools Bungee Gx)ple Af*tri)gine HM(, Ztm ,Ck)ud foundry Fair Scheduler Oracle111 Acrobat Connect 腾以eVapt(吗盘第Fm微lipper SR HenSku (Kkjt*HPC tire 10rph ms AzureConcurPPAvahrt i TriCi 八百HnaoctalLive ShiftboiibitsCN.comEAOpenFhw. Litem . Linxter github帥1、化 “ Kaavo I lickr 缶加ry色呻海(通714(

6、p1媪 乂内讯: flSCOUC，由即 Quicken SuaS刎溫3飼需向upacucw1 Basecamp011cnio SSSfe Apps(云计算的各方面定义很多,基于用户的视角来看,目的就是让使用者在不需了解资源的具体情况下做到按需分配,将计算资源虚拟化为一片云。站在高处看,当前的主流云计算更贴切 于云服务,个人认为可理解为早先运营商提供数据中心服务器租用服务的延伸。以前用户租 用的是一台台物理服务器,现在租用的是虚拟机,是软件平台甚至是应用程序。公认的三个 云计算服务层次是 laaS (Infrastructure as a Service PaaS ( Platform as a

7、 Service ) 和SaaS ( Software as a Service ),分别对应硬件资源、平台资源和应用资源。对于用户来说:1、当提供商给你的是一套a个核CPU、b G大小内存的主机、c M带宽网络以及d G大 小存储空间,需要你自己去装系统和搞定应用程序,那么这就是!aaS,举例如Amazon EC2 ;2、当提供的是包含基本数据库和中间件程序的套完整系统,但你还需要根据接口编写自 己的应用程序时,那么就是PaaS ,举例如Google AppEngine、Microsoft Azure和 Amazon SimpleDB, SQS ;3、最傻瓜的方式自然是连应用程序都写好了,例

8、如你只需要告诉服务提供商想要的是个500 人的薪酬管理系统,返回的服务就是个HTTPS的地址,设定好帐号密码就可以访问过去直 接使用,这就是 SaaS 了,如 SalesForce、Yahoo Hadoop 和 Cisco Webex: Collaboration SaaS 等。厳务Amazon EC2Google App EngineMicrosoft AzureYahoo Hadoop架构laaS/PaaSPaaSPaaSSaaS服务形态Compute/ StorageWeb applicationWeb and nonwebSoftware管理枝木OS on Xen hypervisor

9、Application containerOS through Fabric controllerMap / Reduce Architecture使用者界面EC2 Command-line toolsWeb-based Administratio n consoleWindows Azure portalCommand line and webAPIsyesyesyesyes收费yesyesyesno bitsCN.comAMI (Amazon Machine Image)Python.NET frameworkJava.为啥举例都是国外的呢,因为国内目前的云服务状况是,能提供的都处于!aa

10、S阶段,有喊着要做PaaS的,但还没听说有SaaS的。说完公共的,该讲些私货了。 个人理解云计算的核心首先是计算,什么网络、存储、安全等等都是外延,从技术上讲云计 算就是计算虚拟化。最早的云计算来自于网格计算,通过一堆性能较差的服务器完成一台超 级计算机才能完成的计算任务,简单的说就是计算多虚。但是现如今一虚多（VM/XEN 等）也被些厂商扯着大旗给忽悠进来,并且成为主流。但是单从技术角度来看,这两者是 南辕匕辙的。因此云计算技术在下面被作者主观的分为集中云与分散云两个概念来阐述。2.1 集中云首先是集中云,根正苗红的多虚,最早期的也是目前最大的个典型实际用户就是 GoogleT （注意这里说

11、的不是现在Google云服务）。搜索引擎是超级消耗资源的典型应用, 从你在网页上一个关键词的搜索点击,到搜索结果的产生,后台是经过了几百上千台服务器 的统计算。至于搜索引擎的工作模型本文就不多说了,网上很多资料的。随着互联网的发 展,现在的开心、淘宝、新浪微博等等（好孩子不翻墙）,虽然使用者看到的只是在简单的 页面逬行点击输入,但是后台的工作量已经远远不是少量几台大勖艮务器能够胜任的了,即 使天河一号也不见得能搞定。集中云的应用主力就是这些大型的互联网内容提供商们,当然 还有一些传统应用如地震、气象和科研项目的计算也会存在此类需求。HPC1 -Parallel Message Passing

12、HPC2 -Oslnbuted I/OHPC3 -Parallel Ffe Proceswg D8 -Data Base Cluster APP -Appbcabon Cluster HA -High AvaiaMity Cluster LB -Load Balanang Cluster SC -Stretched ClustenngHPC Today： MarUy consists of comercase or very custom imptemenlabons.Uitency Requirements了解了需求,下面简单谈下技术,上图是Cluster集群多虚技术的简单分布,除了按照承

13、载网络类型可分成Infiniband和Ethernet外,根据技术分,还可分为Active-Standby主 备与LoadBalance负载均衡两类。主备模式好理解,所有的Server里面只有一台干活,其他都是候着的,只有侦听到干活的 歇菜了,开始接管处理任务。主备模式大部分就二虚提供服务,多了如三虚什么的其 实意义都不太大,无是为了再多增加些可靠性。主备模式以各类HA集群技术为代表.而负载均衡模式复杂些,在所有的LB技术中都存在两个角色,协调者与执行者,协调者 一般是个或多个（需要主备冗余时）,主要工作就是接活丿母口分活儿（有点儿像包工头）； 而执行者就只处理计算了,分到啥就完成啥,典型的苦

14、力.从流量模型上来说,LB集群技 术有来回路径一致和三角传输两种,来回路径致指流量都是客户发起连接,请求协调者进 行处理,协调者分配任务给执行者逬行计算,计算完成后结果会都返回到协调者，再由协调 者应答客户。 这种结构简单,计算者不需要了解外界情况,由协调者统一作为内外接口,安全性最高。此 模型主要应用于搜索和地震气象科研计算等业务处理中。三角传输模型指计算者完成计算后 直接将结果反馈给客户,此时由于计算者会和客户直接通信,造成安全性降低,但返回流量 减少了协调者这个处理节点,性能得到很大提升。此模型主要应用于腾讯新浪的新闻页面和 阿里淘宝的电子商务等WEB访问业务。集中云在云服务中属于富人倶

15、乐部的范围,不是给中小企业和个人玩的,实际上都是各大互 联网服务提供商自行搭建集中云以提供自己的业务给用户,不会说哪天雅虎去租用个 Google的云来向用户提供自己的新闻页面访问。集中云服务可能的租用对象是那些高度科 研项目,因而也导致当前集中云建设上升到国家宏观战略层面的地位。你能想象哪天百度的 云服务提供给总装研究院去计算个导弹轨迹,核裂变什么嘛,完全不可能的事。最后是多虚对网络的需求。在集中云计算中,服务器之间的交互流量多了,而外部访问的 流量相对减少,数据中心网络内部通信的压增大,对带宽和延迟有了更高的要求,自然而 然就催生出后面会讲到的些新技术（L2MP/TRILL/SPB等题外话,

16、当前的多虚技术个人认为不够给,现在把10台4核CPU的服务器虚拟合一后 虚拟的服务器远远达不到个40核CPU的计算能力。准确的说现在的多虚只能基于物理 服务器的粒度进行合并,理想的情况应该是能够精细到CPU核以及每台设备的内存缓存等 等物理构件虚拟合一。这块应该就涉及到超算了，不熟不深谈。总的来说认为技术进步空间 巨大，有些搞头。2.2 分散云 再讲分散云,这块是目前的主流,也是前面提到的云服务的关键底层技术。由于有VMware 和Citrix等厂家在大力推广,而且应用内容较集中云更加平民化,随便找台PC或服务器, 装几个虚拟机大家都能玩玩,想干点儿啥都成,也就使其的认知度更加广泛。一虚多的最

17、主要目的是为了提高效率,力争让所有的CPU都跑到100% ,力争让所有的内 存和带宽都占满。以前10台Server干的事,我整两台Server每台跑5个虚拟机VM( Virtual Machine )就搞定了,省电省空间省制冷省网线,总之省钱是第一位的(用高级词儿就是 绿色环保!技术方面从实现方案来看,目前大致可分为三类:操作系统圜以化OS-Level在操作系统中模拟出个个跑应用程序的容器,所有虚拟机共享内核空间,性能最好,耗费 资源最少,一? CPU 号称可最多模拟500个 VPS(Virtual Private Server)或 VE(Virtual Environment).缺点是操作系

18、统唯一,如底层操作系统跑的Windows , VPS/VE就都得跑 Windows，代表是Parallels公司(以前叫SWsoft)的Virtuozzo(商用产品)和OpenVZ (开源项目I Cisco的Nexus 7000猜测也是采用这种方案运行的VDC技术,但不太清楚 为什么会有最多4个VDC的数量限制,也许是基于当前应用场景进行规格控制的种商业 手段.主机虚拟化Hosted先说下Hypervisor或叫做Virtual Machine Monitor ( VMM ),它是管理虚拟机VM的软 件平台。在主机虚拟化中,Hypervisor就是跑在基础操作系统上的应用软件,与OS-Leve

19、l 中VE的主要区别在于:Hypervisor构建出一整套虚拟硬件平台(CPU/Memory/Storage/Adapter),上面需要你 再去安装新的操作系统和需要的应用软件,这样底层和上层的OS就可以完全无关化,诸如 Windows上跑Linux一点儿问题没有;VE则可以理解为盗用了底层基础操作系统的资源去欺骗装在VE上的应用程序,每新创建 出个VE(其操作系统都是已经安装好了的,和底层操作系统完全样,所以VE檄VM (包括主机虚拟化和后面的裸金属虚拟化)运行在更高的层次上,相对消耗资源也少很多. 主机虚拟化中VM的应用程序调用硬件资源时需要经过:VM内核Hypervisor-主机内 核,

20、导致性能是三种虚拟化技术中最差的。主机虚拟化技术代表是VMware Server( GSX Workstation 和 Microsoft Virtual PC、Virtual Server 等。裸金属虚拟化Bare-metal裸金属虚拟化中Hypervisor直接管理调用硬件资源,不需要底层操作系统,也可以理解为 Hypervisor被做成了一个很薄的操作系统。这种方案的性能处于主机虚拟化与操作系统虚 拟化之间。代表是 VMware ESX Server, Citrix XenServer 和 Microso代 Hyper-V。HostedBare-Metal上图描述了三种虚拟化方案的形态区

21、别。当前分散云数据中心服务器虚拟化使用的主要是Bare-Metal方案。分散云给数据中心网络带来了新的挑战,虚拟机之间的数据通信管理需求促使了一系列网络新技术的发展。在OS-Level与Hosted方案中,虚拟机都是架设于操 作系统之上的,因此VM/E之间的通信主要由同样运行于基础操作系统之上的网络交换应 用程序来完成。而在最主流的Bare-Meta!结构中,由于Hypervisoi薄操作系统的引入, 性能、管理、安全和可靠性等多维度的考虑,造成VM间网络通信管理发展出不同的技术 道路（EVB与BPE ）,后文会对这些技术方向加以详述。VMware ESX与Xen/Hyper-V的Bare-M

22、etal方案实现结构有所不同,简单如下图所示。分散云除了给网络带来上述的VM通信问题,同样由于其对服务器硬件能力的极端榨取, 造成网络中的流量压力增大,与集中云样存在着带宽扩展的需求。原本一台服务器一个操 作系统跑个应用只需要10M流量带宽就够了,现在装了 10个VM跑10个应用,带宽可能 就需要100M 了。大型机与小型机的一虚多技术早在30年前IBM就做出来了,现在RISC平台上已经相当完 善了,相比较而言X86架构的虚拟化处于起步阶段,但X86架构由于性价比更高成为了 分散云计算的首选。X86架构最早期是纯软件层面的Hypervisor提供虚拟化服务,缺陷很多,性能也不够,直 到2006

23、年Inte!推出了实现硬件辅助虚拟化的VT技术CPU产品后开始迅猛发展（AMD 也跟着出了 VM技术!硬件辅助虚拟化技术主要包括CPU/Chipset/Network Adapter 等几个方面,和网络技术紧密相关的就是网卡虚拟化了,后文会对如SR-IOV等网卡虚拟化 技术应用进行更具体分析。随着2007年Intel VT FlexMigration技术的推出,虚拟机迁移 成为可能,2009年!ntel支持异构CPU间动态迁移再次向前迈进。vMotion这里再多唠叨几句vMotion技术。vMotion是VMware公司提出的虚拟机动态迁移技术 名称（XEN也有相应的XENMotion技术）,

24、由于此名称被喊得最早,范围最广,认知度最 高,因此下文提到虚拟机迁移技术时大都会使用vMotion来代称。先要明确vMotion是项资源管理技术,不是高可靠性技术,如果你的某台服务器或VM 突然宕机了,vMotion是无助于应用访问进行故障切换和快速恢复的。vMotion是将一个 正常的处于服务提供中的VM从一台物理服务器搬家到另一台物理服务器的技术,vMotion 的目的是尽可能方便的为服务管理人员提供资源调度转移手段,当物理服务器需要更换配件 关机重启啦,当数据中心需要扩容重新安排资源啦,这种时候vMotion就会有用武之地了。 设想一下没有vMotion上述迁移工作是怎么完成的,首先需要

25、将原始物理服务器上的VM 关机,再将VM文件拷贝到新的物理服务器上,最后将VM启动,整个过程VM对限供 的服务中断会达到几分钟甚至几小时的级别。而且需要来回操作两台物理服务器上的VM, 对管理人员来说也很忙叨。使用vMotion后,两台物理服务器使用共享存储来保存VM文件,这样就节省了上述步骤 2中的时间,vMotion只需在两台物理服务器间传递当前的服务状态信息,包括内存和TCP 等上层连接表项,状态同步的拷贝时间相对较短，而且同步时原始VM还可以提供服务使 其不会中断。同步时间跟VM当前负载情况及迁移网络带宽有关，负载大了或带宽较低使 同步时间较长时,有可能会导致vMotion出现概率性失

26、败。当状态同步完成后，原始物理 服务器上的VM会关闭,而新服务器上的VM激活（系统已经在状态同步前启动完毕,始 终处于等待状态）,此时会有个较短的业务中断时间,可以达到秒级。再者vMotion是通过 VMware的vCenter管理平台一键化完成的,管理人员处理起来轻松了许多。这里要注意vMotion也一定会出现业务中断,只是时间长短区别,不要轻易被一些宣传所 忽悠。想想原理,不论怎么同步状态,只要始终有新建发生,在同步过程中原始服务器上新 建立的客户连接,新服务器上都是没有的,切换后这部分连接势必被断开重建,零丢包只能 是理想值。VMware也同样建议将vMotion动作安排在业务量最少的时

27、候进行。vMotion什么场景适用呢?首先肯定得是一虚多的VM应用场景,然后是对外业务中断恢 复的可靠性要求极高,一般都是7*24小时不间断应用服务用得上,最后是计算节点规模 始终在不断增长,资源调度频繁,管理维护工作量大的数据中心。另外共享存储这个强制要求会给数据中心带来了整体部署上的限制,尤其是下面提到的跨数 据中心站点vMotion时,跨站点共享存储的问题解决起来是很麻烦的,由于这部分内容和 网络关系不大,属于存储厂商的地盘,对跨站点共享存储技术有兴趣的读者可以参考 EMC/IBM等厂商的资料看看,本文就不过多介绍了。vMotion的出现推动了数据中心站点间大二层互联和多站点动态选路的网

28、络需求,从而导 致OTV和USP等一系列新网络技术的出现。2.3 云计算小结通过前面的描述,希望大家能对云计算有个较为清晰的概念。云计算还有一大块内容是平台 管理资源调度方面（目前很多厂家吆喝的云计算都是云平台1这部分主要针对客户如何更 便捷的创建与获取虚拟化服务资源，实际过程就是用户向平台管理软件提出服务请求，管理 平台通过应用程序接口 API （ Application Program Interface ）将请求转化为指令配置下 发给服务器、网络、存储和操作系统、数据库等,自动生成服务资源。需要网络做的就是设 备能够识别管理平台下发的配置,从技术创新的角度讲,没有啥新鲜东西,就不多说了。

29、当 前的云平台多以IaaS/PaaS为主,能做到提供SaaS的极少。但在今后看来,SaaS将会成 为云服务租用主流,中小企业和个人可以节省出来!T建设和维护的费用,更专注于自身的 业务发展。总结一下云计算给数据中心网络带来的主要变化:1、更高的带宽和更低的延迟2、服务器节点（VM ）规模的增加3、VM间通信管理4、跨数据中心站点间的二层互联以承载vMotion题外再多说两句,计算虚拟化中一虚多与多虚结合使用是王道。但目前云计算服务提供 商能够提供的只是先!各物理服务器一虚多成多台VM ,再通过LB/集群计算等技术将这些 VM对外多虚成一个可用的资源提供服务。个人感觉,如果能做到先将一堆物理务器

30、虚 拟成一台几万个核Super Computer,用户再根据自己的需要几个几十个核的自取资源, 这样更有云计算的样子，Super Computer就是那朵云。当然计算虚拟化的时候不光是 核的调配，还要包括IO/Memory等一起进行调度，这里只是简单举例。3,数据中心数据中心的产生有多早?从人类开始将信息记录到介质上传递开始就有了数据中心,那个记 载信息的介质（石头或树皮）就是数据中心，不过那时的网络是靠手手相传而已。如果更甚 些，可以理解人类产生语言开始，知识最多的人（酋长/祭祀）就是数据中心,相传 就相当于现如今的网络传输。有人该说,夸张了哈,写作手法而已,只是想突出一下数据中 心的重要性

31、。当计算机网络连接到Server的那一刻起,整个世界的网络就从网状变成了树状,一个个数 据中心就是网络世界的根。3.1 Client 与 Server在所有的数据通信会话中,只有两个永恒的角色,Client与Server,为了下文叙述简便, 作者把数据中心内部的终端统一称之为Server,数据中心外部的为Client这样网络间的 流量通信就只剩下Client-Server ( CS )与Server-Server ( SS )两种了.其实更准确说还 是只有CS 种,SS通信也是有个发起方和响应方的。QQ/MSN等即时通信软件的流量模 型实际可理解为CSC难有P2P对CS结构有所颠覆,但不管怎么

32、处理也必定会存在Server 角色进行最初的调度。所有数据中心需要处理的业务就是CS和SS两种,CS肯定是基于IP进行L3转发的了,SS 则分为基于IP的L3和基于MAC的L2丽裨专发方式。基于IP的SS通信主要是不同业务间 的数据调用,如WEB/APP服务器去调用DB服务器上的数据,再如有个员离职,职管 理系统会同步通知薪酬管理、考勤管理、绩效管理等一系列系统进行删除信息的相关操作。 基于MAC的SS通信则是同一类服务器间的数据同步计算,比如使用WEB集群分流用户 访问时,需要对修改或增删的罐逬行集群同步,再比如多虚一中集群起计算任务时协调 者和执行者之间的大量通信进行任务调度。可以看出云计

33、算数据中心给网络带来的挑战主要是基于MAC的二层(0SI模型)SS通信. 在一虚多技术影响下,Server的概念已经扩展到以单台VM为基础单元,因此可以引出下 面这个图,看看新网络技术是如何划分的。Networkl : VM到VM之间的SS二层互联网络Network2 : DC站点内部SS二层互联网络Networks :跨DC站点间的SS二层互联网络Network4 : DC到Client之间的CS三层互联网络后文的技术章节就会针对这些部分进行展开,详细说下都有哪些技术分别对应在这四段网络 中,这些技术的特点是什么。3.2 层次化与扁平化数据中心的网络结构取决于应用计算模型,计算模型主要分为层

34、次化与扁平化两种结构。层 次化结构如下图所示，典型的应用如WEB-APP-DB、搜索引擎或高性能计算（地震、科研） 等。特点是客户请求计算结果必须逐层访问,返回数据也要逐层原路返回。1 :irnl hr ntOutside Network Layer 注意,上面说的是计算模型,和网络模型并不是对应,采用层次化结构计算模型样可 以进行扁平化组网,如下图所示。InterfaceLayerDateLayer 1Dat(L4/bitsCN.com计算模型扁平化结构如下图所示,特点是数据层服务器会将结果直接返回给客户,不需要再 由接口层服务器进行处理,也有管这种模型叫做三角传输的典型的应用如一些!nte

35、rnet 网站服务采用的LB结构,LB服务器就是只做调度,WEB服务器会直接将请求结果返回给 用户。(J-ent( Lent( hentNetwork LayerServerServerServerServerk -nterface Layer bitsCN.comData Layerc Ih-HNetwork layerSrrvrfServerServerServerbit熟念第8 LayerData Layer从网络角度讲,扁平化相比较层次化结构最大的好处是可以减少服务器的网卡接口数量（省 钱），然而缺点是没有清晰的层次，部署维护的复杂度就会相应提升。总体来说，当前数据 中心实际组网建设中

36、，这两种方式谁都没占据到绝对优势，上哪种结构完全看规划者的考量 重点是在哪个方面。前面说过,云计算主要分为多虚一与一虚多两种虚拟化结构。一虚多对传统计算模型没有太 大影响，只是将其服务器从物理机到虚拟机数量规模扩大了 N倍，网络规模也随之进行扩 大。而多虚一中，协调者角色对应了接口层服务器,执行者角色则对应数据层服务器,由于 此时大量的通信交互是在不同执行者之间或执行者与协调者之间,需要重点关注的大规模网 络就由原来的接口层服务器之前，转移到了接口层服务器与数据层服务器之间。3.3 三层结构与两层结构在以往的数据中心网络建设时，关注的重点都是指接口层服务器前的网络，传统的三层网络 结构如下图所

37、示。其中的汇聚层作为服务器网关,可以增加防火墙、负载均衡和应用加速等 应用优化设备。CoreSwitchCore LayerAggregationLayerAccess Layer但在云计算数据中心里面Ethernet网络规模扩大,流量带宽需求增加,因此不会在网络中 间位置再插入安全和优化设备了,转发性能太低,上去就是瓶颈,汇聚层的位置也就可有可 无了。再加上带宽收敛比的问题,短期内大型云计算数据中心网络里面不会出现汇聚层的概 念.以前是百兆接入、千兆汇聚、万&核心,现在服务器接入已经普及千兆向着万兆迈进了, 除非在框式交换机上40G/100G接口真的开始大规模部署,还有可能在云计算数据中心里

38、 面再见到超过两层的级联结构网络。现如今的云计算数据中心流行的都是如下图所示的千兆 接入,万兆核心的两层网络结构。CoreLayerCoreSwitchCoreSwitchAccessLayerAccess SwitchAccew SwitchAccen SwitchAccetiSwitch此两层网络结构部署在接口层服务器之前,则一般会将服务器网关部署在Core Switch上,但前提是网络规模不会太大，Core不会太多（2个就差不多了）,否则VRRP/HSRP等多网关冗余协议只能走至（H个活动网关,会导致网络效率很低。还有一种方式是将服务器网关部 署在Access Switch上,Acces

39、s SW与Core SW之间通过OSPF等动态路由协议达到全 互联,使用等价路由达到多Core SW的负载均担.但此方式的缺点是L3路由交互转发效率 较低,部署复杂且占用大量!P地址。在未来的TRILL/SPB等二层Ethernet技术结构中, 可能会出现专门作为网关与外部进行IP层面通信用的边缘交换机（由于出口规模有限,2-4 台足够处理），内部的Core SW只做二层转发,可以大规模部署以满足内部服务器交互的 需求，如下图所示。CoreLayerCor,SwitchAccessLayerAccessSwitchI Access SwitchAccess SwitchI Access Swi

40、tchCoreCoreCoreSwitchSwitchSwitch当遇到多虚高性能计算的模型,则层网络结构会被部署在接口服务器与数据服务器之 间,为二者构建纯二层的大规模交互网络,结构如下图所示。Core LayerAccessLayer3.4 Server 与 Storage前面说的CS/SS网络可以统称为数据中心前端网络,目前和以后基本上都是!P+Ethernet 统天下(IBInfiniband只能吃到高性能计算的小口 !有前端当然就有后端,在数据中 心里面,服务器与存储设备连接的网络部分统称为数据中心后端网络。就目前和短期的未来 来看,这块儿都是FC的天下。简单说两句存储,DAS (

41、Direct Attached Storage )直连存储就是服务器里面直接挂磁盘( NAS ( Network Attached Storage )则是网络中的共享文件服务器,此二者大多与数据中 心级别存储没什么关系。只有SAN ( Storage Area Network )是数据中心、存储领域的霸 主,磁盘阵列会通过FC或TCP/IP网络注册到服务器上模拟成直连的磁盘空间。而目前FC SAN是主流中的主流,基于TCP/IP的IP SAN等都是配太子读书的角色。在服务器到存储的后端网络中,涉及到I。同步问题,高速、低延迟与无丢包是对网络的基 本需求,而Ethernet技术拥有冲突丢包的天然

42、缺陷,FC的无丢包设计使其领先步,加上 早期Ethernet还挣扎在100M带宽时,FC已经可以轻松达到2G,所以在后端网络中从开 始到现在都是FC独占鳌头。但是从发展的眼光看,Ethernet目前已经向着40G/100G迈 进,而FC的演进并不理想，无论是BASE10的10/20/40G路线(主要用在FC交换机之间, 目前基本已经被淘汰)还是BASE2的2/4/8/16/32G路线(当前主流FC应用)都已经落后, 加上各种以太网零丢包技术(CEE/DCE/DCB )的出现,以后鹿死谁手还真不好说。在目前阶段为了兼容数据中心已有的主流FC网络和存储设备在基于iSCSI技术的IP SAN 技术没

43、能开花结果的情况下，众多Ethernet网络厂商又推出了 FCoE来蚕食服务器到存储 这块蛋糕。下文技术章节会专门介绍FCoE的内容。先简单说下,FCoE没有惦着像IP SAN那样一下子完全取代FC去承载后端网络,而是走 前后端网络融合,逐步蚕食的路线,是网络厂商们将数据中心的核心由服务器向网络设备转 移的重要武器。如下图,就是看谁做太阳,谁做星星。相比较!P SAN的壮烈牺牲,FCoE 采用了一条更为迂回的兼容道路,目前已经出现了支持FCoE的存储设备,也许Ethernet 完全替代FC的时代真的能够到来。iP/Ether net NetworkbitsC.SOT.onal IP SANFC

44、oEClientSwrtc hNetworkFC NetworkIP/tthernetNetworkiP/EthefnetPietwork如果FCoE能成功（虽然短期内交换机、服务器和存储的价格对匕不会有太大的变化,但是占据了核心位置,对未来的技术发展就有了更大的话语权,附加值会很高。又如当前的EVB(Edge Virtual Bridging )和 BPE ( Bridging Port Extend )技术结构之争也同样是话语权之争。顺便提,当项完全不能向前兼容的全新技术出现时,除非是有相当于Y国家的力量去 推动普及,而且原理简单到8-80岁都一听就明白,否则注定会夭折,与技术本身优劣无太

45、大关系。老话说得好,一口吃不成胖子。3.5 数据中心多站点 这是个有钱人的话题,且符合2-8原则,能够建得起多个数据中心站点的在所有数据中心项 目中数量也许只能占到20%,但他们占的市场份额肯定能达到80%。建多个数据中心站点主要有两个目的,一是扩容,二是灾备。扩容首先说扩容,个数据中心的服务器容量不是无限的,建设数据中心时需要考虑的主要因素 是空间、电、制冷和互联。数据中心购买设备场地建设只是占总体耗费的一部分,使用过 程中的耗能维护开销同样巨大,以前就闹过建得起用不起的笑话.当然现在建设时要规范得 多,考虑也会更多,往往做预算时都要考虑到10年甚至以上的应用损耗。再讲个故事,以前曾有某大型

46、ISP打算找个雪山峡谷啥的建数据中心,荒郊野外空间本来就 大,融雪制冷，水力发电，听上去一切都很美，但是就忘了一件事，互联。光纤从哪里拉过 去,那么远的距离中间怎么维护，至少从目前阶段来说这个问题无解。也许等到高速通信发 展到可以使用类似锹星的无线技术搞定时,数据中心就真的都会建到渺无人烟的地方吧,现 在还只能在城市周边徘徊。貌似听说过国外有建得比较偏远的大型数据中心，但个人觉得应 该还是人家通信行业发达,光纤资源丰富,四处都能接入。但至少目前国内的运营商们不见 得会支持，大城市周边搞搞就算了,远了没人会陪你5t有些扯远，回到正题。现在国内已经有超过10k台物理服务器在个数据中心站点的项目了

47、, 再多我还没有听说过。只有几百上千的物理服务器就敢喊搞云计算是需要一定勇气的,既然 是云，规模就应永无止境。所以建多个数据中心站点来扩容就成了必然之举。这时就可能遇 到Cluster集群计算任务被分配在多个站点的物瓒艮务器或虚拟机来完成的情况,从而提出 了跨多个数据中心站点的Ethernet大二层互联需求。 在扩容时就可以充分利用vMotion等虚拟机迁移技术来逬行新数据中心站点的建设部署I 同样需要站点间的大二层互通。支持IP层的vMotion目前虽然已经出现,但由于技术不够 成熟,限制很多,实用性不强,还是以Ethernet二层迁移技术为主。灾备再说说灾备,最近几年天灾人祸着实不少,数据中心容灾就越来越受