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    传统数据中心
    背景介绍
    建设建议

    云计算、大数据、人工智能等技术的快速发展,对承载数据流量的数据中心网络提出了更高的要求,高吞吐量、高可靠性、低时延、适应服务器虚拟化等都是业务对数据中心网络提出的要求。为了满足业务对网络的要求,越来越多的企业选择构建自己的数据中心或者租用公用云来承载日益增长的业务流量。


    服务器虚拟化技术在数据中心解决方案中得到广泛应用,但服务器在迁移时,为了保证迁移时业务不中断,就要求不仅虚拟机的IP地址不变,而且虚拟机的运行状态也必须保持原状(例如TCP会话状态),所以虚拟机的动态迁移只能在同一个二层域中进行,而不能跨二层域迁移,这也就要数据中心内的二层网络足够大。


    受制于VLAN和STP这两项传统二层网络关键技术的特点制约,传统数据中心网络架构无法满足网络汇聚层面水平拓展,且链路冗余性的实现代价是降低链路效率(运行STP协议会阻塞冗余链路中的一条),广播域大小和数量限制主机与租户数量,网络收敛比及网络资源利用率等指标对于目前数据中心标准来说,也是远远不够的。


    manbetx万博官方下载推出的数据中心网络解决方案就是为了解决以上痛点而产生的。

     

    随着云计算的发展,横向(East-West)流量在数据中心中占据主导地位,涵盖几乎所有的云计算,虚拟化以及大数据。横向网络在纵向设计的网络拓扑中传输数据会带有传输的瓶颈,因为数据经过了许多不必要的节点(如路由和交换机等设备)。主机互访需要通过层层的上行口,带来明显的性能衰减,而三层网络的原始设计更会加剧这种性能衰减,这也就是为什么当前主流的三层网络拓扑结构越来越不能满足数据中心网络需求的原因。


    目前建议的数据中心网络结构一般采用“两层”结构。这里的“二层”是指Spine+Leaf两层设备的扁平化设计,二层架构比多层架构整体上具有更小的收敛比,在性能要求更高的数据中心等环境应考虑为二层扁平化架构设计。

     

    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。只要遍历一定数量的交换机,可以在几乎所有数据中心结构体系中的服务器节点之间传输流量,该架构由多条高带宽的直接路径组成,消除了网络瓶颈带来的潜在传输速度下降,从而实现极高的转发效率和低延迟。


    此外,针对前面提到的服务器虚拟机数量的快速增长与虚拟机迁移这一常态性业务,传统的数据中心网络技术中VLAN隔离技术已无法支撑该业务特性。因此推荐部署Overlay网络。

     

    Overlay网络是建立在已有物理网络上的虚拟网络,具有独立的控制和转发平面,对于连接到Overlay的终端设备(例如服务器)来说,物理网络是透明的,从而可以实现承载网络和业务网络的分离。


    VXLAN是目前获得最广泛支持的Overlay技术,是由IETF定义的NVO3(Network Virtualization over Layer 3)标准技术之一,采用MAC-in-UDP的报文封装模式,原始报文在VXLAN接入点(被称为VTEP)加上VXLAN帧头后再被封装在UDP报头中,并使用承载网络的IP/MAC地址作为外层头进行封装,承载网络只需要按照普通的二三层转发流程进行转发即可。

     

     

    VTEP(VXLAN Tunnel Endpoints,VXLAN隧道端点)

    VXLAN网络的边缘设备,是VXLAN隧道的起点和终点,进行VXLAN报文的封装、解封装等处理。VTEP既可以部署在网络设备上(网络接入交换机),也可以部署在vSwitch上(服务器上的虚拟交换机)。


    VNI(VXLAN Network Identifier,VXLAN 网络标识符)

    VNI是一种类似于VLAN ID的网络标识,用来标识VXLAN二层网络。一个VNI代表一个VXLAN段,不同VXLAN段的虚拟机不能直接二层相互通信。


    VXLAN隧道

    两个VTEP之间建立的逻辑隧道,用于传输VXLAN报文。业务报文在进入VXLAN隧道式进行VXLAN、UDP、IP头封装,然后通过三层转发透明地将报文转发给远端VTEP,远端VTEP对报文进行解封装处理。


    VXLAN不仅可以支持单数据中心内数通需求,还可以实现多数据中心之间大二层环境的搭建。

    通过BGP EVPN在两个数据中心内部各建立一段VXLAN隧道,数据中心之间再建立一段VXLAN隧道,可以实现数据中心互联。如图,分别在数据中心A、数据中心B内配置BGP EVPN协议创建分布式网关VXLAN隧道,实现各数据中心内部VM之间的通信。Leaf2和Leaf3是数据中心内连接骨干网的边缘设备,通过在Leaf2和Leaf3上配置BGP EVPN协议创建VXLAN隧道,将从一侧数据中心收到的VXLAN报文先解封装、然后再重新封装后发送到另一侧数据中心,实现对跨数据中心的报文端到端的VXLAN报文承载,保证跨数据中心VM之间的通信。