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云计算数据中心建设网络解决方案

云计算数据中心是一整套复杂的设施,它不仅仅包括计算机系统和其它与之配套的设备(例如通信和存储系统),还包含冗余的数据通信连接、环境控制设备、监控设备以及各种安全装置。作为云架构的基础设施之一,云计算数据中心的构建至关重要。

传统的数据中心网络的架构包括四大部分,即核心层、汇聚层、接入层和运营管理层。核心层一般采用双机冗余的路由设备,对外运行E-BGP或静态路由协议,对内运行IGP协议(如OSPF);汇聚层采用双机冗余的三层交换机;接入层和运营管理层则采用二/三层交换机。

目前的网络结构有以下缺点,例如网络层次较多、时延大,核心层或网络层网络设备容量会成为发展的瓶颈,同时随着数据中心规模越来越大,网络结构也成为瓶颈问题。

网络传输由于技术成熟度和设备价格成本等因素,传统数据中心网络一般使用以太网进行数据的传输。然而传统数据中心网络与互联网运行环境有极大差别,其特殊的数据转发需求例如负载均衡或者多路径传输等,必须通过特殊的转发机制实现。这存在以下问题:一是传统的数据包转发设备,例如以太网交换机,除非进行重新设计否则无法实现这些需求;二是基于软件的转发可以通过编程很方便的实现不同需求,但是无法以较低成本达到性能要求。

解决方案针对上述问题,提出云数据中心采取扁平化结构来进行构建。 首先,由于数据中心交换机的容量和性能逐渐优越,核心层的路由转发和防攻击的功能完全可被汇聚层的交换机实现,因此从减少时延的角度可采用2层的扁平化架构,将核心层和汇聚层合并。

其次,横向扩展设备的同时会造成出口设备数量多,导致管理复杂,为了简化管理和避免STP/MSTP/RSTP等协议造成带宽利用率不高的问题,可在单纯的提高设备性能的基础上,将临近的同类网络设备进行集群化以满足需求。

最后,使用以太网进行数据传输时,由于运行环境的差别导致其转发机制各不相同,可使用VLAN技术通过软件的配置而不是对局域网的主机进行物理上的划分,实现动态灵活地将服务器群或存储设备分割成多个逻辑网络,适应不同的传输环境。同时采用传统的STP+VRRP技术部署二层网络时会带来部署复杂、链路利用率低、网络收敛时间慢等诸多问题,因此网络方案的设计需要重点考虑增强二级网络技术(如IRF/VSS、TRILL等)的应用,以解决传统技术带来的问题。

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