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数据中心扁平化设计应用趋势讨论

传统数据中心一般采用二层+三层组网架构,POD内采用二层组网,POD间通过三层网络进行互联。VM只能在一个POD内进行迁移,如果需要跨二层区域迁移,需要更改VM的IP地址,如果没有负载均衡器LoadBalance屏蔽等手段,应用会中断。在云计算时代,为提升大量闲置服务器的资源利用率,计算虚拟化技术已经逐步在IDC进行应用。IDC运营商为了更充分的利用数据中心资源,VM需要更大的迁移范围,可以通过TRILL构建的大二层网络来实现。

为保证业务正常开展,需要支持网络数据的无阻塞、低延迟转发,网络组网支持扁平化胖树组网拓扑,对于交换机之间多条数据转发路径能够充分利用。传统二层组网情况下,需要借助xSTP进行破环,防止二层环路风暴,N条链路只有一条可以转发,带宽利用率低,已经满足不了云计算时代下数据中心网络的要求。

网络迁移的过程并不是一蹴而就的,特别是在金融类网络中,要保证业务不中断的运行,网络是需要分步切割的。在Cloud银行的迁移案例中,就经历了以下四个阶段:

第一阶段:在DCA的核心层和汇聚层都部署SPB网络,在DCB中也部署SPB。在这个阶段中,IS-IS 和 SPB 核心路由配置好以后,需要先运行一段时间,在一定时间的稳定运行情况下,把L2 VLAN 迁移至L2VSN’s中,其中L2VSN’s是为测试而创建的虚拟业务网络,这次迁移为第二阶段的生产迁移做好准备;

第二阶段:DCA和DCB两个数据中心业务产生,生产用 VLAN 将被迁移到SPB网络,产生 L2VSN;

第三阶段:SPB 部署在MDC的核心层和汇聚层上。与第一阶段类似,IS-IS 和 SPB 核心路由配置好以后,需要先运行一段时间,在一定时间的稳定运行情况下,把L2 VLAN 迁移至L2VSN’s中,其中L2VSN’s是为测试而创建的,这次迁移为第四阶段的生产迁移做好准备;

第四阶段:创建MDC到DCA的L2VSN ,生产用 VLAN 将被迁移到SPB网络,产生 L2VSN。

在整个迁移过程中,VSN (虚拟业务网络)是一个非常重要的概念。这是在SPB已经构建完成基础上来实现的。事实上,虚拟服务(无论是L2还是 L3 VSNs)只需要在SPB骨干的的边界配置,而无需在核心 SPB节点配置。从而提供了一个极具可靠性的运营级体系架构,因为在添加新业务的时候核心节点从来不需涉及。创建一个 L2VSN 非常简单,仅仅把一个I-SID(骨干网上的一个服务事例标识号)和一个边界VLAN关联即可;创建一个 L3VSN 也并不复杂,只需要把一个I-SID和一个VRF关联,在新产生的L3VSN配置相关的IS-IS IP 路由重发布。

经过四步骤迁移之后的网络,灾难备份也从DCA迁移到DCB,新的交换机将会部署在DCB区域,同时被设置成“交换集群”,提供Active-Active架构。在DCB的交换集群会利用DWDM服务连接回DCA和MDC。改造之后的网络架构如图:

Trill网络中每台设备都以自身节点作为源节点,基于最短路径算法计算到达其他所有节点的最短路径,如果存在多条等价链路,在生成单播路由表项时候能够形成负载分担。对于数据中心胖树组网等存在多路径转发时候,能够充分利用网络带宽。相比通过xSTP进行破环的传统二层网络,TRILL相当于是数据转发的”多车道”,传统二层网络只是”单车道”。

由于TRILL网络中数据报文转发可以实现ECMP和最短路径,因此采用TRILL组网方式可以极大提高数据中心数据转发效率,提高数据中心网络吞吐量。另外,每个地点需要传递3层可达性信息到网络中的其他站点。最佳做法往往是动态路由,最好是路由的配置尽可能在目前这种网络需要大改动的情况下少改动。使得第三个地点数据中心B(DCB)相对于最初的主数据中心(MDC)地点和数据中心A(DCA)地点的网络而言,能够把数据中心的网络DCA迁移到DCB。整个SPB交换结构有两个OSPF 路由的VLAN, 配置用于连接MDC和DCB,每个VLAN在每个数据中心核心节点上均配置IP地址,以及打开交换集群功能。即使是在未来的网络扩容中,也可以只是在边缘位置调整,而不必再改变网络核心的设置。SPB 核心功能包含了IS-IS路由、SPB全局设置和连接故障检查。

在SPB核心上,只需要两个骨干VLAN,使得IS-IS在有多条等价路径存在的时候,能够计算出等价树,从而把多个VSN的流量进行负载均衡。这就不得不解释一下IS-IS 协议,IS-IS 协议工作在网络2层,不需要在链路上配置IP地址,用二层的地址即可构成相邻关系,这种相邻关系与OSPF非常类似。在SPB交换机之间,只需要一个 IS-IS连接。由于原有设备节点已经启用交换集群功能,交换集群内部互联的链路汇聚中继以及交换集群之间(核心到汇聚,核心到核心)的链路将启用SPB 和IS-IS。连接故障检查和衔接性检查是为了提供快速故障探测。

在网络迁移的过程中,VSN的使用也同样是一个重点,二层迁移和三层迁移都较过去的迁移方式更为简单,仅以二层迁移为例,三层迁移类似。VLAN 从CLOUD银行DCA延伸到DCB,IP路由则由ERS 8600 SPB等标准L2 VSN节点之外的设备实现,在这个场景里,ERS 8600的相关VLAN没有IP地址和路由的相关设置。与两年之前大二层技术的火热讨论相比,现在谈及SPB、TRILL似乎冷淡了许多,真正使用这些来构建大二层网络的数据中心案例也并不太多。大二层技术当初出现需要解决的问题似乎也有了新的方式解决,利用VXLAN、NVGRE等一些网络虚拟化技术看起来是比较轻量级的解决方案。

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