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| 述說數據中心網絡技術簡史 | |
| 發布時間：2018-03-26 09:16:55 點擊：2385 次 | |
數據中心的網絡其實就是一個局域網，有數據和存儲兩大塊：存儲網絡主要是FC技術，現在出現了IP SAN，基于以太網IP轉發的存儲，整體上來講存儲網絡的技術發展并不快，花樣也不多，以至于到現在很少有人討論它。數據是數據中心網絡更大的一塊，主要是以太網網絡協議，翻開RFC，不難發現，以太網的網絡協議和特性實在太多了，這些協議發展其實就是網絡技術的歷史，每一種協議都是在不斷完善中，經過實踐應用，又不斷修繕，當然也有一些協議不適用，早早遭到棄用，很少有人再去更新它，完善它。這里，不是要將網絡技術的發展歷史再重新講一遍，隨便在網路上搜一搜就可以找到一堆的介紹文章，讓你對網絡技術過去這七十年歷史了解清楚。這里，要根據這些年的網絡技術變化，總結出精華來，看到網絡技術發展的本質。 數據中心網絡基本只涉及二三層轉發，有些四到七層的應用主要在安全、負載均衡上面，網絡層面很少，現在也有一些四到七層的網絡設備，絕對是非主流，應用規模很小很小。數據中心網絡經過這么多年的發展，其實用到的技術就是二三層網絡技術。 二層基于MAC地址轉發，VLAN就是廣播域，三層基于IP地址轉發，跨VLAN轉發，二三層都有一些經典的網絡協議，比如STP、VRRP、OSPF等，這些技術一用就是五十年，這期間除了端口帶寬的提升，軟件技術幾乎沒有變化。但是近些年來，數據中心網絡建設規模越來越大，對網絡的要求也越來越高。當網絡規模比較小的時候，這些傳統技術還能頂用，隨著規模的不斷擴大，網絡性能越來越差，尤其是二層環網協議STP，當環路數量超過十個以上時，一旦有拓撲變化，計算和切換的速度都是秒級甚至分鐘級，這對數據中心是無法忍受的。按照新的數據中心標準，要想達到三四級（美國發布的數據中心等級標準一到四級）的標準，全年都不能有中斷，可靠性要達到四個九和五個九，STP的計算收斂速度根本無法滿足，而且STP造成了網絡帶寬的極大浪費。 二層既然容易引發環路，還由于阻塞端口造成帶寬的浪費，要將網絡改造成全三層網絡，從服務器到出口路由器全部是三層轉發，這樣天然避免二層環路問題，而且所有的端口都可以轉發流量，不存在帶寬浪費的情況。現在，在很多互聯網的數據中心還有這種全三層的網絡架構，依然很受歡迎。 當然，整個數據中心網絡全三層轉發，會造成IP地址的浪費，要多用很多網段，內部網絡使用私有地址還好，對外網絡要使用公網地址，要知道IPv4地址多么矜貴，可不能這樣大段的IP地址往下分，在小型網絡中用用還湊合，大型數據中心網絡根本行不通，還是需要二層。于是，基于三層轉發的假二層技術出現了，典型代表就是TRILL技術，TRILL將很多條鏈路透明地組織在一起，讓上層應用感覺這只是一條鏈路。T RILL本質上是一個2.5層技術，使用最短路徑、多路徑等三層路由技術來將多條鏈路組織成為一個大二層網絡，支持VLAN、自配置、多播等二層功能。TRILL既有以太網的易配置特性，又有三層路由的技術優勢，TRILL的推出，雖然解決了兩層協議的多路徑問題，但是破壞了三層協議的多路徑。 同時還增加了應用復雜性，TRILL需要進行復雜處理三層協議、多播、FCoE、阻塞管理等等，這會降低數據中心架構的整體經濟性，所以TRILL的出現并未得到市場熱捧，一直處于一種不溫不火的狀態，偶有數據中心用一用，但沒能成為主流。包括SPB、Qfabric、Fabricpath等都是假二層技術，也是如此未能成為主流。 很快一種虛擬網絡的概念應運而生，就是在一個物理三層網絡的基礎上，再構建一個虛擬網絡，這個虛擬網絡可以是二層也可以是三層，基于物理網絡搭建，但并不受限于物理網路，典型技術代表是VXLAN技術，本質上就是一種封裝技術，在原始報文基礎上再增加一層轉發頭。除了VXLAN，還有NVGRE（Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation） 和STT（Stateless Transport Tunneling Protocol）等技術，都是虛擬網絡技術。VXLAN只需要物理網絡部分能轉發通即可，VXLAN再根據業務需要，實現流量轉發，可以將整個數據中心網絡都虛擬化成一個基于三層物理網絡轉發的二層VXLAN網絡，也可以虛擬化成一個基于二層物理轉發的三層VXLAN網絡，這種技術特別適合于改造網絡，傳統網絡肯定都是二三層物理轉發，VXLAN在不改變物理網絡結構和配置的基礎上，再設計一套虛擬網絡，這對數據中心網絡來講是一場革命。 不過還沒有完，人們已經不滿足于虛擬網絡，還想加強對網絡的控制，于是SDN出現。通過控制器對整個網絡下發轉發流表，指導數據轉發，將網絡設備的轉發和控制分離，集中控制，這種理念要比VXLAN技術還要先進，而且和VXLAN技術還可以相輔相成，SDN技術徹底將網絡改頭換面。 SDN并不是一個具體的技術，不是一個具體協議，而是一個思想、一個框架，OpenFlow協議才是SDN技術實現的依托，控制器通過OpenFlow協議控制所有的網絡設備轉發。不僅在網絡上，SDN技術很快滲透到了存儲、安全甚至整個數據中心，叫軟件定義數據中心。現如今，SDN技術依然在不斷完善著，越來越多的數據中心開始試用，它極大地提升了網絡運維的效率，業務可以快速部署，出現故障可以快速隔離或者修復。 這幾年，隨著數據中心業務量的不斷增長，對網絡技術進行改革的呼聲越來越高，出現了不少的新技術，相信SDN還遠不是盡頭，未來定會有更先進更完善的網絡技術出現，讓我們拭目以待。 來源：中國IDC圈 石家莊服務器托管 石家莊服務器租用 石家莊機柜租用 石家莊機房 |
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