數據中心的大二層技術詳細介紹

近幾年,幾乎每個廠商都發佈了新一代的數據中心交換機和fabric。數據中心fabricde是為了讓企業在一個高度虛擬化的數據中心或雲中為服務器到服務器流量部署任意到任意連接的大型二層網絡。
大二層首先解決了的是數據中心內部的網絡擴展問題,通過大規模二層網絡和VLAN延伸,實現虛擬機在數據中心內部的大範圍遷移。整個以太網變成了一台無阻塞的巨型交換機,為實現數據中心內部的大二層提供了完整的解決方案。
目前主流廠商思科在Nexus數據中心交換機上有基於TRILL的FabricPath;Brocade的VDX交換機上有基於TRILL的VCS;Avaya將SPB融入它的VENA架構;Juniper提供Qfabric,能將整個網絡壓縮為一層。
那麼這些不同標準,不同廠商的技術通過改變傳統二層網絡的幀結構,擺脫了STP的束縛,獲得了高效性和可擴展性。
1. FabricPath:新增二層幀頭,主要包括三個字段:源SwitchID,目的SwitchID,TTL。其中源/目的SwitchID分別兩個字節,用於在節點間尋址;TTL主要用於防環。
2. TRILL:新增TRILL頭和MAC頭,其中TRILL頭也是源RBridgeID,目的RBridgeID和TTL,這與FabricPath基本上完全一致。MAC頭主要是方便與現有以太網兼容並存。本質上講,TRILL與當前IP報文轉發過程是完全類似的。
3. SPB:與前兩者類似,同樣採用IS-IS構建獨立的控制平面,新增的二層幀頭主要由三部分組成:源MAC,目的MAC和S-VID。其中源/目的MAC 與TRILL、FabricPath中的出入網關完全類似,指代了這個大二層網絡的起點和終點,只不過在SPB網絡中的逐跳轉發由類似於隧道標識的S- VID實現。這也正是SPB使用PBB(一種MAC-in-MAC技術)的核心思想所在。
各個廠商虛擬化數據中心的大二層採用了不同的實現技術,各有特點。客戶在選擇技術方案時是沒有最好的,只有最適合的方案。
華為採用TRILL
TRILL(Transparent Interconnection of Lots of Links)是IETF標準組織制定的一項標準技術,是一種把三層的鏈路狀態路由技術應用於二層流量傳輸的協議。TRILL的封裝在本質上是一種路由封裝,它的尋址發生在網絡層,因此可以將TRILL比對著IP路由來看。
Cisco的Fabricpath
Cisco私有技術Fabricpath和TRILL非常相似的一種技術,TRILL的很多東西都是從Fabric Path那裡copy來的。Cisco除了實現TRILL的功能外還有很多自己的私貨。
Brocade的VCS
Brocade 的Fabric 私有技術VCS的思路和FabricPath 相反,在數據平面上保留了TRILL的封裝,控制平面卻沒有用TRILL。VCS在轉發上是與拓撲無關的,因此只區分端口角色,而對交換機的角色並不做區分。
Avaya的SPB
SPB設計之初是為了解決運營商骨幹PBB網絡中STP收斂太慢、鏈路利用率低下問題。SPB同樣是採用了IS-IS作為其控制平面協議進行拓撲學習計算,而用MAC-in-MAC封裝方式在SPB區域內部進行報文傳輸。所以這個實現和TRILL還是非常相似的。
Juniper的Qfabric
是Juniper提出的技術,將交換機的控制軟件拉到外部的服務器上運行,整個網絡採用集中控制集中管理的方式,並使用了EVPN的雛形協議。在SDN興起之後,Juniper就把數據中心的產品轉移到了Contrail 上。

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