雲計算資料中心是一整套複雜的設施,它不僅僅包括電腦系統和其它與之配套的設備(例如通信和存儲系統),還包含冗餘的資料通信連接、環境控制設備、監控設備以及各種安全裝置。作為雲架構的基礎設施之一,雲計算資料中心的構建至關重要。
傳統的資料中心網路的架構包括四大部分,即核心層、彙聚層、接入層和運營管理層。核心層一般採用雙機冗余的路由設備,對外運行E-BGP或靜態路由式通訊協定,對內運行IGP協定(如OSPF);彙聚層採用雙機冗餘的三層交換機;接入層和運營管理層則採用二/三層交換機。
目前的網路結構有以下缺點,例如網路層次較多、時延大,核心層或網路層網路設備容量會成為發展的瓶頸,同時隨著資料中心規模越來越大,網路結構也成為瓶頸問題。
網路傳輸由於技術成熟度和設備價格成本等因素,傳統資料中心網路一般使用乙太網進行資料的傳輸。然而傳統資料中心網路與互聯網運行環境有極大差別,其特殊的資料轉發需求例如負載均衡或者多路徑傳輸等,必須通過特殊的轉發機制實現。這存在以下問題:一是傳統的資料包轉發設備,例如乙太網交換機,除非進行重新設計否則無法實現這些需求;二是基於軟體的轉發可以通過程式設計很方便的實現不同需求,但是無法以較低成本達到性能要求。
解決方案針對上述問題,提出雲資料中心採取扁平化結構來進行構建。 首先,由於資料中心交換機的容量和性能逐漸優越,核心層的路由轉發和防攻擊的功能完全可被彙聚層的交換機實現,因此從減少時延的角度可採用2層的扁平化架構,將核心層和彙聚層合併。
其次,橫向擴展設備的同時會造成出口設備數量多,導致管理複雜,為了簡化管理和避免STP/MSTP/RSTP等協議造成頻寬利用率不高的問題,可在單純的提高設備性能的基礎上,將臨近的同類網路設備進行集群化以滿足需求。
最後,使用乙太網進行資料傳輸時,由於運行環境的差別導致其轉發機制各不相同,可使用VLAN技術通過軟體的配置而不是對局域網的主機進行物理上的劃分,實現動態靈活地將伺服器群或存放裝置分割成多個邏輯網路,適應不同的傳輸環境。同時採用傳統的STP+VRRP技術部署二層網路時會帶來部署複雜、鏈路利用率低、網路收斂時間慢等諸多問題,因此網路方案的設計需要重點考慮增強二級網路技術(如IRF/VSS、TRILL等)的應用,以解決傳統技術帶來的問題。