傳統數據中心網絡架構

第一章 Clos網絡架構基本概念
第二章 傳統數據中心網絡架構

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文章目錄

• 傳統數據中心網絡架構
• 前言
• 一、傳統數據中心網絡架構基本情況
• • 1.基本概念
  • 2.基本設計原則
• 二、傳統數據中心DCI總體架構
• • 1.通用架構
  • 2.設計原則
  • • ①數據中心分級
    • ②網絡設計原則
  • 三、傳統數據中心內部網絡結構
  • 1.互聯網接入層
  • 2.核心層
  • • ①方式一
    • ②方式二
  • 3.分布層
• 總結

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前言

自從打算介紹Clos網絡架構以來，很多朋友都在發表各自的意見，講的也都很好。但我總在想，在分析云數據中心網絡架構之前，還是要先充分了解一下傳統數據中心。否則，脫離實際去談，可能會存在撿了芝麻丟了西瓜的情況。
因此，結合自己對于運營商數據中心的學習理解，先對傳統模式下數據中心網絡架構究竟是怎么回事作一介紹。

一、傳統數據中心網絡架構基本情況

1.基本概念

數據中心網絡包括數據中心之間的網絡、數據中心內部網絡兩種模式。

數據中心之間網絡
數據中心之間的網絡，也稱之為DCI（DC internet），是指將分布在各地的數據中心，通過網絡化組網方式，組成廣義意義上的數據中心集群。

數據中心內部網絡
數據中心內部網絡，也稱之為數據中心局域網絡，是指將網絡分為互聯網接入層、核心層和分層三個層次，并通過與服務器集群設計、數據中心用戶接入設計、網絡路由設計、IP地址規劃設計等相結合，實現問題、需求的分層治之。

2.基本設計原則

關于網絡的設計原則，網絡上面介紹的很多。因此在這里只簡單列舉知識點，不做展開。
1.可靠性。
2.可管理。
3.可拓展
4.高安全

二、傳統數據中心DCI總體架構

DCI總體架構，取決于我們的數據中心究竟是單點還是多點部署，這些“點”之間究竟是什么樣的運行控制管理模式。此處，假設我們的數據中心分布全國各地，是一體控制、多點協作、共同提供服務的運營模式。

1.通用架構

Site：數據中心，用圓圈大小作為數據中心的等級區分
NAP：網絡接入提供者，相當于是運營商，可以理解為聯接所有用戶和終端設備的服務商
NSP：網絡服務提供者，可以理解為其他的信息服務提供商，例如冬奧會炸紅的咪咕視頻

• 每一個數據中心至少需要有1條鏈路聯結至NAP，建立與互聯網的公共通路，保證不管是哪個運營商的用戶，都盡可能以最優路徑訪問到該數據中心。
• 每一個數據中心至少需要有1條鏈路聯結至NSP，建立專用的通路，保證兩者之間有1條帶寬和服務質量都得到保證的高速鏈路。
• 數據中心之間的網絡聯接，如圖中藍色粗線和黑色細線為例，更多是作為上述兩個聯接的補充。一是當某個數據中心無法建立與NAP、NSP的聯接時，可以借助與其他數據中心的通路；二是當某個數據中心與所聯接的NSP出現通信中斷時，可以接到而行。
  說到這里，可能有人會有疑問，不是應該在數據中心之間建立大帶寬、高可靠的網絡通聯嗎？為什么在這里反倒成為冗余補充？

之所以會是這種設計，還是需要回到傳統數據中心的業務上來。傳統數據中心做什么？就做三件事：

• 雖然遍布全國各地，但都可以看做是一個又一個獨立的實體，對外提供主機托管等業務，可以有各自獨立的動作，進行獨立且互不影響的維護操作。
• 各個數據中心聯合起來，向用戶提供全國性的增值服務，例如異地數據災備鏡像和CDN等業務。
• 通過一個統一的OC（可以是兩地），對遍布全國的數據中心進行統一的協調管理。

在理解了傳統數據中心業務之火，再來看為什么會有藍色粗線和黑色單線的區別。

• 藍色粗線代表數據中心之間建立多條大帶寬鏈路，在滿足數據中心之間的數據交互之外，還可以作為增值資源提供給用戶。例如，某個用戶在A數據中心租用空間，開設了對國內的網站服務。除了自己做內容服務之外，還需要抽取某知名網站（假設部署在另一個省，屬于另一個運營商的數據中心）的內容信息。此時，數據中心可以直接提供更為可靠、高速且廉價的帶寬資源，用戶只需要和數據中心談托管多少設備、需要什么帶寬即可。
• 黑色細線代表數據中心之間僅需構建必要的數據通路。因為按照傳統業務，租用鏈路的錢最好還是花在增加數據中心與NSP、NAP的冗余上更為妥當。

2.設計原則

①數據中心分級

通常將數據中心分為大、中、小三種規模。
其中大型數據中心面向全國用戶提供訪問，中型和小型數據中心面向省內、所在地用戶提供訪問。

②網絡設計原則

• 數據中心之間的網絡聯接
  依托運營商的骨干網絡來實現彼此之間的聯接。也就是各個數據中心通過出口路由器，就近接入運營商的骨干節點，但通過策略設置，使得聯接僅能用于數據中心之間的數據交互，并不作為用戶訪問的入口。

傳統數據中心，彼此之間的數據流量主要是網管、計費等管理數據，以及數據異地災備、CDN等業務數據。- 對于管理數據，特點是周期性頻繁交互，但除系統版本升級等動作外，通常并不會產生長時間占用大量帶寬- 對于CDN等業務數據，特點是首次部署時需同步數據量大，隨后的數據量以增量更新為主。

從以上分析，建設初期，各個數據中心與骨干網絡之間，在鏈路帶寬選擇上，可以參考大數據中心622M、中型數據中心155M、小型數據中心100M。提醒一下，僅做參考。而且需要注意的是，即便要選擇更大的帶寬，也要注意不超過所聯接骨干節點的上聯帶寬。例如，骨干節點對外的聯接為1G，就沒有必要用10G端口去聯接它。

• 數據中心與NSP、NAP的網絡聯接

考慮經濟因素等原因，最初可以只推進幾個大型數據中心與NSP、NAP之間的聯接。例如，依托北上廣等國際、國內互聯網最為主要的出口局、匯聚點，建立數據中心與NSP、NAP的聯接。
對于其他數據中心是否需要建立、何時建立的問題，可以在投入運營后，通過分析用戶訪問行為，視情增加。
采用這種模式的原因在于：

- 在數據中心規劃設計階段，對于網絡的需求往往并不明確。- 雖然可以通過預估和分析即將提供的服務等方式，對用戶訪問群體、地域、頻度等做出預估，但這往往會帶來需求過大、過泛等問題。

而且，在建設初期適當控制網絡帶寬方面的投入，將經費一定程度上投入到運營方面，也是一個不錯的選擇。

三、傳統數據中心內部網絡結構

傳統數據中心，出于控制泛洪、隔離故障、簡化管理等目的，通常會采取將內部網絡劃分為多個不同層次的方法。

先放上一張關于傳統數據中心內部網絡的經典拓撲圖。對于從事計算機網絡專業的人而言，這張圖并不陌生。如果對于拓撲再適度抽象，就會是如下的三層結構。

1.互聯網接入層

互聯網接入層提供數據中心與國際互聯網、其他數據中心的聯接。

• 在路由協議上，通常采用eBGP與外界聯接
• 對下采用IGP協議聯接

2.核心層

是數據中心內部各個網絡之間的統一數據交換中心。交換機之間，通常采用堆疊方式
通常可以采用兩種方式：

①方式一

• 對上采用IGP協議聯接
• 對下通常采用LACP鏈路聚合方式，實現更加可靠的冗余備份
• 存在二層環路的風險。但由于STP的天生缺陷，最初采用STP的較多，后期大多通過細化配置，停用STP。

②方式二

• 對上同樣采用IGP協議聯接
• 對下也采用IGP協議，利用IGP的ECMP實現鏈路冗余備份

3.分布層

分布層的主要任務就是，從位于不同網段的服務器收集數據并發送至核心層交換機。

• 通常情況下，分布層與機柜內服務器直接聯接。
• 從減少纜線布放復雜度出發，也可以在分布層交換機與服務器之間增加TOR架頂交換機
• 對下接口，可以與bind做結合，實現服務器對上的鏈路冗余備份。

當然，這種三層劃分也并不絕對。對于小型數據中心，完全可以把核心層與分布層合并為同一層設備。
下面再放一張典型的網絡結構圖：

總結

寫文字是一件比較痛苦的事，因為寫著寫著就忘了自己要面對的受眾是誰。
就好像這次，本來是想著寫點稍微有點技術含量的，例如如何控制數據中心與NSP路由等，但為了追求完整，再加上時間關系，又只能簡單描述一些概念。
但是離自己最想說的臉書網絡架構越來越近了，有點期待。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的传统数据中心网络架构基本情况的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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