時(shí)間：2015-06-28 00:00:00 來源：IT貓撲網(wǎng) 作者：網(wǎng)管聯(lián)盟 我要評(píng)論(0)
萬兆以太網(wǎng)、虛擬化和統(tǒng)一交換架構(gòu)的出現(xiàn)促使數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)出現(xiàn)了重大變化：三層交換架構(gòu)變成了兩層交換架構(gòu)。
萬兆以太網(wǎng)交換所具有的高性能無阻塞吞吐讓用戶能夠?qū)⒎?wù)器機(jī)柜和架頂式交換機(jī)直接與核心網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，回避了對(duì)匯聚層的需求。與此同時(shí)，由于消除了應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)之間在硬件上的互相影響，服務(wù)器的虛擬化使得更少的服務(wù)器可以裝載更多的應(yīng)用程序，將更多的應(yīng)用程序裝載在更少的服務(wù)器硬件上需要高性能的網(wǎng)絡(luò)。
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此外，向在以太網(wǎng)內(nèi)整合存儲(chǔ)協(xié)議的統(tǒng)一架構(gòu)的轉(zhuǎn)變過程也需要非常低的延時(shí)、無損架構(gòu)，這些讓其轉(zhuǎn)向了兩層解決方案。業(yè)內(nèi)專家指出，存儲(chǔ)信息不能忍受包括了一個(gè)融合交換層在內(nèi)的三層架構(gòu)所產(chǎn)生的緩沖和額外的交換機(jī)跳路延時(shí)。
?結(jié)構(gòu)圖
圖注：虛擬化、并不昂貴的萬兆位連接、統(tǒng)一以太網(wǎng)交換架構(gòu)促進(jìn)了Layer3數(shù)據(jù)中心交換架構(gòu)向更為簡(jiǎn)潔的Layer2兩層架構(gòu)轉(zhuǎn)移。Layer2兩層架構(gòu)在訪問層中包含了匯聚層。倡議者稱兩層架構(gòu)將降低成本、簡(jiǎn)化管理、提高操作效率。
這些需求促使廠商在市場(chǎng)上推出了全新的高性能、低延時(shí)、無阻塞萬兆以太網(wǎng)。當(dāng)IEEE在2010年年中獲得批準(zhǔn)后，萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)很快就會(huì)升級(jí)至四萬兆和十萬兆以太網(wǎng)交換機(jī)。
Layland 咨詢公司IT用戶和廠商咨詢師Robin Layland稱："在今后幾年，老式交換機(jī)需要被速度更快，更靈活的交換機(jī)所替代。目前，除了速度還需要低延時(shí)、放棄生成樹以及支持新存儲(chǔ)協(xié)議。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)必須向統(tǒng)一交換架構(gòu)演進(jìn)。"
由訪問、融合和核心交換機(jī)組成的三層架構(gòu)在過去十年里在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中十分常見。桌面、打印機(jī)、服務(wù)器和局域網(wǎng)附屬設(shè)備都被連接以訪問交換機(jī)，然后被匯聚在匯聚層交換機(jī)以管理流量和建筑布線。
匯聚層交換機(jī)再與提供路由、大范圍網(wǎng)絡(luò)服務(wù)連通、程序分段和擁塞管理的核心路由器/交換機(jī)連接。三層架構(gòu)通常都會(huì)使用一部由思科生產(chǎn)的大型組件，這在企業(yè)和數(shù)據(jù)中心交換中為公司帶來了優(yōu)勢(shì)，特別是已有十年之久的Catalyst 6500交換機(jī)。
思科表示三層架構(gòu)解決方案適用于程序分段和測(cè)量。不過，他們也支持兩層架構(gòu)，并且認(rèn)為客戶應(yīng)當(dāng)需要這種架構(gòu)。
思科高級(jí)產(chǎn)品管理總監(jiān)Thomas Scheibe稱："我們提供這兩種架構(gòu)。至于要選擇何種架構(gòu)要取決于客戶想在網(wǎng)絡(luò)中取得何種效果。每一個(gè)層都會(huì)增加兩個(gè)跳數(shù)，這將導(dǎo)致延時(shí)。在另一方面，這要取決于你的區(qū)域規(guī)模和匯聚層內(nèi)的交換機(jī)架構(gòu)大小。如果客戶希望有1000個(gè)匯聚的萬兆以太網(wǎng)端口，那么你需要兩層架構(gòu)設(shè)計(jì)。如果不是這樣，你需要三層架構(gòu)設(shè)計(jì)。"
數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域備受信賴的領(lǐng)先廠商Blade Network Technology同意"在兩層架構(gòu)VS三層架構(gòu)方面，在很大程度上要取決于規(guī)模"這一說法。該公司策略與產(chǎn)品管理副總裁Dan Tuchler稱："在特定的規(guī)模中，你需要增加匯聚層。"
專家指出，三層架構(gòu)中不可避免的延時(shí)并不適用于融合了服務(wù)器虛擬化的新數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算環(huán)境，以及匯聚了局域網(wǎng)和存儲(chǔ)信息的統(tǒng)一交換架構(gòu)。
專為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采購(gòu)商、供應(yīng)商和服務(wù)提供商提供咨詢服務(wù)的咨詢師Nick Lippis指出，諸如存儲(chǔ)連通性、高性能計(jì)算、視頻、極端的Web 2.0容量等應(yīng)用程序都需要獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)性能要求無阻塞、高可靠性、對(duì)于廣播、多點(diǎn)傳送和單點(diǎn)傳送信息類型具有低延時(shí)和零錯(cuò)誤。
Arista Networks 首席執(zhí)行官Jayshree Ullal 稱："新的應(yīng)用程序需要可預(yù)測(cè)的性能和延時(shí)。"目前該公司收購(gòu)了專門面向數(shù)據(jù)中心的低延時(shí)萬兆以太網(wǎng)架頂式交換機(jī)制造商。他稱："由于多數(shù)交換機(jī)用戶比都是10:1，甚至是50:1，因此一直沿用下來的三層架構(gòu)模式無法工作。"這意味著不同的應(yīng)用程序?qū)?zhēng)奪有限的帶寬，這勢(shì)必導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間惡化。
Layland稱，這種過載導(dǎo)致了當(dāng)今的三層數(shù)據(jù)中心架構(gòu)中的延時(shí)，因?yàn)橐粋€(gè)應(yīng)用程序穿越網(wǎng)絡(luò)需要50至100微秒。他指出，云和整合有統(tǒng)一交換架構(gòu)的虛擬數(shù)據(jù)中心需要低于10微秒的延時(shí)。
Layland表示，這種需求消除了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的匯聚層。不過交換機(jī)自身必須少使用數(shù)據(jù)包緩沖和超量開通。
目前多數(shù)交換機(jī)都屬于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，能夠在大緩沖隊(duì)列中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)排到隊(duì)伍前列，那么數(shù)據(jù)將被轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。他稱："其結(jié)果是數(shù)據(jù)要穿越一個(gè)三層架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心要花上80微秒或更長(zhǎng)時(shí)間。"
Layland稱，新數(shù)據(jù)中心需要直通交換以減少或消除在交換機(jī)中的緩沖，而這并不是新概念。直通交換能夠?qū)⒔粨Q機(jī)至交換機(jī)的15至50微秒延時(shí)縮短到2至4微秒。
對(duì)于數(shù)據(jù)中心交換，三層架構(gòu)的另一個(gè)不利因素是服務(wù)器虛擬化。在刀片式或機(jī)架式服務(wù)器中加入虛擬化意味著服務(wù)器自身在網(wǎng)絡(luò)中將扮演接入交換的角色。
在服務(wù)器內(nèi)的虛擬交換機(jī)將替代系統(tǒng)管理程序，在其它一些案例中，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將拓展至使用架構(gòu)擴(kuò)展器的機(jī)架層級(jí)中。Lippis稱，其結(jié)果是接入交換層將被包括在服務(wù)器里。他稱："這種模式將沒有信息流到包括服務(wù)器至服務(wù)器流的第三層。信息可以接入時(shí)被交換或在低于10微秒時(shí)間內(nèi)在核心中交換。"
Voltaire 營(yíng)銷副總裁Asaf Somekh稱，由于在服務(wù)器中增加了與虛擬交換相關(guān)的I/O，因此沒有訪問和核心間進(jìn)行分組交換的空間。Voltaire公司是一家Infiniband架構(gòu)和數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)交換機(jī)制造商。他指出："其中的問題是有太多的層。"
Layland表示，新數(shù)據(jù)中心交換機(jī)的另一個(gè)需要是消除以太網(wǎng)生成樹算法。目前所有的Layer 2交換機(jī)都確定了從一個(gè)端點(diǎn)至另一個(gè)使用生成樹算法的最佳路徑。
Layland稱，只有一條路徑是最佳路徑，只有當(dāng)最佳路徑失敗，才會(huì)使用通過架構(gòu)至目的地的其它路徑。在虛擬數(shù)據(jù)中心中統(tǒng)一架構(gòu)的無損、低延時(shí)需求要求交換機(jī)使用多路徑讓信息到達(dá)目的地。這些交換機(jī)持續(xù)監(jiān)視著潛在的擁塞點(diǎn)和及時(shí)為發(fā)送的數(shù)據(jù)包尋求最快和最佳的路徑。
他指出："自從有了Layer 2網(wǎng)絡(luò)，生成樹工作的很好。但是唯一路徑在非隊(duì)列和非丟棄世界中并不夠理想。"
最后，成本是推動(dòng)兩層架構(gòu)的關(guān)鍵因素。萬兆以太網(wǎng)端口并不昂貴――大約500美元，這個(gè)價(jià)格是千兆以太網(wǎng)端口的兩倍，但是帶寬并是千兆以太網(wǎng)的十倍。虛擬化使得更少的服務(wù)器可以處理更多的程序，因此排除了需要更多服務(wù)器的可能。
Layland稱，統(tǒng)一架構(gòu)意味著一臺(tái)服務(wù)器不需要單獨(dú)的適配器和局域網(wǎng)和存儲(chǔ)信息接口。融合相同的網(wǎng)絡(luò)可以減少服務(wù)器數(shù)量，接口適配器的數(shù)量也僅為原來的一半。通過消除交換的匯聚層，運(yùn)作、支持、維護(hù)和管理并不需要太多的服務(wù)器。
Gartner 分析師Joe Skorupa稱："如果你有帶有充足容量的交換機(jī)，輸入端口和中繼線應(yīng)當(dāng)保持正確的比率。你不需要匯聚層。你所增加的將是復(fù)雜性、成本和額外的熱量，排除故障也將變得更困難。"
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