网络是数据中心的重要组成部分，是数据中心连接大型服务器进行大规模分布式计算的桥梁。网络对于数据中心的重要性不言而喻。随着数据中心流量从传统的“南北向流量”向“东西向流量”转变，对网络带宽和性能提出了很高的挑战，也对虚拟化技术的应用需求提出了更高的要求，这些都要求网络能够使得数据中心网络架构的研究成为技术热点。传统的三层（接入层、汇聚层、核心层）网络架构已经不适合新一代数据中心的发展。本文描述了一些新兴的网络系统。架构技术，让大家了解最前沿的网络架构研究。既然是研究，就会有不同的看法和想法。因此，设计了许多网络架构来解决数据中心网络面临的各种问题。例如：Fat-Tree、VL2、Monsoon、Portland、Helios、c-Through、OSA、Flyway、WDCN等技术，在网络架构设计领域一直是百家争鸣的场面。相信大家对这些名词都比较陌生。本文选取了一些主流的网络架构设计思想，对其进行详细解读，把握网络架构设计理念的趋势。Fat-TreeFat-TreeSwitchingNetworkFat-Tree网络架构非常经典。它是传统的三层网络架构，由边缘、汇聚和核心交换网络组成，形成树形网络拓扑结构。但是，Fat-Tree不同于传统的三层树网络。边缘和汇聚网络分为不同的集群。在一个集群中，每台接入设备和每台汇聚设备相连，形成一个完整的二分图，每个汇聚设备连接到核心网的某一部分设备，这样每个集群连接到任意一个核心设备。Fat-Tree之所以被称为胖树网络，是因为从边缘到核心，越靠近核心网络，网络带宽越高，就像一棵真正的树，树枝到根部越粗，即：从叶子到根，网络带宽不收敛，这是Fat-Tree支持无阻塞网络的基础。为了实现网络带宽的不收敛，胖树网络中的每个节点（根节点除外）需要保证上行带宽和下行带宽相等，每个节点必须提供网络带宽的线速转发能力接入带宽。在转发层面，从边缘到汇聚使用二层网络，核心使用全三层网络进行转发。聚合之间的转发需要核心三层转发。VL2交换网络VL2网络架构的提出是为了提高数据中心的敏捷性，即为任意云计算上层服务和应用分配任意数量和位置的服务器计算和存储资源。VL2通过一个虚拟的二层以太网将网络中的所有服务器连接起来，这样对于云计算的任何上层服务，网络中的所有服务器都可以分配给它，即所有服务器都位于同一个共享池中服务器消除了资源碎片化的问题。这种VL2交换网络拓扑结构特别适用于VLB，因为通过网络顶层的汇聚网络设备间接转发流量，网络可以为任何服从软管模型的流量矩阵提供带宽保证。同时，路由非常简单灵活。使用随机路径到达随机汇聚网络设备，再使用随机路径到达目的接入设备。VL2交换网络中各级设备之间采用10G端口，减少布线开销。随着更高转发速率设备的出现，40G互联逐渐成为主流。在VL2交换网络中，一台接入网设备连接若干台服务器，每台接入设备连接两台汇聚设备。每个汇聚设备与所有核心设备相连，形成一个完整的二分图，保证足够高的网络容量。Helios容器网络Helios网络是一个两层的多根树结构，将所有服务器划分为若干个集群，每个集群中的服务器都连接到接入设备，接入设备也连接到顶层分组网络设备和光网络。设备同时连接，这种拓扑结构保证了服务器之间的通信可以使用分组链路或光纤链路。Helios网络架构的管理程序可以动态配置网络资源，使得大流量的数据流使用光纤链路传输，而小流量的数据流仍然通过分组链路传输，从而实现网络资源的优化利用。.Helios网络适用于容器之间的互联。它结合光开关和电开关的特点，构建光电混合容器间互连结构。Helios网络光纤混合的特性使其需要更少的连接和更低的建设成本。DCellNetworkDCellNetwork是一种网络架构，使用具有多个网络端口的微型网络设备和服务器的递归定义构建。在DCell网络中，服务器通过双向通信链路与其他服务器和若干小型网络设备相连，高层DCell通过低层DCell递归建立。在DCell网络中，当下级网络互联形成上级网络时，下级网络的数量需要等于每个下级网络的服务器数量加1，互联标准为每个低级网络中的服务器数量。网络中的每个服务器都连接到每个其他低级网络中的服务器。DCell网络架构的优点是网络具有良好的可扩展性，在网络设备端口数和递归层次较少的情况下可以容纳数量庞大的服务器。具有多个端口的服务器还可以进行路由选择，使用多路径传输，增加聚合网络容量。它很好地支持多对多的网络传输，但是随之而来的是每台服务器都需要增加一个网络接口。这增加了服务器的开销和扩展网络的复杂性。当然，DCell网络还不够完善，存在底层链路承担更多传输任务的负载不均衡问题。同时，服务器需要配置更多的接口来扩大网络规模。除了上面介绍的四种网络架构，其实还有十几种主流的网络架构理论，比如以网络为中心的网络架构：Monsoon、Jellyfish、OSA、WDCN、ElasticTree、PortLand、SecondNet；以服务器为中心的网络架构：BCube、FiConn、Snowflake、CayleyDC、MDCube等。这些网络架构适用于不同的特定场合，各有特点。数据中心网络架构已成为近年来的研究热点。国际学术界、国际标准组织、网络设备制造商、云计算提供商等都非常重视数据中心网络架构的研究。这些都促使了如此多的网络架构理论的出现，可以预见，未来几年数据中心网络架构的研究仍将是重点。
