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网络专家反思数据中心网络

时间:2023-03-22 10:09:45 科技观察

几十年来,传统的核心/汇聚/接入网络架构一直是企业数据中心的主流架构。“定义”,数据中心网络一直抗拒变化,从而成为数据中心自动化和弹性扩展的瓶颈。那么,数据中心网络如何才能像计算和存储一样灵活、自适应呢?BigSwitch的联合创始人KyleFarster和Facebook的网络工程师PetrLapukhov一致认为,数据中心网络的运营商应该寻求一个核心和pod设计,让超大规模数据中心从小做起,逐步试验,并逐步适应不断变化的网络需求,而不必完全放弃现有的网络基础设施。20年来,第3层的网络设计一直在优化,但最新的不是其中的一部分。近20年来,大多数网络专家所了解的主要数据中心设计是3层架构:核心(L3)、汇聚(L2/L3)和接入(L2)。而且,这种基础设计取得了巨大的成功,能够以低成本轻松构建可靠且可扩展的网络。然而,这些优势正面临来自新一代数据中心网络需求的巨大挑战。构思三层网络设计是因为三层路由器和二层交换机之间存在明显的价格差异,网络流量主要是南北向而不是东西向,核心层和汇聚层的速度也比三层高。L2开关。边缘至少快10倍。但是现在,这些考虑都不存在了。更糟糕的是,3层设计无法支持当今数据中心的业务创新。而且3层设计中部分小模块固化严重,快速迭代升级或创新实验几乎不可能,提高其性价比几乎无望。从实用角度看,3层设计将网络锁定在一个“最低公分母”的功能集合中,锁定在厂商单一、产品更新换代缓慢的困境。如今,数据中心网络的设计已经到了一个新的节点。业内人士也不断听到一些超大规模数据中心运营商正在建设自己的创新网络。这些数据中心尽管规模庞大,但其网络设计可让您从小处着手并快速创新。这种核心舱创新的要点在于,超大规模数据中心不是一天建成的,而是可以通过添砖加瓦??有机生长,一次只前进一小步。核心pod创新从小做起所谓核心pod创新,就是用多个“pod”(内部结构不必相同)悬浮在路由核心层上,每个“pod”都是单独设计的。路由核心将许多迭代的pod串在一起,并为它们提供快速简单的互连,将每个pod视为一个原子单元。在每个pod内,只能有一个接入层,或者更常见的“叶和脊”网络。如果在pod中使用“叶和脊柱”拓扑,则核心层通常被称为“脊柱中的脊柱”,整个网络代表“胖树”或“Clos”拓扑。为配合增加的要求,新舱室在设计、工程、安装和拆除中可作为一个单元或网元处理。在数据中心中,可以存在不同迭代的Pod。例如,v1、v2和v3pod可以同时共存,都挂在共享核心上。在迭代次数较多的方法中,每个pod的设计都是对上一代产品的升级——比如说,可以在性价比曲线上的某个更好的点上构建更新的硬件平台。核心舱设计的好处是网络、计算、存储都可以自己迭代,然后组合成一个单元,这使得操作和自动化变得非常简单。这种方法适应数据中心内的设计多样性,确保每个单元在区域边界内完全一致。虽然使用各种不同的pod可能会损害整个网络的一致性,但它增加了以小步骤进行试验和迭代增长的灵活性,同时保持足够的一致性以进行统一管理。当然这种方法也有缺点,就是增加了操作的复杂度。它要求员工具备多种设计知识(+本站微信networkworldweixin),也可能会使用各种工具来管理和运营迭代多个不同层次的单位。但无论如何,如果你想维护一个简单统一的pod结构,自动化大部分任务显然比自动化遍布整个数据中心的传统三层网络更容易。核心pod设计也不会遇到3层架构固有的问题,例如“最小公分母”或“单一供应商锁定”。因为在合理的范围内,每个单独的pod都可以成为一个新的开始。网络设计适应变化核心pod设计首先被一些超大规模数据中心架构师采用,作为一种横向扩展的方式,而不是之前出现的经典树形拓扑的昂贵纵向扩展模型。传统的核心/汇聚/边缘设计在扩容时一般需要更换/重新设计/重建所有3层架构(这是大多数企业数据中心建设的常态)。采用核心pod设计,只需在核心中添加新的pod即可扩容,也可以更新最新的pod设计(无需改变整个数据中心设计)以满足新的需求。设想一个应用程序需要接入交换机上的双倍上行链路。在传统的3层设计中,一旦所需的端口密度超过了设备的容量,唯一的选择就是重新设计更大、更高密度的盒子,以便在整个数据中心进行聚合。在核心吊舱设计中,只需在不影响数据中心整体设计的情况下,集成新一代吊舱即可。持续的创新不可避免地需要不断的软件更新。那么核心舱设计的一大优势就是可以让升级变得非常简单。所有pod都可以独立升级,并且由于Clos或FatTree网络设计为跨层的N+1冗余(最常见的是3+1),因此升级的操作风险很低。在传统的1+1三层设计中,大多数升级都是高风险或繁琐的。对于行业,已经有一些用例展示了这种革命性的模块化数据中心设计方法,看看Microsoft或eBay的pod部署(通常以“容器”一词呈现)。CorePod思维模型我们看到,有一批在网络设计上走在前列的数据中心架构师(比如使用SDN软件和裸机硬件)开始拥抱CorePod设计。他们不会在整个数据中心使用SDN,但他们会在某一代的pod设计中使用。他们通过集中式控制器获得自动化,消除了对打包的“最小公分母”设计的需求,并使从小规模开始、试验和适应未来业务需求变得更加容易。具有讽刺意味的是,许多企业架构师通过首先参考3层设计来描述他们的数据中心,但细节各不相同。对于许多数据中心架构师来说,向核心区域设计的转变比现有网络更费心思。当数据中心架构师接受这种新思维方式时,更多数据中心网络(无论其规模如何)将从小规模开始。数据中心网络设计一直是一门需要在众多优先事项之间进行权衡取舍的科学,如果核心吊舱设计能够列入优先事项清单,从而实现“创新”,那将是一个好消息。