數據中心網絡架構演進

● 傳統三層網絡架構

傳統企業數據中心因一些業務應用，為滿足網絡的組網，廣播功能及網絡橋接和清晰分層，一般都采用分層模塊化設計。在傳統的大型數據中心，網絡通常呈三層網絡架構，分別是：

○  Access Layer（接入層）：接入交換機通常位于機架頂部，也被稱為ToR交換機，用于連接所有的計算節點，在數據中心中，以機柜交換機的形式存在；

○  Aggregation Layer（匯聚層）：匯聚交換機連接Access交換機，做網關及路由策略等功能，同時各種防火墻，負載均衡業務也在此部署。

○  Core Layer（核心層）：核心交換機為進出數據中心的包提供高速轉發，用于匯聚層的互聯，并實現整個數據中心與外部網絡的三層通信。

傳統三層網絡架構示意圖

早期的數據中心大多是南北向流量（即數據中心之外的客戶端到數據中心服務器之間的流量），三層網絡架構可以在核心交換機統一控制數據的流入流出，實現數據流量做負載均衡。從示意圖可見，匯聚交換機是L2和L3網絡的分界點，匯聚交換機以下的是L2網絡，以上是L3網絡。每組匯聚交換機管理一個POD（Point Of Delivery），BUM報文域控制在單個匯聚POD內，匯聚層往上采用路由轉發，因此服務器的遷移也就限制在POD內，影響網路在各種故障場景下的收斂。

● CLOS網絡架構

隨著技術發展，現代互聯網數據中心沒有傳統網絡的負擔且要求資源的靈活彈性擴展，東西向流量（數據中心內的服務器之間的流量）逐漸在數據中心中占據主導地位。由于傳統三層網絡架構存在的問題，云計算的發展要求計算資源可靈活分配，這些催生數據中心網絡架構從分層模塊化轉向可大規模擴展的CLOS架構。
在數據中心里CLOS架構是一個三級互連架構，包含了輸入級，中間級，輸出級。其設計理念是用多個小規模、低成本的單元構建復雜、大規模的網絡架構。在具體應用中又被分為兩種，一種是胖樹（Fat-Tree）的CLOS網絡架構，標志CLOS正式進入數據中心網絡架構領域，胖樹架構主要是無帶寬的收斂，整網三級部署；另一種是二層Spine-Leaf網絡架構，因為源于交換機內部的Switch Fabric，因此也被稱為二層Fabric網絡架構。從架構上看，可以看出傳統的三層網絡架構是垂直的結構，而Spine-Leaf網絡架構是扁平的，更易于水平擴展。

 CLOS組網架構示意圖

CLOS組網架構在數據中心的應用

CLOS網絡架構已被廣泛應用于大規模數據中心（large-scale datacenter）。業界對于大規模數據中心并沒有明確的定義，通常來說，大規模數據中心需要一個數據中心網絡集群擁有超過10萬臺服務器。大規模數據中心對于網絡的訴求很多，包括高性能，簡單可靠，彈性擴展等。目前，銳捷在互聯網行業，已推出100G/400G ENA （Easy Network Architecture，簡單網絡架構）數據中心網絡方案，將CLOS組網架構應用于互聯網企業大規模數據中心網絡業務，具體可幫助客戶實現：

○  多業務統一承載，是下一代數據中心網絡架構建設的底層邏輯，基于統一的網絡架構，兼顧大數據、AI等應用類型，支撐短視頻、電商等多業務混合組網；

○  超大規模的平滑擴展，采用ENA組網，實現從25G/100G架構100G/400G架構的平滑過渡和彈性擴展，單POD服務器2K+，單集群服務器5W+的服務器規模；

○  高性能低收斂轉發，在帶寬層面，單服務器上行雙掛可支持200G，單TOR上行支持3.2T，單POD上行支持5.2T；收斂比根據上下行端口支持定制開發設計；

○  單比特功耗降低，從25G升級到100G組網，工藝從16nm升級到7nm，帶寬提升4倍的同時，功耗提升3.2倍，單比特功耗降低；

○  自動化智能化運維，對故障信息的收集，主動告警，熱補丁等能力。在網絡架構設計上，采用replay工具加載設備的數據庫，模擬設備真實運行場景，用以實現在設備故障時快速恢復業務，同時也能在線下完成故障復現，提升運維效率。

銳捷100G/400G ENA數據中心方案架構示意圖

數據中心網絡的發展趨勢

數智趨勢下，數據的集中處理、存儲、傳輸、交換和管理無一不是在構建數字經濟的基礎設施。網絡技術驅動數據中心網絡從以“數據”為中心發展到了以“算力”為中心。相較傳統的數據中心網絡，現代大規模數據中心網絡在架構、技術上和運維都發生了巨大變革，主要表現在：

1. 網絡帶寬加速發展，構建高性能網絡

網絡支撐業務的底層連接，將網絡設備上從管理平面、控制平面和數據平面進行分離，軟件定義網絡，用軟件集中管理設備簡化數據平面，讓網絡更智能，更簡單。用先進的網絡架構，實現在線和離線對業務網絡的互聯互通，靈活調度網絡流量滿足個性化業務需求，構建高帶寬、低時延高性能網絡才能滿足日新月異的互聯網業務要求。

2. 高密度異構計算集群，大規模彈性擴展

數據中心網絡將從交換機網絡趨向以數據互聯I/O為中心的架構，通過技術和規模彈性給用戶提供低成本，高可靠的網絡資源。提供更加安全，穩定的網絡基礎設施，根據業務需要彈性擴展，用更加簡單的方式降本提效是下一代數據中心網絡發展的指導原則。

3. 降本提效，實現智能可視化運維

網絡成本的優化，是很多互聯網業務發展必不可少的一環。相比傳統網絡架構，大規模數據中心網絡架構通過使用box設備進行構建數據中心網絡，降低能耗，解決能耗瓶頸，同時在電力、散熱、空間成本上進行降本提效。同時，隨著網絡規模不斷擴大，人工運維不再現實，自動化運維部署，軟件功能自動升級及故障自動告警，恢復等成為很多廠商設備建設數據中心努力的方向。

銳捷100G/400GENA數據中心網絡方案產品推薦

銳捷網絡，技術創新用CLOS組網架構推出100G/400G ENA 數據中心網絡解決方案，推出一系列box交換機，助力大規模數據中心網絡架構落地。產品推薦如下：

RG-S6510-48VS8CQ數據中心與云計算交換機

RG-S6920-4C數據中心與云計算交換機

RG-S6580-48CQ8QC數據中心與云計算交換機

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