大话数据中心网络三大新技术

大话数据中心网络三大新技术

这几年，云计算、大数据、虚拟化等新技术让人看得眼花缭乱，所有这些技术都要依托数据中心为基础来得以实现。俗话说“经济基础决定上层建筑”，数据中心网络是实现这些功能的基础，这些迫使网络技术要进行变革，否则根本无法适应这些新东西，所以数据中心网络技术这几年也得到了迅速发展，各种新技术不断涌现，数据中心里最后的一块封锁基地终于得以开垦，这给数据中心带来了活力。任何技术的进步都不是一撮而就的，需要经过各种磨练，还会有不同的声音，也会有不少的技术会不断消失，本文就来具体说一说数据中心网络涌现了哪些新技术。虚拟交换技术虚拟交换技术是指允许在同一台物理设备上执行多种交换功能，或在网络中的多台物理设备上执行单功能交换，虚拟交换技术是多服务网络交换结构中的核心概念。虚拟交换技术的实质是通过服务器来实现网络交换的部分功能，以此用服务器替代网络交换机的部分网络功能。这样不仅可以简化网络，还可以降低网络建设的成本，可以将交换机的部分功能下移到服务器上，这种技术也是服务器厂商主推的技术，服务器厂商也是希望通过此技术来获得部分的网络市场，得以进入网络市场。不过虚拟交换技术还是一个全新的领域，很多服务器厂商都有各的想法，难以形成统一的技术标准。CISCO和VMware向IETF提交了虚拟交换技术草案VN-Link，CISCO是传统的网络硬件厂商，而VMware是虚拟化软件厂商，所以两者的结合也都各有自己的小算盘，所以这次的草案还是提出了两种解决方案，一种是通过软件实现，而另一种就是通过硬件网卡来实现，CISCO甚至还自己提出了基于硬件的虚拟交换方案。要知道CISCO也是全球第五大服务器厂商，在服务器领域也很有实力。CISCO提出了802.1qbb BPE和802.1BR，还有别的服务器厂商也提出了自己的虚拟交换技术，比如802.1Qbg EVB、EVBA等，服务器厂商毕竟不是专做网络设备的，所以这些虚拟交换技术并未得到更多的响应，尤其是得到了网络厂商的积极反击，这样使得虚拟交换技术成为了实验室技术，至今未能大规模地走进数据中心，虽然绝大部分服务器都支持虚拟交换技术，但并未得到大规模的应用。虚拟交换技术未来发展前途未知，短时间内还看不到太多更多的发展机会。大二层技术大二层技术是目前最火的网络技术，获得了数据中心客户的广泛认可，并得到了规模应用。大二层技术实际上包含了多种技术，CISCO提出的草案最多最完善，比如：TRILL、OTV、LISP、PBB-EVPN、NPS、FabricPath等，可见CISCO在网络领域技术的领先优势。其它网络厂商也不甘示弱，Juniper提出了QFabric，华为提出了CloudFabric，H3C提出了EVI，这么多的大二层技术，哪个更成熟哪个更好，现在还没有统一定论，就在各种技术纷争之时，VXLAN出现了，这是由VMware和CISICO联合提出的草案，迅速得到了所有网络厂商的响应。VXLAN技术也已非常快的速度进行发展完善，并在全球的各个数据中心得到应用，再好的技术没有实用也仅是一种理论，只有经过实践的技术才是最好的技术。VXLAN的出现使得各大网络厂商为了进入数据中心市场，不得不进行适配和实现，这也促使了大二层技术的统一，成为网络技术领域里最快形成统一标准的技术。虽然很多网络厂商并不愿放弃自己提出的大二层网络技术草案，但VXLAN发展势头已经无法控制，得到了数据中心客户的积极响应，所以这些网络厂商也不得不实现VXLAN，进行网络协议兼容。这样在大二层技术上发展上就简单了，看谁对VXLAN支持得好，其它的大二层正在慢慢消退，成为历史。大交换技术大交换技术关注的是数据中心交换机内部实现，服务器可以实现一虚多，多虚一，多虚多等虚拟化技术，这些虚拟化技术给数据中心带来了实质的好处，这使得数据中心对网络也提出了这类的需求。实现网络设备的虚拟化，不仅可以便于管理，还可以根据业务需要对网络设备进行划分、隔离，便于部署业务。不过实现是网络设备内部的实现，所以都是私有技术，各个网络厂商的设备之间是无法实现虚拟化的。目前这个领域有几种大交换技术，CISCO的VSS和VDC，华为的CSS，中兴的VSC，H3C的IRF，这些技术虽然叫法各不相同，但实现的都是设备虚拟化。如今，大交换技术已经成为数据中心网络设备的标准配置，不支持大交换的网络设备已经无法进入到数据中心，所以不管支持到什么程度，提出自己的虚拟化技术是必须的。在这个领域，走得最早、最前面的还是CISCO，CISCO很早就开始支持多台设备之间的合并，从时间上来讲VSS和VDC技术发展最长久，发展得最成熟。不过其它网络厂商的虚拟化也有一些特色，有的还支持不同型号、不同机框设备之间的虚拟化，究竟哪个技术好，还是要看数据中心客户使用，只有用着说好才是真的好。虚拟交换、大二层、大交换是目前数据中心网络领域最火热的三大技术，每种技术都衍生出不少的细分门类，相互竞争。有竞争才有发展，只有在不断竞争中，技术才能得到完善，这其中必然会有些技术会被淘汰，有些技术得到推广。每一种技术的消失和发展，引发的都是网络厂商市场格局的变化，所以掌握新技术的发展趋势，并占得市场先机，是每一个网络厂商的努力方向。三大技术目前正在数据中心市场里落地生根，不断开疆扩土，数据中心很快就会以新的网络技术面貌示人，新的数据中心网络时代开启了!

直连式存储、网络存储设备和存储网络。

一切以客户的需求为出发点。传统存储以文件系统为典型代表，但是随着数据爆炸性增长，传统文件系统已经无法满足对存储系统的容量、性能等需求，因此，云存储应运而生。

云存储最大的特点是数据被集中存储在数据中心，公有云存储将客户数据存放在公有云服务商数据中心，而私有云存储则是将公有云存储能力私有化部署在客户自身的数据中心。

原则就是要尽可能把实际的物理介质索引，存储的数据库，数据存储的磁盘抽象出来，在上层具有一个可拓展，可迁移的逻辑单元，当然对象存储系统之间差异也很大，从潮流上看，基本都摒弃了索引的中心化存储方案，在寻址方面也各有各的花招。

云计算关键技术云计算是分布式处理、并行计算和网格计算等概念的发展和商业实现，其技术实质是计算、存储、服务器、应用软件等IT软硬件资源的虚拟化，云计算在虚拟化、数据存储、数据管理、编程模式等方面具有自身独特的技术。

数据中心为什么需要大二层网络？

在开始之前，首先要明确一点，大二层网络基本上都是针对数据中心场景的，因为它实际上就是为了解决数据中心的服务器虚拟化之后的虚拟机动态迁移这一特定需求而出现的。对于普通的园区网之类网络而言，大二层网络并没有特殊的价值和意义（除了某些特殊场景，例如WIFI漫游等等）。

所以，我们现在所说的大二层网络，一般都是指数据中心的大二层网络。

1 传统数据中心网络架构

我们看到，这种网络架构其实和园区网等网络的架构是一样的，这种架构相当于零售行业的“加盟店”形式，而与之相对应的“三层到边缘”架构，以及我们下面要谈到的“大二层”架构，就相当于“直营店”了。

之所以采用这种网络架构，是因为这种架构非常成熟，相关的二三层网络技术（二层VLAN+xSTP、三层路由）都是成熟的技术，可以很容易的进行部署，也符合数据中心分区分模块的业务特点。

但是这种网络架构对于数据中心来说，其实是隐藏着一个弱点的，是什么呢？

2 服务器虚拟化趋势

由于传统的数据中心服务器利用率太低，平均只有10% 15%，浪费了大量的电力能源和机房资源。所以出现了服务器虚拟化技术。

服务器虚拟化技术是把一台物理服务器虚拟化成多台逻辑服务器，这种逻辑服务器被称为虚拟机（VM），每个VM都可以独立运行，有自己的OS、APP，当前也有自己独立的MAC地址和IP地址，它们通过服务器内部的虚拟交换机（vSwitch）与外部实体网络连接。

通过服务器虚拟化，可以有效地提高服务器的利用率，降低能源消耗，降低客户的运维成本，所以虚拟化技术目前得到了广泛的应用。（至于为啥有这些好处，我就懒得去说了，有兴趣的话可以自己问一下度娘，总之服务器虚拟化就是个好东东啦）

PS：VMware是服务器虚拟化领域的市场领先产品和创新品牌，提供一整套VM解决方案的软件。除了VMware之外，业界还有微软Hyper-V和Xen等服务器虚拟化软件。

3 虚拟机动态迁移

我们继续回到数据中心网络上来。

本来，服务器虚拟化对于数据中心网络来说，也没啥特别大的影响，无非就是接入的主机规模变大一些而已（原来一台物理服务器算一个主机，现在每个VM算一个主机），还是可以用二三层网络架构来连接的，规模变大了，多划分一些二层域就行。

但是服务器虚拟化之后，带来了一项伴生的技术，那就是虚拟机动态迁移，这就给传统的数据中心网络带来了很大的麻烦。当然在讲麻烦之前，我们先得搞清楚虚拟机动态迁移是怎么回事。

所谓虚拟机动态迁移，就是在保证虚拟机上服务正常运行的同时，将一个虚拟机系统从一个物理服务器移动到另一个物理服务器的过程。该过程对于最终用户来说是无感知的，从而使得管理员能够在不影响用户正常使用的情况下，灵活调配服务器资源，或者对物理服务器进行维修和升级。

说白了，动态迁移就是让虚拟机搬家，但是要求搬家的时候，虚拟机上运行的业务还不会中断，外面的用户察觉不到。

搞清楚虚拟机动态迁移是怎么回事之后，我们来看到底这个技术给网络带来了什么麻烦。

4 虚拟机动态迁移对网络的影响

对于数据中心来说，二三层网络架构是有一个弱点的，那是什么弱点呢？这个弱点就是服务器的位置不能随便在不同二层域之间移动。

因为一旦服务器迁移到其他二层域，就需要变更IP地址，TCP连接等运行状态也会中断，那么原来这台服务器所承载的业务就会中断，而且牵一发动全身，其他相关的服务器（比如WEB-APP-DB服务器之间都是相互关联的）也要变更相应的配置，影响巨大。

（这和园区网不一样，园区网里面接入的办公PC等，换一个办公区，换一个二层域，重新获取一下IP地址，对于业务来说，几乎没什么影响）。

幸好在传统的数据中心中，物理服务器位置的跨二层域迁移的场景是非常少见的，而且即使发生迁移，也都是物理层面的，业务肯定都已经中断了，更换IP地址所以这个隐患并不明显。

但是在服务器虚拟化之后，虚拟机的动态迁移会成为一种经常出现的场景。为了保证迁移时业务不中断，就要求在迁移时，不仅虚拟机的IP地址不变，而且虚拟机的运行状态也必须保持原状（例如TCP会话状态），所以虚拟机的动态迁移只能在同一个二层域中进行，而不能跨二层域迁移。

而传统的二三层网络架构限制了虚拟机的动态迁移只能在一个较小的局部范围内进行，应用受到了极大的限制。

所以，为了打破这种限制，实现虚拟机的大范围甚至跨地域的动态迁移，就要求把VM迁移可能涉及的所有服务器都纳入同一个二层网络域，这样才能实现VM的大范围无障碍迁移。

就好比你原来住在南京，现在迁移到苏州了，原来各城市的社保系统是独立的（小二层网络），所以你要办理社保关系迁移（IP地址变更），办过的人都知道这有多痛苦。

而据说从2015年开始整个江苏省的社保系统现在纳入统一管理了（大二层网络），那么从南京迁移到苏州，人过去就行了，社保关系不需要任何变更（IP地址不变，业务不中断）。

这就是大二层网络！一个真正意义的大二层网络至少要能容纳1万以上的主机，才能叫做大二层网络。

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