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传统的数据中心主要是依据功能进行区域划分,例如WEB、APP、DB,办公区、业务区、内联区、外联区等等。不同区域之间通过网关和安全设备互访,保证不同区域的可靠性、安全性。同时,不同区域由于具有不同的功能,因此需要相互访问数据时,只要终端之间能够通信即可,并不一定要求通信双方处于同一VLAN或二层网络。
传统的数据中心网络技术, STP是二层网络中非常重要的一种协议。用户构建网络时,为了保证可靠性,通常会采用冗余设备和冗余链路,这样就不可避免的形成环路。而二层网络处于同一个广播域下,广播报文在环路中会反复持续传送,形成广播风暴,瞬间即可导致端口阻塞和设备瘫痪。因此,为了防止广播风暴,就必须防止形成环路。这样,既要防止形成环路,又要保证可靠性,就只能将冗余设备和冗余链路变成备份设备和备份链路。即冗余的设备端口和链路在正常情况下被阻塞掉,不参与数据报文的转发。只有当前转发的设备、端口、链路出现故障,导致网络不通的时候,冗余的设备端口和链路才会被打开,使得网络能够恢复正常。实现这些自动控制功能的就是STP(Spanning Tree Protocol,生成树协议)。
由于STP的收敛性能等原因,一般情况下STP的网络规模不会超过100台交换机。同时由于STP需要阻塞掉冗余设备和链路,也降低了网络资源的带宽利用率。因此在实际网络规划时,从转发性能、利用率、可靠性等方面考虑,会尽可能控制STP网络范围。
大二层也是为了流通的要求
随着数据大集中的发展和虚拟化技术的应用,数据中心的规模与日俱增,不仅对二层网络的区域范围要求也越来越大,在需求和管理水平上也提出了新的挑战。
数据中心区域规模和业务处理需求的增加,对于集群处理的应用越来越多,集群内的服务器需要在一个二层VLAN下。同时,虚拟化技术的应用,在带来业务部署的便利性和灵活性基础上,虚拟机的迁移问题也成为必须要考虑的问题。为了保证虚拟机承载业务的连续性,虚拟机迁移前后的IP地址不变,因此虚拟机的迁移范围需要在同一个二层VLAN下。反过来即,二层网络规模有多大,虚拟机才能迁移有多远。
传统的基于STP备份设备和链路方案已经不能满足数据中心规模、带宽的需求,并且STP协议几秒至几分钟的故障收敛时间,也不能满足数据中心的可靠性要求。因此,需要能够有新的技术,在满足二层网络规模的同时,也能够充分利用冗余设备和链路,提升链路利用率,而且数据中心的故障收敛时间能够降低到亚秒甚至毫秒级。
大二层需要有多大
既然二层网络规模需要扩大,那么大到什么程度合适?这取决于应用场景和技术选择。
1. 数据中心内
大二层首先需要解决的是数据中心内部的网络扩展问题,通过大规模二层网络和VLAN延伸,实现虚拟机在数据中心内部的大范围迁移。由于数据中心内的大二层网络都要覆盖多个接入交换机和核心交换机,主要有以下两类技术。
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