传统数据中心网络架构基本情况
传统数据中心网络架构
第一章 Clos网络架构基本概念
第二章 传统数据中心网络架构
文章目录
- 传统数据中心网络架构
- 前言
- 一、传统数据中心网络架构基本情况
- 1.基本概念
- 2.基本设计原则
- 二、传统数据中心DCI总体架构
- 1.通用架构
- 2.设计原则
- ①数据中心分级
- ②网络设计原则
- 三、传统数据中心内部网络结构
- 1.互联网接入层
- 2.核心层
- ①方式一
- ②方式二
- 3.分布层
- 总结
前言
自从打算介绍Clos网络架构以来,很多朋友都在发表各自的意见,讲的也都很好。但我总在想,在分析云数据中心网络架构之前,还是要先充分了解一下传统数据中心。否则,脱离实际去谈,可能会存在捡了芝麻丢了西瓜的情况。
因此,结合自己对于运营商数据中心的学习理解,先对传统模式下数据中心网络架构究竟是怎么回事作一介绍。
一、传统数据中心网络架构基本情况
1.基本概念
数据中心网络包括数据中心之间的网络、数据中心内部网络两种模式。
- 数据中心之间网络
数据中心之间的网络,也称之为DCI(DC internet),是指将分布在各地的数据中心,通过网络化组网方式,组成广义意义上的数据中心集群。 - 数据中心内部网络
数据中心内部网络,也称之为数据中心局域网络,是指将网络分为互联网接入层、核心层和分层三个层次,并通过与服务器集群设计、数据中心用户接入设计、网络路由设计、IP地址规划设计等相结合,实现问题、需求的分层治之。
2.基本设计原则
关于网络的设计原则,网络上面介绍的很多。因此在这里只简单列举知识点,不做展开。
1.可靠性。
2.可管理。
3.可拓展
4.高安全
二、传统数据中心DCI总体架构
DCI总体架构,取决于我们的数据中心究竟是单点还是多点部署,这些“点”之间究竟是什么样的运行控制管理模式。此处,假设我们的数据中心分布全国各地,是一体控制、多点协作、共同提供服务的运营模式。
1.通用架构
Site:数据中心,用圆圈大小作为数据中心的等级区分
NAP:网络接入提供者,相当于是运营商,可以理解为联接所有用户和终端设备的服务商
NSP:网络服务提供者,可以理解为其他的信息服务提供商,例如冬奥会炸红的咪咕视频
- 每一个数据中心至少需要有1条链路联结至NAP,建立与互联网的公共通路,保证不管是哪个运营商的用户,都尽可能以最优路径访问到该数据中心。
- 每一个数据中心至少需要有1条链路联结至NSP,建立专用的通路,保证两者之间有1条带宽和服务质量都得到保证的高速链路。
- 数据中心之间的网络联接,如图中蓝色粗线和黑色细线为例,更多是作为上述两个联接的补充。一是当某个数据中心无法建立与NAP、NSP的联接时,可以借助与其他数据中心的通路;二是当某个数据中心与所联接的NSP出现通信中断时,可以接到而行。
说到这里,可能有人会有疑问,不是应该在数据中心之间建立大带宽、高可靠的网络通联吗?为什么在这里反倒成为冗余补充?
之所以会是这种设计,还是需要回到传统数据中心的业务上来。传统数据中心做什么?就做三件事:
- 虽然遍布全国各地,但都可以看做是一个又一个独立的实体,对外提供主机托管等业务,可以有各自独立的动作,进行独立且互不影响的维护操作。
- 各个数据中心联合起来,向用户提供全国性的增值服务,例如异地数据灾备镜像和CDN等业务。
- 通过一个统一的OC(可以是两地),对遍布全国的数据中心进行统一的协调管理。
在理解了传统数据中心业务之火,再来看为什么会有蓝色粗线和黑色单线的区别。
- 蓝色粗线代表数据中心之间建立多条大带宽链路,在满足数据中心之间的数据交互之外,还可以作为增值资源提供给用户。例如,某个用户在A数据中心租用空间,开设了对国内的网站服务。除了自己做内容服务之外,还需要抽取某知名网站(假设部署在另一个省,属于另一个运营商的数据中心)的内容信息。此时,数据中心可以直接提供更为可靠、高速且廉价的带宽资源,用户只需要和数据中心谈托管多少设备、需要什么带宽即可。
- 黑色细线代表数据中心之间仅需构建必要的数据通路。因为按照传统业务,租用链路的钱最好还是花在增加数据中心与NSP、NAP的冗余上更为妥当。
2.设计原则
①数据中心分级
通常将数据中心分为大、中、小三种规模。
其中大型数据中心面向全国用户提供访问,中型和小型数据中心面向省内、所在地用户提供访问。
②网络设计原则
- 数据中心之间的网络联接
依托运营商的骨干网络来实现彼此之间的联接。也就是各个数据中心通过出口路由器,就近接入运营商的骨干节点,但通过策略设置,使得联接仅能用于数据中心之间的数据交互,并不作为用户访问的入口。
传统数据中心,彼此之间的数据流量主要是网管、计费等管理数据,以及数据异地灾备、CDN等业务数据。- 对于管理数据,特点是周期性频繁交互,但除系统版本升级等动作外,通常并不会产生长时间占用大量带宽- 对于CDN等业务数据,特点是首次部署时需同步数据量大,随后的数据量以增量更新为主。
从以上分析,建设初期,各个数据中心与骨干网络之间,在链路带宽选择上,可以参考大数据中心622M、中型数据中心155M、小型数据中心100M。提醒一下,仅做参考。而且需要注意的是,即便要选择更大的带宽,也要注意不超过所联接骨干节点的上联带宽。例如,骨干节点对外的联接为1G,就没有必要用10G端口去联接它。
- 数据中心与NSP、NAP的网络联接
考虑经济因素等原因,最初可以只推进几个大型数据中心与NSP、NAP之间的联接。例如,依托北上广等国际、国内互联网最为主要的出口局、汇聚点,建立数据中心与NSP、NAP的联接。
对于其他数据中心是否需要建立、何时建立的问题,可以在投入运营后,通过分析用户访问行为,视情增加。
采用这种模式的原因在于:
- 在数据中心规划设计阶段,对于网络的需求往往并不明确。- 虽然可以通过预估和分析即将提供的服务等方式,对用户访问群体、地域、频度等做出预估,但这往往会带来需求过大、过泛等问题。
而且,在建设初期适当控制网络带宽方面的投入,将经费一定程度上投入到运营方面,也是一个不错的选择。
三、传统数据中心内部网络结构
传统数据中心,出于控制泛洪、隔离故障、简化管理等目的,通常会采取将内部网络划分为多个不同层次的方法。
先放上一张关于传统数据中心内部网络的经典拓扑图。对于从事计算机网络专业的人而言,这张图并不陌生。如果对于拓扑再适度抽象,就会是如下的三层结构。
1.互联网接入层
互联网接入层提供数据中心与国际互联网、其他数据中心的联接。
- 在路由协议上,通常采用eBGP与外界联接
- 对下采用IGP协议联接
2.核心层
是数据中心内部各个网络之间的统一数据交换中心。交换机之间,通常采用堆叠方式
通常可以采用两种方式:
①方式一
- 对上采用IGP协议联接
- 对下通常采用LACP链路聚合方式,实现更加可靠的冗余备份
- 存在二层环路的风险。但由于STP的天生缺陷,最初采用STP的较多,后期大多通过细化配置,停用STP。
②方式二
- 对上同样采用IGP协议联接
- 对下也采用IGP协议,利用IGP的ECMP实现链路冗余备份
3.分布层
分布层的主要任务就是,从位于不同网段的服务器收集数据并发送至核心层交换机。
- 通常情况下,分布层与机柜内服务器直接联接。
- 从减少缆线布放复杂度出发,也可以在分布层交换机与服务器之间增加TOR架顶交换机
- 对下接口,可以与bind做结合,实现服务器对上的链路冗余备份。
当然,这种三层划分也并不绝对。对于小型数据中心,完全可以把核心层与分布层合并为同一层设备。
下面再放一张典型的网络结构图:
总结
写文字是一件比较痛苦的事,因为写着写着就忘了自己要面对的受众是谁。
就好像这次,本来是想着写点稍微有点技术含量的,例如如何控制数据中心与NSP路由等,但为了追求完整,再加上时间关系,又只能简单描述一些概念。
但是离自己最想说的脸书网络架构越来越近了,有点期待。
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