【文章內(nèi)容簡介】 負荷。匯聚層是多臺接入層交換機的匯聚點，它須處理來自接入層設備的所有通信，并提供到核心層的上行鏈路，因此與接入層設備比較，匯聚層設備需要更高的性能，較少的接口和更高的交換速率。l 核心層：網(wǎng)絡交換的骨干部分，通過高速轉(zhuǎn)發(fā)，提供快速、可靠的數(shù)據(jù)傳輸，核心層設備一般具有更高的可靠性，性能和吞吐。此外，核心層設備作為資源池網(wǎng)絡出口，與廣域網(wǎng)路由器對接，提供動態(tài)路由（BGP/IGP）、VPN、NAT等能力。該架構(gòu)常見于傳統(tǒng)機房網(wǎng)絡拓撲，一般適用以南北向流量為主，東西向流量較少，網(wǎng)絡規(guī)模較固定的場景，同時一般以匯聚層作為L2/L3分界點（或可根據(jù)規(guī)模及應用需要上移至核心層）。2. 對于主干分支（SpineLeaf）型架構(gòu)拓撲，基于CLOS（無阻塞網(wǎng)絡）理論，任何兩點間僅需一跳且具有多條等價鏈路，具有很小的帶寬收斂比，滿足云資源池內(nèi)不斷增加的東西向流量需求，各層主要功能如下：圖 53主干分支型架構(gòu)l 分支（Leaf）層：為用戶提供網(wǎng)絡接入及靈活的業(yè)務控制（如隧道封裝、訪問控制等），分支層設備具有低成本和高端口密度特性。l 主干（Spine）層：網(wǎng)絡交換的主干部分，提供低延時、高帶寬的流量轉(zhuǎn)發(fā)。與傳統(tǒng)樹型架構(gòu)的核心層相區(qū)別，SpineLeaf的主干層由多臺具備大容量交換能力的Spine節(jié)點構(gòu)建，而非單臺高性能的核心設備。每臺Spine節(jié)點都可作為任意兩臺Leaf節(jié)點的交換點。該拓撲常見于新型云資源池網(wǎng)絡建設，適用東西向流量較多，收斂比較小，網(wǎng)絡規(guī)模易擴展的場景，同時一般以分支層作為L2/L3分界點（或可根據(jù)規(guī)模及應用需要上移至主干層）。上述兩種網(wǎng)絡拓撲在流量模型、轉(zhuǎn)發(fā)性、可擴展性、容錯性等方面的對比如下表所示： 表格 51網(wǎng)絡拓撲架構(gòu)對比傳統(tǒng)三層架構(gòu)主干分支（SpineLeaf）東西向流量低高可擴展性較小，受核心設備性能上限較大，受Spine設備端口數(shù)量擴展模式縱向擴展（替換各層設備）橫向擴展（增加Spine，Leaf節(jié)點）容錯能力自身無容錯考慮，通過鏈路冗余、端口聚合、設備堆疊等技術手段分支與主干設備間鏈路冗余、主干設備互為備份 與傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡拓撲相比，主干分支（SpineLeaf）在轉(zhuǎn)發(fā)性能、可擴展性、容錯性方面都更具優(yōu)勢：1）在轉(zhuǎn)發(fā)性能方面，由于傳統(tǒng)三層模式有較高的收斂比設計，以及STP等防環(huán)技術所致的可用鏈路浪費，服務器節(jié)點之間可用帶寬較低。而主干分支（SpineLeaf）架構(gòu)的收斂比低且使用所有鏈路，服務器節(jié)點之間可用帶寬更高。傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡架構(gòu)接入節(jié)點間通信部分需經(jīng)過核心設備，并非通過最優(yōu)路徑轉(zhuǎn)發(fā)，時延較大且難以預測；SpineLeaf的任意Leaf節(jié)點之間的躍點數(shù)目一致，Leaf節(jié)點間的轉(zhuǎn)發(fā)時延短且可預測。相比與傳統(tǒng)三層架構(gòu)，SpineLeaf提供更優(yōu)的東西向轉(zhuǎn)發(fā)性能。 2）在可擴展性方面，傳統(tǒng)三層架構(gòu)通過升級各級的設備實現(xiàn)縱向的擴展，涉及設備的更替，整體容量通常受限于核心設備的性能設計；主干分支（SpineLeaf）架構(gòu)支持水平式的擴展，通過增加Leaf和Spine節(jié)點實現(xiàn)更高的服務器接入能力和主干轉(zhuǎn)發(fā)能力，一般可維持原有設備與鏈路，擴展容量受限于Leaf節(jié)點和Spine節(jié)點的端口數(shù)量。總體而言，SpineLeaf整體架構(gòu)比傳統(tǒng)三層架構(gòu)具有更好的可擴展性。 3）在容錯性方面，傳統(tǒng)三層架構(gòu)設計自身并未考慮容錯，一般基于鏈路冗余（結(jié)合STP）、端口聚合、設備堆疊等相關技術實現(xiàn)網(wǎng)絡容錯；而主干分支（SpineLeaf）架構(gòu)設計本身具備分支設備與主干設備間的鏈路冗余、主干設備負載分擔等特性，有效避免了單點故障，提供良好的容錯性，同時相關網(wǎng)絡容錯技術也可應用于SpineLeaf架構(gòu)以進一步提升容錯性。 對于計劃部署SDN的新建云資源池物理網(wǎng)絡，原則上使用主干分支（SpineLeaf）型拓撲組網(wǎng)；對于利舊改造的云資源池SDN網(wǎng)絡，在東西向流量不大、網(wǎng)絡規(guī)模預期較固定的情況下，物理網(wǎng)絡拓撲應繼續(xù)使用傳統(tǒng)三層拓撲，但應注意評估現(xiàn)存網(wǎng)絡的性能和可擴展性與資源池建設規(guī)劃的匹配度，若考慮對現(xiàn)有物理網(wǎng)絡拓撲進行主干分支（SpineLeaf）型改造，應綜合考慮建設成本、流量模型、擴展性要求等因素。對于使用主干分支（SpineLeaf）型拓撲組網(wǎng)，部署建議如下：分支節(jié)點與服務器節(jié)點的連接：1）分支節(jié)點實現(xiàn)計算節(jié)點的網(wǎng)絡接入，以及網(wǎng)絡流量隔離。一般通過Trunk鏈路連接計算節(jié)點，可在分支節(jié)點配置VLAN實現(xiàn)隔離。分支節(jié)點作為L2/L3分界點，需要終結(jié)L2，并提供默認網(wǎng)關功能，一般對每個VLAN配置虛擬端口和IP地址，作為每個VLAN的默認網(wǎng)關地址。2）分支節(jié)點運行動態(tài)路由協(xié)議，為本地連接的計算節(jié)點發(fā)布網(wǎng)絡可達信息（例如為每個存在的VLAN或子網(wǎng)通告一個地址前綴）。另外，也通過路由協(xié)議從主干節(jié)點接收其他計算節(jié)點的可達信息。分支節(jié)點與主干節(jié)點的連接：主干節(jié)點只有連接到分支交換機的接口，接口配置為路由點到點鏈路，主干節(jié)點配置動態(tài)路由協(xié)議，與分支節(jié)點互通計算節(jié)點的IP可達信息。對于使用傳統(tǒng)樹形三層架構(gòu)型拓撲組網(wǎng)，部署建議如下：接入層節(jié)點與服務器節(jié)點的連接：接入層節(jié)點一般通過Trunk鏈路連接計算節(jié)點，可在分支節(jié)點配置VLAN以提供流量隔離。接入層、匯聚層、核心層的連接：各層設備可通過VLAN Trunk互聯(lián)，L2/L3分界點（匯聚層設備或核心層設備）如下層設備通過Trunk連接，在冗余鏈路情況下部署STP實現(xiàn)環(huán)路防止；L2/L3分界點與上層配置為路由點對點鏈路。L2/L3分界點與上層設備可運行路由協(xié)議互通可達信息，L2/L3分界點為每個存在的VLAN或子網(wǎng)通告一個地址前綴，或者可在節(jié)點規(guī)模較小情況下考慮靜態(tài)路由配置的方式。另外，應注意調(diào)整物理網(wǎng)絡的MTU以適配上層疊加網(wǎng)絡，以疊加網(wǎng)絡選擇VxLAN作為轉(zhuǎn)發(fā)面封裝協(xié)議為例，物理網(wǎng)絡的MTU應不小于1600字節(jié)。 擴展性云資源池物理網(wǎng)絡的擴展性應綜合考慮網(wǎng)絡接入能力、處理能力和可用帶寬等。網(wǎng)絡的接入能力是指支持終端接入網(wǎng)絡的能力，以接入的服務器數(shù)量作為量化指標。在云資源池場景下，物理網(wǎng)絡接入能力取決于邊緣層（接入層/Leaf層）向用戶側(cè)提供的接入端口數(shù)量。網(wǎng)絡接入能力的擴展有以下兩類方式：1）使用更高端口密度的邊緣設備；2）增加邊緣設備數(shù)量。與替換設備相比，增加邊緣設備的方式更適合用于主干分支拓撲架構(gòu)，該架構(gòu)可在網(wǎng)絡中橫向增加分支設備，提供更多接入端口，無需更改原有設備，擴展過程平滑，避免替換設備帶來的業(yè)務中斷和投資浪費。由于拓撲全連接的特點，主干分支架構(gòu)的接入設備的數(shù)量上限通常取決于主干交換機上可用的端口總數(shù)，在新建云資源池物理網(wǎng)絡時，應結(jié)合接入能力擴展考慮進行主干設備的選型。對于傳統(tǒng)三層架構(gòu)，從保護投資角度考慮，首先應考慮通過增加接入層設備的方式。當接入層的增加導致上層設備端口數(shù)量不足時，結(jié)合擴展成本考慮選擇使用高端口密度的接入層設備或增加匯聚層設備。網(wǎng)絡處理能力指云資源池物理網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力，以轉(zhuǎn)發(fā)吞吐量為量化指標，主要體現(xiàn)為交換主干設備的吞吐量。主干分支架構(gòu)的交換主干設備是由多臺設備組成的“分布式核心”，具備橫向擴展性，可通過增加設備的方式提升處理能力，但應注意結(jié)合ECMP實現(xiàn)在多臺主干設備間的均衡。傳統(tǒng)三層架構(gòu)的核心層設備（或匯聚層設備），建議通過增加板卡、替換更高規(guī)格設備的縱向擴展方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)主干設備的能力提升?？捎脦捴妇W(wǎng)絡接入設備可使用的帶寬。云資源池物理網(wǎng)絡主要關注網(wǎng)絡接入設備與網(wǎng)絡主干間的有效上行帶寬。主干分支架構(gòu)的接入節(jié)點直接連接到主干層，因此可通過配置接入節(jié)點與主干層間的上行鏈路數(shù)量，實現(xiàn)可用帶寬的擴展或縮減。但注意分支交換機到每個主干交換機的上行鏈路數(shù)目必須相同，避免產(chǎn)生流量過熱點。對于傳統(tǒng)三層架構(gòu)，可用帶寬的擴展不僅需配置更多的接入層到匯聚層的上行帶寬，通常也需配合考慮匯聚層到核心層的帶寬的擴容，否則匯聚層可能成為瓶頸，導致可用帶寬的擴容無效。網(wǎng)絡的接入能力、處理能力和可用帶寬是相互緊密關聯(lián)的，因此云資源池物理網(wǎng)絡的擴展性需要統(tǒng)籌考慮上述三方面。 容錯性提升網(wǎng)絡容錯性的主要手段包括從網(wǎng)絡、鏈路和設備等層面實現(xiàn)冗余部署。網(wǎng)絡層：通過部署配置路由冗余，網(wǎng)關冗余提升網(wǎng)絡容錯性，具體而言：1）路由冗余通過配置冗余路由，當某條鏈路故障時，流量可切換到其他冗余路徑。該方式僅適用于提高L3網(wǎng)絡設備之間路徑的可用性，主要應應用于主干分支拓撲中主干設備與分支設備的互聯(lián)。2）網(wǎng)關冗余網(wǎng)關冗余技術基于多個物理網(wǎng)關虛擬出一個或多個虛擬網(wǎng)關，解決局域網(wǎng)內(nèi)缺省網(wǎng)關存在單點故障問題。主流的網(wǎng)關冗余技術包括HSRP、VRRP和GLBP等，技術特點對比如下表。表格 52 網(wǎng)關冗余技術比較表協(xié)議HSRPVRRPGLBP工作原理虛擬網(wǎng)關地址不能為物理接口地址虛擬網(wǎng)關可以是物理接口地址虛擬網(wǎng)關地址不能為物理接口地址設備角色ActiveStandbyMasterBackuplistenAVG active,standbyAVF所有路由器故障切換Standby接管active優(yōu)先級高的backup接管master，standby替代active。，AVG重新分配虛擬MAC，由其他AVF接管負載均衡可實現(xiàn)但需多組可實現(xiàn)但需多組同組內(nèi)負載均衡（最多4臺）協(xié)議標準思科私有IETF RFC 3768思科私有在實際應用中，應優(yōu)先考慮基于標準協(xié)議VRRP技術，該技術可為云資源池網(wǎng)絡的L3網(wǎng)關提供冗余，適用于不同的網(wǎng)絡拓撲。鏈路層：通過防環(huán)、鏈路聚合等技術提升鏈路容錯性。1）防環(huán)一般建議應用生成樹協(xié)議（STP）或其衍生協(xié)議（RSTP，MSTP）實現(xiàn)鏈路冗余和環(huán)路防止。基于STP實現(xiàn)鏈路冗余應注意故障收斂效率的評估。STP的收斂時間較慢（可達30s50s），有可能會導致較長的業(yè)務中斷。建議部署收斂時間更優(yōu)化的RSTP（收斂時間達數(shù)百毫秒）和MSTP（進一步基于多實例提升冗余鏈路利用率）。2）鏈路聚合鏈路聚合將單臺設備上的多個物理端口捆綁為一個邏輯端口，流量在各成員端口中負載分擔，當鏈路斷開，流量會自動在剩下的鏈路間重新分配。鏈路聚合主要包括手工鏈路聚合、基于LACP的鏈路聚合和跨設備鏈路聚合，技術特點對比如下表。表格 53技術類型手工鏈路聚合基于LACP的鏈路聚合跨設備鏈路聚合技術原理多個物理鏈路直接加入Trunk組，形成一條邏輯鏈路基于LACP協(xié)議與對端交互信息，自動選擇能夠聚合的端口聚合的多個鏈路可以來自不同設備廠商依賴多數(shù)廠商支持，不依賴廠商部分廠商支持，需同廠商設備云資源池物理網(wǎng)絡可視具體需求在服務器和接入側(cè)設備，網(wǎng)絡設備間配置鏈路聚合，提高鏈路可靠性，具體技術選擇以手工鏈路聚合和基于LACP鏈路聚合為宜。設備層：通過設備部件的冗余設計（包括主控冗余、單板熱插拔和電源風扇冗余等）提升容錯性。設備級的冗余技術與具體網(wǎng)絡拓撲無關，但一般僅應用在高端設備上，因此多見于傳統(tǒng)三層架構(gòu)的核心層設備，而其它設備一般不具備提供設備級冗余的條件。 差異化服務云資源池網(wǎng)絡主要流量類型及服務要求特點如下所示：表格 54 云資源池網(wǎng)絡流量類型及特點流量類型服務要求特點基礎設施VM管理、網(wǎng)絡控制、存儲管理、服務配置等控制流量關鍵服務VM遷移流量帶寬保障租戶前端流量不同的帶寬保障后端流量不同的帶寬保障存儲FCOE/FC無丟包IP存儲時延敏感原則上云資源池物理網(wǎng)絡應基于區(qū)分服務（DiffServ）模型，通過在網(wǎng)絡入口對業(yè)務分類、流量控制，針對業(yè)務類型對特定的對象（業(yè)務網(wǎng)絡、業(yè)務虛機、接口等）設置QoS值，在網(wǎng)絡中根據(jù)QoS機制區(qū)分流量，實現(xiàn)網(wǎng)絡差異化服務。建議按下表根據(jù)流量類型劃分服務等級，報文的標記包括二層（CoS）和三層（DSCP），從簡化方案角度考慮，可同時對報文進行CoS和DSCP標記，如下表所示，同時建立CoS、DSCP與服務等級的映射關系。表格 55流量類型EXP/CoSDSCPPHB租戶流量一般流量一般計算流量銅等級0CS0Default一般計算流量銀等級1CS1AF一般計算流量金等級2