扁平化数据中心网络知多少

从2010年思科的fabricpath开始，开始关注数据中心网络技术的变化。拿出来跟大家分享，有的自己也搞不太明白，也很模糊。抛个砖引达人现身说法！到不到到的，您将就着看！哈哈，废话不多说，进正题。

今天的数据中心网络，对于企业而言正在经历从分散到集中，从封闭到开放，从静态到动态，从物理到虚拟，从异构到互通的重大变革期，而这个过程并不是可以一蹴而就的。企业需要不断的面对IT系统日益复杂、设备数量日益增多、整合的应用越来越多等等所带来的诸多问题。而对于数据中心网络解决方案的提供者而言，在感受着企业所面临的诸多挑战和冲击的同时，也在积极的帮助企业找到整合数据中心网络和存储架构，进行扁平化网络的最佳方法。而这种趋势在2011年上半年像一股强大的冲击波席卷了在2010年还相对平静的数据中心网络市场，我们不断看到创新的架构，全新的解决方案和产品出现，扁平化成为诸多网络供应商说服企业进行数据中心网络变革的杀手锏。如果说融合数据中心，数据中心扁平化，这些名词在多年前还只是愿景，而如今相关的产品和技术已经呈现出了“百花齐放”的态势。在用户需求的推动下，几乎所有的网络供应商都在觊觎着这片市场。

聚焦TRILL 数据中心网络百花齐放

数据中心网络中原有三层：核心层，汇聚层和接入层，万兆及以上的以太网交换机有较高的无阻塞吞吐量，允许用户把服务器机架和柜顶式交换机直接连接到核心网络，从而不再需要汇聚层。再者，服务器虚拟化由于切断了应用和操作系统与物理硬件的直接联系，从而可以把更多的应用负荷加载到较少的服务器上。这就为减少网络层次提出了新的需求。这就是为什么传统的三层网络一直运行良好，但在今天面临服务器整合、虚拟机时则显得有些过时的原因。其中被IETF标准组织和厂商拥护的核心技术就是TRILL（多链接半透明互联）被无限扩大的出现在企业的面前。

Transparent Interconnection of Lots of Links简称TRILL，属于2层标准，其主要作用是整合了网桥和路由器的优点，将链路状态路由技术应用在二层，以克服生成树协议（STP）在规模上和拓扑重聚方面存在的不足，另外提高对单播和多播在多路方面（Multi-Pathing）的支持，并降低延迟。

众所周知，思科凭借数据中心的整体优势和Nexus系列在以太网统一网络产品的持续发力，在数据中心市场站稳脚跟。2010年思科推出了FabricPath，它是思科Nexus交换机上的一项特性，能够实现二层多路径数据转发，以打破传统STP生成树协议的瓶颈，简化网络架构和成本。目前FabricPath已经被应用于Nexus7000和Nexus5000系列交换机的多款产品中，而且能够与还未发布的TRILL标准完全兼容。例如2011年4月思科发布的Nexus 5548UP、Nexus 5596UP万兆以太网交换机带来配置的简化和提供最大化灵活性的同时，支持二、三层交换、为IEEE 802.1Qbh标准提供支持、并具备FabricPath就绪功能。

思科FabricPath提供了一种构建扁平化、多路径数据中心交换网络的方法。

除了刚刚发布的Nexus 5500系列产品已经具备了FabricPath功能，再加上Nexus7000之外，目前尚不能将FabricPath延伸到其它思科交换机上，当然其它厂家的产品也不在此序列中。对产品数量的支持有限和价格问题，使得选择思科作为扁平化网络的最佳方法，存在了太多的变数。

而在同年，瞻博网络在其层云计划宣布一年之后，正式推出了3-2-1扁平化数据中心网络演进的策略，并将最终愿景定位在一层。当我们还在慨叹思科与瞻博网络在数据中心网络的竞争咬的如此之紧的时候，2011年的2月瞻博网络推出了全新的数据中心架构QFabric，新的架构从逻辑上创建了一个单一的数据中心交换机，目前EX4200、EX4500、EX8200交换机的虚拟机箱技术（virtual chassis）都已支持Qfabric架构。虚拟机箱技术可以将多个相连的交换机当做一个逻辑设备进行管理。此外QFabric支持汇聚的I/O流量，让企业在同一网络上同时执行光纤通道，以太网和FCoE。QFX3500作为QFabric家族中的首个产品，具有FCoE及光纤通道网关功能，QFX3500还可以作为一个独立的64端口10G以太网交换机来运行。瞻博网络认为它所倡导的虚拟机箱技术可实现TRILL标准同样的目标 

。 

使用瞻博网络已经发布的交换机和虚拟机箱技术，可以构建一个简化的、高性能的二层网络，最后的1层网络架构QFabric目前仍然是理想状态。

QFabric所定义的扁平化网络架构，一经推出即给业界带来了巨大的反响，据业界揣测，思科面对QFabric也在反思FabricPath所存在的不足，或会对其进行升级。但对TRILL标准并不感冒的QFabric目前仍然是完全私有的架构，仍然处于路线图的阶段。

根据Forrester分析师的说法，QFabric所声称的性能提升使得瞻博网络的产品超越了思科产品的性能，并提到在数据中心光纤网络方面，只有博科是Juniper最为接近的对手。对于扁平化网络架构，博科在去年发布的Virtual Cluster Switching （简称VCS，虚拟集×××换）技术也采用二层组网的方式，VCS本身是多路径的，并具有弹性，有效减少网络架构对STP的需求。作为扁平化网络架构所必须的技术，VCS的关键技术之一就是TRILL。2010年11月，博科基于VCS技术的首款产品VDX 6720交换机问世，将传统网络架构中的汇聚层和接入层扁平化，逻辑上可看做单独的交换机。另外，VDX 6720还可充当传统交换机对三层网络架构进行支撑，或者执行以太网与FCoE的融合。2011年5月，博科发布了符合Brocade One统一战略的虚拟企业愿景CloudPlex架构，以开放可扩展的框架让数据中心加速向云架构过渡，而VCS成为了以太网架构和光纤通道结构的基础组件，帮助企业扁平、快速而简单的扩展至高度虚拟化的IT环 

境。 

博科的虚拟集×××换技术是通过压缩接入层和汇聚层来实现网络扁平化的，该技术科支持无损以太网交换和多跳存储网络。

很显然，博科在收购Foundary之前就将自身战略目标延伸到了以太网，博科并不满足于只有FC SAN。在Brocade One统一战略下，博科紧锣密鼓的推出了VCS，VDX 6720，CloudPlex架构。作为IETF会员，博科一直强调对TRILL标准的支持，但据笔者了解不论是思科还是博科似乎都没有兴趣同时支持自己专有的TRILL和标准TRILL，当然也不包括自行其道的瞻博网络。博科目前的TRILL实施使用光纤最短路径优先(FSPF)，而没有向带L2扩展的IS-IS靠拢。不过可以预见的是，在TRILL标准正式确定之前，即便是标准确定，企业同样将面临运行多厂商环境的TRILL定位问题。

同样在2010年也是H3C在数据中心网络急行军的一年，在S12500敲开诸多高端行业用户的门之后，H3C基于统一交换架构的简化数据中心网络的愿景也逐渐显山露水。最核心的技术就是H3C自主研发的IRF（Intelligent Resilient Framework，智能弹性架构），目前的版本是IRF2，交换机虚拟化技术（IRF）是将多台交换机连接起来形成一台虚拟的逻辑设备。用户对这台虚拟设备进行管理，来实现对所有成员设备的管理。由于虚拟交换机系统已经被当作为一台设备，因此不同物理设备的端口可以被捆绑在一起被当作一个逻辑端口，在配置与组网上也完全相同于单台设备的端口聚合功能，这种特性被称为“跨设备链路聚合”。对于数据中心服务器接入层来说，通常使用两台接入交换机对同类业务系统服务器进行接入，以满足服务器双网卡的上行要求，这种拓扑通常采用成VLAN跨汇聚的配置，并使STP避免二层环路。当使用交换机虚拟化进行网络简化时，对网络汇聚层的虚拟化整合是必要的，因为这是消除STP的关键网络层。2011年2月，H3C发布的S10500系列新一代核心交换机中，通过IRF2技术将4台独立的核心交换机虚拟化为1台统一的逻辑设备。之前发布的S12500系列核心路由交换机同样运用IRF2设计，将多台高端设备虚拟化为一台逻辑 

设备。 

H3C采用IRF来取代STP生成树协议，如图是H3C简化传统3层网络的方法。

思科为了解决生成树和数据中心平滑扩展问题，思科之前选择通过VSS技术来解决，这与H3C IRF的以虚拟化加端口聚合技术组网的思路相同，业界也在质疑VSS可以解决二层的STP问题，思科还有必要研发FabricPath吗？但思科确实这么做了，而H3C没有，所以到目前为止，我们还没有看到H3C针对TRILL标准基础上的自身技术架构理念，但这似乎并不影响H3C在扁平化数据中心网络的前进步伐。

迎接TRILL 用辩证的思路谨慎对待

TRILL标准有望在2011年的晚些时候被确定，在其真正来到之前，企业还有很多的时间继续观察和审视。

虽然数据中心目前的一层网络架构概念仍然只是一个承诺，但是我们的确逐渐看到了扁平二层网络的价值。对于企业而言，目前面临着这样一个问题：坚持使用三层还是扁平化网络，这是需要经过慎重考虑的。比如TRILL标准是否是万能良药，选择扁平化数据中心网络还需要什么？

虽然TRILL是设计来改进三层网络架构广泛使用的STP协议的。确实相对于STP网络，TRILL提高了二层协议的传输效率，实现了终端之间的多路径使用，因此允许在网络中更好地利用带宽。然而，对于TRILL的使用，业界也产生了诸多的质疑，比如是否是适合云计算数据中心间网络连接的解决方案，安全性和故障隔离问题，互操作性问题等。

所以不论怎样，企业需要考量TRILL标准所提供的方法，是否在解决目前数据中心所面临问题的同时，是否会给企业带来其他的衍生问题。因为企业需要一个既能够降低复杂性，同时又能够处理全部数据中心问题的解决方案。换个说法，也就是说，企业需要一个扁平的数据中心网络架构，可以消除目前数据中心遗留问题并提高业务敏捷性，使得企业在速度、规模、可靠性、可扩展性、有效性、经济性等等诸多方面有所提升。所以企业需要用辩证的思路全面的，更具战略前瞻性的视角对待TRILL。

最后，推动企业向扁平化数据中心网络迁移，除了聚焦基于TRILL标准的技术之外，另外的因素还包括把存储协议融合到以太网的统一交换架构的迁移，这也需要一个适合两层法的延迟极低的无损架构；还有，IEEE研究制定的VEPA和VN-Tagging标准的博弈，分别被称为802.1qbg和802.1gbh。