摘要：傳統的網絡模型在很長一段時間內，支撐了各種類型的數據中心，但隨著以太網技術的發展以及信息化水平的不斷提高，新的應用及數據量急劇增長，數據中心的規模不斷膨脹。僅僅使用傳統的網絡技術越來越無法適應業務發展的需要。
傳統數據中心的網絡架構
數據中心計算網絡主要由大量的二層接入設備與少量的三層設備組成的網絡結構，是傳統上標準的三層結構：
1、接入層，用于連接所有的計算節點，在目前的數據中心中，通常以機柜交換機的形式存在;
2、匯聚層，用于接入層的互聯，并作為該匯聚區域二三層的邊界，同時各種防火墻、負載均衡等業務也部署于此;
3、核心層，用于匯聚層的的互聯，并實現整個數據中心與外部網絡的三層通信。
傳統的網絡模型在很長一段時間內，支撐了各種類型的數據中心，但隨著以太網技術的發展以及信息化水平的不斷提高，新的應用及數據量急劇增長，數據中心的規模不斷膨脹。僅僅使用傳統的網絡技術越來越無法適應業務發展的需要。
當前數據中心的網絡結構已經從傳統的三層網絡轉變為目前比較受歡迎的葉脊拓撲網絡。本文將探討數據中心網絡結構的發展歷程，并重點介紹幾種常見的基礎網絡結構。
三層網絡結構
三層網絡結構是采用層次化架構的三層網絡，有三個層次：核心層(網絡的高速交換主干)、匯聚層(提供基于策略的連接)、接入層(將工作站接入網絡)。
2004~2007年期間，三層網絡結構在數據中心十分盛行，其交換層的傳輸速率在10 Mbps~100 Mbps范圍內，存儲區域網絡的傳輸速率則為2 Gbps~4 Gbps.銅纜布線是三層網絡結構的主要布線方式，其銅纜使用率達到了80%，光纜只占20%.用在三層網絡結構中的光纜主要有OM1、OM2、OM3和單模光纖光纜(SMF)。
三層網絡結構：EoR、MoR
EoR和MoR網絡結構都是以三層網絡為基礎。在EoR網絡結構中，每個機柜組(POD)中的兩排機柜的最邊端擺放2個網絡機柜，機柜組(POD)中所有的服務器機柜安裝配線架，配線架上的銅纜延伸到POD最邊端網絡機柜，網絡機柜中安裝接入交換機。MoR網絡結構是對EoR網絡結構的改進。MOR方式的網絡機柜部署在POD的兩排機柜的中部，由此可以減少從服務器機柜到網絡機柜的線纜距離，簡化線纜管理維護工作。這兩種網絡結構的光纜使用情況如下圖：
2007~2010年，EoR和MoR被認為是取代傳統三層網絡結構的理想解決方案。與傳統三層網絡結構相比，EoR和MoR的光纖光纜使用率大大增加了，OM3/OM4多模光纖光纜開始取代傳統三層網絡結構中OM1/OM2多模光纖光纜的位置。這兩種網絡結構的交換層傳輸速率達到了1000 Mbps，而存儲區域網絡的傳輸速率則達到了8 Gbps.
三層網絡結構：ToR
TOR布線方式是對EOR/MOR方式的擴展，采用TOR布線時，機柜組(POD)中每個服務器機柜的上端部署1-2臺兩臺接入交換機，機架式服務器通過跳線接入到機柜內的交換機上，交換機上行端口通過銅纜或光線接入到EOR/MOR的網絡機柜中的匯聚交換上。TOR布線方式簡化了服務器機柜與網絡機柜間的布線，在數據中心獲得廣泛應用。
ToR網絡結構中的光纖使用率達到了60%，OM3/OM4多模光纖光纜成為布線系統的重要組成部分。這種網絡結構的交換層傳輸速率為10 Gbps，存儲區域網絡的傳輸速率為16 Gbps.
二層網絡結構：葉脊拓撲網絡
自2013年以來，數據中心的網絡結構發生了翻天覆地的變化，二層網絡結構的葉脊拓撲網絡以迅雷不及掩耳之勢迅速取代三層網絡結構成為了現代數據中心的新寵。這種網絡結構主要由脊層交換機和葉層交換機兩個部分組成，具體如下圖：
葉脊拓撲網絡結構正好迎合和了未來高密度布線的趨勢，幾乎能適應所有大中小型數據中心。這種網絡結構中的光纖光纜覆蓋率達到了80%，銅纜布線只在接入層使用，其交換層的傳輸速率達到了40 Gbps，存儲區域網絡的傳輸速率達到了32 Gbps.
總結
數據中心網絡結構的變化體現了數據中心高速率、高密度和光纖普及的主要發展趨勢。因此，企業在設計數據中心的網絡結構時不僅要滿足當前的需求，還要為未來網絡升級的需求做準備。
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