企業網D1Net  3月12日 眾所周知，傳統數據中心基本上采用的是二層加三層的組網架構，數據中心內部采用二層組網，數據中心外部通常用三層網絡進行互聯。隨著服務器虛擬化技術的普及，數據中心正式進入云計算時代，為提升大量閑置服務器的資源利用率，計算虛擬化技術已經逐步在數據中心進行應用，VM（Virtual Manufacturing）主機逐漸成為數據中心承載應用業務的重要形式，然而VM只能在一個二層的網絡內進行遷移，如果需要跨二層區域遷移，就需要更改VM的IP地址。若沒有負載均衡等其它特殊手段，VM上的應用會中斷。這樣VM技術在傳統數據中心中使用就受到了極大限制，因為絕大部分的數據中心都是由多個分布在世界各地的分中心所組成，將VM限制在一個數據中心內使用，數據中心為了更充分的利用資源，就需要VM在更大的范圍內無縫遷移，受傳統數據中心網絡架構的影響，VM顯然無法充分展現出其技術優勢。另外，即使在數據中心內部，設備數量也越來越多，二層網絡規模變得非常龐大，傳統數據中心的網絡難以負重。顯然VM在數據中心服務器上的應用已經成為潮流，不可逆轉。為了解決這些問題，數據中心網絡必須做出改變，革自己的命。這樣關于新二層的技術如雨后春筍般地出現了。

現在所有的新二層技術都是基于傳統數據中心網絡面臨的問題而設計實現的，本質上都是在原有IP報文頭協議上新增部分協議定義，然后再制定一些獨特算法，從而滿足VM主機在數據中心內部、之間任意遷移，業務無感知的目的。按照技術部署的物理范圍可分為兩大部分：

第一部分：在數據中心內部，新二層技術要解決數據中心內部的網絡擴展問題。數據中心為了滿足業務增長的需求，每個季度都會引入大量的設備，對現有的數據中心進行擴容，二層網絡規模變得越來越大，傳統的二層網絡通常采用STP協議。STP協議計算出的路徑非最優，鏈路冗余，可靠性差，規模也有限，隨著網絡規模的擴大，收斂時間呈幾何倍數增長。為了解決現有STP協議的問題，通過大規模二層網絡和VLAN延伸，實現VM在數據中心內部的大范圍遷移，在數據中心內二層網絡里出現多種有代表性的技術：網絡設備的虛擬化技術：IRF/VSS/CSS、TRILL、SPB、Fabric Path等。

IRF/VSS/CSS分別是惠普、思科、華為的網絡設備虛擬化技術，類似于Linux服務器的VMware技術，其可以將多個網絡設備虛擬化為一臺設備，也可以將一臺設備虛擬化為多個獨立的虛擬設備。不過這種技術都是設備商私有技術，只能在自己的設備上部署，設備商之間不能互通。加上網絡設備虛擬化對虛擬設備的數量都有要求，一般規模不能很大，無論是一虛多還是多虛一，都不能超過10臺。這樣在一個大中型數據中心里，成百上千的網絡設備還是不能充分利用虛擬化技術完全解決現有問題。

TRILL和SPB都是針對STP協議的缺陷，IEEE/IETF提出的標準新二層技術。TRILL和SPB協議格式不同，SPB通過外層目的MAC轉發，而TRILL通過Nickname逐跳轉發表轉發，SPB/TRILL都可以實現全路徑轉發。SPB通過IS-IS協議來共享網絡設備間的多個學習拓撲，并迅速學習以太網連接中各端點之間的最短路徑。TRILL則是在SPB基礎之上演化而來的，是現有最為成熟的數據中心內部新二層技術。

Fabric Path是思科的私有協議，相比TRILL/SPB實現更為完善，不過由于是私有協議，在互聯網如此開放的今天，飽受詬病。Fabric Path通過思科自己定義的Switch ID來轉發，支持L2 ISIS認證，拓撲隔離VLAN。

表1列出了三大類新技術之間的大致區別。

表1：數據中心內部新二層技術比較

第二部分：在數據中心外部，數據中心之間。隨著數據中心多中心的部署，虛擬機的跨數據中心遷移，跨數據中心業務負載分擔等需求，使得二層網絡的擴展不僅是在數據中心的邊界為止，還需要考慮跨數據中心機房的區域，延伸到同城備份中心、遠程災備中心。但是傳統的數據中心都是二層加三層的網絡，多數據中心之間的連接是通過三層路由連通的，而要實現三層網絡連接的兩個二層網絡互通，就不能按照傳統的基于MAC來轉發。在數據中心之間也涌現出了多種有代表性的技術：VPLS（MPLS L2VPN）、OTV、EVI、VPLS over GRE等等。

由于數據中心之間的跨三層的二層轉發實現復雜，現在除了VPLS是業界現有標準外，其它全部是私有協議，而VPLS協議顯然不是為了VM技術而專門設計的，就是VPN技術的一種，并不能完全滿足VM的使用需要，包括思科私有的VPLS over GRE技術，也是較早時期提出的一種VPN技術。這里只有OTV和EVI是針對跨數據中心VM遷移問題而設計的新二層協議技術。

OTV是思科的跨二層私有技術，思科對數據報文進行了特殊封裝，自己定義了一種Shim封裝格式來實現二層報文跨三層轉發功能，通過組播與單播兩種方式形成建立鄰接關系，與STP自動隔離，不通過互聯核心設備泛洪，而是指定未知單播泛洪。OTV是一種全新的協議設計，若需要在數據中心部署，則需要數據中心完全重建。而來自H3C的EVI技術，則可以基于現有的數據中心架構，在多個跨區域的數據中心整合成一個大二層組網，通過MAC in IP的GRE封裝技術充分利用現有三層網路鏈路實現，成本低廉，運行維護簡單，這個有點像是思科的VPLS over GRE技術。當然，既然是基于現有網絡進行的優化實現，與OTV相比，轉發效果并不高，EVI更像是一種過渡的技術，即不丟棄原有的數據中心架構，又可以實現VM的跨數據中心遷移。

不論是數據中心內部還是數據中心外部，新二層技術會將數據中心帶向大二層網絡架構，未來的數據中心網絡結構更為簡化，數萬臺設備都會在一個大二層網絡中。不管采用哪種新二層技術，這種趨勢已經成為必然，新二層技術一定會給數據中心網絡架構做減法。