隨著云計算、虛擬化、SDN等技術(shù)在數(shù)據(jù)中心持續(xù)落地，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡到了不得不改變的時候了。為了滿足這些新的技術(shù)需求，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)也從傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡向大二層網(wǎng)絡架構(gòu)轉(zhuǎn)變，也就是新一代的數(shù)據(jù)中心將采用二層的網(wǎng)絡架構(gòu)，所有的接入設備都連接到核心網(wǎng)絡設備上，然后通過核心設備路由轉(zhuǎn)發(fā)出去。在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部完全是一個二層網(wǎng)絡，而且為了實現(xiàn)跨數(shù)據(jù)中心的VM遷移，數(shù)據(jù)中心之間也可以跑二層，當前是虛擬的二層網(wǎng)絡，基于物理三層網(wǎng)絡來跑二層。數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡架構(gòu)向大二層轉(zhuǎn)變的趨勢已經(jīng)無法更改，將會有越來越多的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)向這個方向發(fā)展。數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡建設成為一個大的二層網(wǎng)絡，雖然架構(gòu)上清晰了，簡單了，但是卻帶來不少的現(xiàn)實難題。下面就來說一說，新一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)變革所遇到的難題。

大二層MAC容量問題

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)向著大二層方向演變，首先帶來的就是MAC容量的難題。二層網(wǎng)絡根據(jù)MAC地址來完成點到點的轉(zhuǎn)發(fā)，在數(shù)據(jù)中心里擁有數(shù)千臺服務器是再普通不過的了，而如今跨數(shù)據(jù)中心之間也要實現(xiàn)二層轉(zhuǎn)發(fā)，這樣就要求數(shù)據(jù)中心的核心設備MAC容量超大才行。比如一個中等城市寬帶網(wǎng)絡至少要擁有100萬個家庭，要實現(xiàn)所有的家庭寬帶上網(wǎng)，若都采用二層的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡，則需要核心網(wǎng)絡設備可以處理1M的MAC容量，這對網(wǎng)絡設備提出了很高的要求。目前能夠達到1M的MAC容量的網(wǎng)絡設備的確有，但是應用并不普遍，32K~256K是最常用的容量規(guī)格。采用1M的MAC容量設備，這樣的設備往往價格很高，會給數(shù)據(jù)中心帶來沉重的負擔，而且這樣大規(guī)格的設備使用并不普及，設備的穩(wěn)定性低。很多能夠達到1M的MAC容量的設備采用的都是芯片外掛TCAM來實現(xiàn)的，這種方式由于是通過PCI總線來訪問外掛器件，訪問速度自然沒有芯片內(nèi)快，所以這種方式的MAC學習速度并不是線速的。在一些網(wǎng)絡環(huán)路、震蕩中，這些設備就會表現(xiàn)出MAC學習不穩(wěn)定，流量有丟包，顯示有問題等一系列待解決的問題。所以在大二層的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中，如何提升網(wǎng)絡設備的MAC容量，是當前網(wǎng)絡技術(shù)中急需解決的問題。如今通過技術(shù)手段達到1M以上MAC容量并不是難事，但在這種網(wǎng)絡環(huán)境下，要保證網(wǎng)絡運行的穩(wěn)定性，還有很多的技術(shù)難題要解決。

環(huán)路問題

二層網(wǎng)絡最常見的網(wǎng)絡故障就是環(huán)路問題，在網(wǎng)絡規(guī)模比較小的情況下，可以通過部署STP/MSTP這些環(huán)路協(xié)議避免環(huán)路的產(chǎn)生。當然STP/MSTP協(xié)議有天生的缺陷，阻塞了備用鏈路，造成網(wǎng)絡帶寬的嚴重浪費，后來又出現(xiàn)了TRILL新的二層網(wǎng)絡環(huán)路協(xié)議。TRILL協(xié)議可以保證所有的鏈路都處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，避免了網(wǎng)絡帶寬的浪費。不過我們知道TRILL實際上要靠ISIS協(xié)議來維持TRILL協(xié)議的狀態(tài)，當網(wǎng)絡規(guī)模很大的時候，網(wǎng)絡設備要處理大量的ISIS協(xié)議，這對網(wǎng)絡設備是一個不小的沖擊。能夠擁有1M的MAC容量的網(wǎng)絡設備，端口數(shù)量要數(shù)百個，要保證所有這些的端口的TRILL狀態(tài)計算準備，并且在有網(wǎng)絡震蕩的情況下，TRILL協(xié)議仍能正確切換，這對網(wǎng)絡設備要求很高，尤其要保證 TRILL協(xié)議的切換速度。比如像STP協(xié)議，在正常切換的情況下，速度都要30秒，而若網(wǎng)絡規(guī)模比較大，則所花費的時間會更長，達到分鐘級別都是有可能的。TRILL協(xié)議也是如此，ISIS協(xié)議并不是快速收斂的協(xié)議，超時時間，切換速度都不比STP協(xié)議快，所以在TRILL的二層環(huán)路網(wǎng)絡中，一旦發(fā)生網(wǎng)絡切換，那么收斂速度是個問題。數(shù)據(jù)中心很多業(yè)務是非常敏感的，在網(wǎng)絡出現(xiàn)丟包或者震蕩數(shù)秒鐘，都會影響到業(yè)務，所以當數(shù)據(jù)中心二層網(wǎng)絡規(guī)模擴大以后，環(huán)路協(xié)議的收斂問題突顯。有人建議將TRILL的ISIS協(xié)議處理提升優(yōu)先級，比如放到一個單核上處理，通過軟件中斷的方式處理響應，這樣能夠大大提升切換的速度，避免受到其它協(xié)議的影響，當然這樣自然會占用更多的設備資源，而且效果也未知。

廣播域過大的問題

大二層還會遇到一個問題就是廣播域過大。因為整個數(shù)據(jù)中心，甚至多個數(shù)據(jù)中心之間都是二層的，那么一個廣播報文會在整個數(shù)據(jù)中心的設備上進行廣播的，顯然會占用大量的網(wǎng)絡帶寬，如果廣播流量比較多，可能會造成個別的端口出現(xiàn)擁塞，從而影響業(yè)務。在正常的網(wǎng)絡中，肯定是廣播流量越小越好。對于大二層網(wǎng)絡廣播域過大的問題，還好有一些解決的方法，而且這些方法目前看是比較符合實際的。比如：默認情況下，禁止廣播報文的轉(zhuǎn)發(fā)，讓廣播報文和組播報文一樣，通過協(xié)議控制轉(zhuǎn)發(fā)，只有協(xié)議狀態(tài)計算好之后，才允許廣播報文轉(zhuǎn)發(fā)，而且是像組播一樣，只轉(zhuǎn)發(fā)給請求接收的端口，也就是在未來的數(shù)據(jù)中心里將沒有廣播的概念，只有單播和組播的概念。對于跨數(shù)據(jù)中心的二層，這種二層轉(zhuǎn)發(fā)實際上是一種邏輯上的二層轉(zhuǎn)發(fā)，要通過物理三層轉(zhuǎn)發(fā)，是一種封裝技術(shù)，這樣就可以通過軟件控制這種情況下，廣播報文要不要轉(zhuǎn)發(fā)。在默認情況下，跨數(shù)據(jù)中心的二層廣播報文是不轉(zhuǎn)發(fā)的，可以通過軟件設置讓特定的廣播報文轉(zhuǎn)發(fā)。還有就是對廣播報文設置廣播抑制比，當端口上的廣播流量達到一定比例時，對廣播報文進行丟棄。顯然，對于大二層廣播域過大的問題，目前已經(jīng)有了一些比較好的解決方法，可以很好地解決這一問題。

盡管數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)的演變面臨著各種各樣的問題，但是向大二層轉(zhuǎn)變的趨勢已經(jīng)無法改變。縱然這樣的架構(gòu)給數(shù)據(jù)中心帶來了新的問題，但是正是有了這些缺陷，也給了網(wǎng)絡設備商機會，誰能很好地解決這些問題，誰就能在未來的網(wǎng)絡市場上戰(zhàn)勝對手，贏得市場。