現在的數據中心早已不是一座孤立的機房,而是一個建筑群。一個數據中心可以包含很多個分支數據中心,可以說是一個數據中心群,這些分支數據中心所處的位置不同,卻可以通過網絡互聯起來,共同完成相應的業務部署。像阿里、騰訊、百度等這些大型互聯網公司,為了提升客戶訪問體驗,會在不同省會都會建立自己的數據中心分支機構,以便滿足不同地區的客戶訪問需求,數據中心早已不再局限于一座或幾座機房。這些數據中心要協同運轉,就需要相互之間交互信息,這就有了互連需求,產生了DCI網絡,即Data Center Inter-connect,這里囊括了物理網絡層面和邏輯網絡層面的技術。要實現不同地區的數據中心互聯,有多種方式:可以直接Internet互聯,可以使用專線互連,也可以使用光纖直連,還可以增加一些加密手段,防止傳輸的數據泄露,這里衍生出了很多新的技術,本文就來講述一下DCI相關的技術,以便大家對DCI有所了解。
DCI互聯通常有三種方式。一種是網絡三層互聯,也稱為數據中心前端網絡互聯,所謂“前端網絡”是指數據中心面向企業園區網或企業廣域網的出口,不同數據中心的前端網絡通過IP技術實現互聯,園區或分支的客戶端通過前端網絡訪問各數據中心,當主用數據中心發生災難時,前端網絡將實現快速收斂,客戶端通過訪問備用的數據中心以保障業務連續性;一種是網絡二層互聯,也稱為數據中心服務器網絡互聯,在不同的數據中心服務器網絡接入層,構建一個數據中心間大二層網絡,以滿足服務器集群或虛擬機動態遷移等場景對二層網絡接入的需求;最后一種是 SAN互聯,也稱為后端存儲網絡互聯,借助DWDH、SDH等傳輸技術實現數據中心之間磁盤陣列的數據復制。在服務器集群技術普及之前,這三種互聯方式都有自己的存在空間,但集群應用普及之后,前兩種網絡無法適從了。服務器集群是借助集群軟件將網絡上的多臺服務器關聯在一起,提供一致的服務,對外表現為一臺邏輯服務器。集群軟件需要各服務器間采用二層網絡互聯,才能實現無感知的虛擬機切換。如果采用三層互聯,將無法實現虛擬遷移,如果采用二層打通,安全性成為最大隱患,數十個數據中心形成一個二層網絡,一個廣播風暴就會將所有數據中心搞癱,所以兩種方式都無法適應集群部署的應用,于是乎開始出現了很多DCI專用技術。
MPLS技術
基于MPLS技術的實現方案,要求數據中心之間互聯網絡是已部署為MPLS技術的核心網,這樣可以直接通過VLL和VPLS完成數據中心直接的二層互聯。MPLS包括二層VPN技術和三層VPN技術,VPLS協議就是二層VPN技術,標準化程度很高,在很多行業都有部署應用。不過,VPLS技術比較復雜,部署及運維的管理難度較大,各種接入方式和類型都比較多,很多時候VPLS網絡建好以后,很多人都不敢去動網絡配置,容易出問題。VPLS在國外的網絡中常見一些,而在國內VPLS的部署并不多見,更多的是三層MPLS,不過要支持服務器集群應用,就不能靠MPLS了,只能是VPLS。VPLS這種技術,其優點是基于MPLS技術可以較為簡單地實現城域/廣域網絡的部署,缺點是需要核心網/城域網支持MPLS技術,技術復雜不便于維護。
IP隧道技術
IP隧道技術是基于IP技術,在任意IP網絡開啟相應二層隧道來實現數據中心互聯。這個方案擺脫了數據中心之間互聯鏈路的類型限制,是目前的發展方向。IP隧道技術核心思想是通過“MAC in IP”的方式,通過隧道技術穿越三層網絡實現二層網絡的互通。對MAC地址的學習通過控制平面借鑒IS-IS協議來實現,隧道封裝采用類似GRE的動態封裝方式,最后可以支持雙歸屬的高可用部署方式。比如思科的OTV,H3C的EVI都是這類技術,這類技術基于IP核心網絡的L2VPN,可以完成站點的邊緣設備上維護路由和轉發信息,而無需改變站點內部和核心網絡。即在IP網絡上建立隧道,傳遞經過標簽封裝后的二層數據報文,從而實現跨數據中心的二層互通。數據中心二層互聯方案很大程度上會受限于用戶現有的網絡類型,這一情況限制了數據中心對二層互聯方案的應用推廣。IP隧道技術是一種新的組網方案,能夠無視互聯網絡的類型差異而統一組網,實現多個數據中心之間的異構網絡二層互聯。
VXLAN-DCI隧道技術
VXLAN是基于IP網絡、采用“MAC in UDP”封裝形式的二層VPN技術,從事網絡工作的對此都應該不陌生。現在如火如荼新建的數據中心,網絡部分基本都采用的VXLAN技術,這是未來數據中心網絡最為重要的技術之一,是實現網絡虛擬化的前提。VXLAN隧道只能用于數據中心內部,實現數據中心內部虛擬機的互聯。VXLAN-DCI隧道則可用來實現數據中心之間的互聯,是一種新型DCI技術,這是部署在VXLAN網絡中的重要技術。
從這三種技術不難看出有一個共同特點,都用到了封裝,即在原始報文上再增加一層二層報文頭,從而實現報文的大二層轉發,實現虛擬機可以在所有數據中心之間自由遷移的功能。這些技術充分保留了原有網絡的架構,在原有網絡上再建設一套虛擬的大二層網絡,將所有數據中心二層打通,雖然封裝技術增加了報文封裝,浪費掉一些網絡帶寬,但卻解決了數據中心互聯的大問題。現在SDN技術火熱,SDN也可以在數據中心互聯中起到很大作用。通過部署SDN,可做到彈性計費,降低運維成本,簡化操作。未來的數據中心互聯中必將看到SDN的身影。