数据中心基础网络架构成功实践及未来发展趋势

数据中心网络起着承上启下的作用，将计算和存储资源连接在一起，并以服务的形式对内部及外部的用户提供数据访问能力。虽说网络建设和运维投入远比机房基础建设、服务器设备、存储设备、应用开发及运维小，但大家很怕它出现性能问题或故障长时间不能恢复，因为网络一旦不可用，意味着一切服务都将停止。因此，设计运维一张高性能、高可靠的网络是网络架构及运维团队的首要目标。  

结合我在锐捷网络服务互联网企业的实践经验，分享几个典型的网络架构设计，供大家参考。

数据中心10G/40G网络架构

主要设计理念：

1. 核心设备全线速高性能转发，核心之间不互联，采用Fabric架构，隔离核心故障，较大程度降低核心故障影响；
2. 三层路由组网，通过ECMP提高冗余度，降低故障风险；
3. 通过TOR上的服务器接入数量和上联40G链路数量控制单TOR收敛比，通过提高核心设备接口密度扩展单集群服务器规模。

注：千兆网络已跟不上业务发展，本文不再涉及。

数据中心25G/100G网络架构

与10G/40G网络一致，主要变化在于：

1. 下行链路由10G变为25G，提升至2.5倍；
2. 上行链路每端口由40G变为100G，提升至2.5倍；
3. 下一代主流芯片方案实现为48*25GE+8*100GE（Broadcom TD3），上行收敛比提升为1.5:1。

下面仅以大型数据中心为例做组网说明：

CLOS网络架构

最后，想与大家分享的是今年国内不少互联网企业考虑使用的新架构设计。

从上述架构设计说明中，不难看出数据中心集群规模和收敛比，主要受限于机框式核心设备的端口密度，而业界核心设备的更新换代都是以数年为单位进行的，大大阻碍了数据中心规模和发展。另外，动辄数百个40GE接口或者100GE接口的核心设备单台运行功率已达20KW，而国内大部分IDC机房的平均功率只有5KW~6.5KW/机柜，这给机房供电系统的维护管理带来了巨大的挑战。如何摆脱核心设备端口密度的限制？如何摆脱核心设备对IDC机房供电系统的挑战？

此时，CLOS架构诞生了。

25G /100G CLOS网络架构图

架构特性：   

• Leaf、Fabric、Spine交换机选用中低端盒式交换机48*25GE+8*100GE/32*100GE；
• 每台Leaf，下联32个25GE做Server接入，8个100GE用于向上连接的上行链路；每个POD 16台Leaf交换机；
• 每台Fabric交换机， 有32个100GE，16个下连16台Leaf，16个上连至16组Spine；每个POD 8台Fabric交换机，共32个POD；
• 每台Spine交换机，有32个100GE，全部用于下连32个POD Fabric交换机；
• 每组8台，共16组Spine交换机；
• 通过Edge PODs连接外网，单POD集群带宽12.8Tbps，整数据中心集群带宽超过400Tbps。

随着智能时代的来临，大数据、人工智能等新技术的应用，对数据中心网络提出了新的挑战。如何更好地支撑Hadoop、RDMA等技术应用，成为网络运维团队关注和思考的问题。高性能、低时延、无损网络已然成为数据中心网络设计和运维的主流思路。无损网络如何设计和运维，下一代数据中心网络又有哪些值得期待的特性，敬请关注下回分享。