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Cisco Data Center Spine-and-Leaf Architecture: Design Overview White Paper :Data center evolution

系列:Cisco数据中心Spine and Leaf架构:设计概述白皮书

数据中心是现代软件技术的基础,在企业拓展能力方面起着至关重要的作用。传统的数据中心使用三层体系结构,服务器根据位置划分为pod,如图1所示。

Title: Traditional three-tier data center design

图1. 传统的三层数据中心设计

该架构由核心路由器、聚合路由器(有时称为分发路由器)和访问交换机组成。在聚合路由器和接入交换机之间,使用生成树协议(Spanning Tree Protocol  STP)为网络的第2层部分构建无环拓扑。生成树协议提供了几个好处:它简单,是一种只需很少配置的即插即用技术VLAN在每个pod内扩展,服务器可以在pod内自由移动,无需更改IP地址和默认网关配置。然而,生成树协议不能使用并行转发路径,它总是阻塞VLAN中的冗余路径

2010年,思科引入虚拟端口通道(vPC)技术,克服了生成树协议的局限性。vPC消除了生成树阻塞端口,提供从接入交换机到聚合路由器的主动主动上行链路,充分利用了可用带宽,如图2所示。在vPC技术中,生成树协议仍然是一种故障安全机制。

vPC技术在一个相对较小的数据中心环境中工作得很好,在这个环境中,大多数流量由客户端和服务器之间的南北向通信组成。

Title: Data center design using vPC

图2. 基于vPC的数据中心设计

自2003年以来,随着虚拟技术的引入,在三层数据中心设计中,在第2层的pod中隔离的计算、网络和存储资源可以被汇集起来。这项革命性的技术创造了对更大的第2层域的需求,从访问层到核心层,如图3所示。

Title: Data center design with extended Layer 3 domain

图3. 扩展三层域的数据中心设计

随着第2层分段在所有pod中扩展,数据中心管理员可以创建一个中心的、更灵活的资源池,可以根据需要重新分配。服务器被虚拟化为一组虚拟机,这些虚拟机可以在服务器之间自由移动,而无需更改其操作参数

随着虚拟化服务器的出现,应用程序越来越多地以分布式方式部署,这导致东西方流量增加。此通信量需要有效处理,具有低且可预测的延迟。然而,vPC只能提供两个活动的并行上行链路,因此带宽成为三层数据中心体系结构中的一个瓶颈。三层体系结构中的另一个挑战是,服务器到服务器的延迟取决于使用的通信路径

为了克服这些限制,开发了一种新的数据中心设计,称为基于Clos网络的脊椎和叶子架构。这种架构已经被证明能够提供高带宽、低延迟、无阻塞的服务器到服务器连接。

 

原文:https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/switches/nexus-7000-series-switches/white-paper-c11-737022.html

本文:http://jiagoushi.pro/node/1031

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