数据中心网络架构拓扑（数据中心组网架构）
今天给各位分享数据中心网络架构拓扑的知识，其中也会对数据中心组网架构进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！
本文目录一览：
数据中心的的网络拓扑结构是怎样分的？
星型拓扑结构
集中式网络
环型网络拓扑结构
总线拓扑结构 分布式拓扑结构
树型拓扑结构
网状拓扑结构
蜂窝拓扑结构
混合型拓扑结构
给你10个路由器或交换机，你如何配置？（第1篇）
前几周有人问我，如果有一个环境中给你10多个交换机和路由器，应该如何配置。这是一个很好的问题，关键不在端口安全、Port Channel、STP、和路由的配置，而是在于针对终端应用服务特点选择相应适合的网络架构。
近十年来，虽然云服务的扩展性需求促进了相关解决方案快速发展，然而数据中心常见的网络拓扑仍然可以归纳为两种：传统的三层网络架构，和Leaf-Spine二层网络架构。
传统的三层网络架构由三层交换机组成：即访问层，聚合层(有时称为分发层)和核心层。服务器连接到其中一个边缘层访问交换机(常称Top of Rack Switch，或 TOR Switch)，聚合层交换机则将多个接入层交换机互连在一起，所有聚合层交换机通过核心层交换机相互连接。核心层交换机还负责将数据中心连接到Internet。传统的数据中心过去***用的就是这种三层架构。
下图是我参与优化设计的有数万台服务器的传统数据中心网络架构示意图。
在这个拓扑中，除了经典的三层（分发路由器，网络分区汇聚路由器，服务器接入交换机）外，核心层还包括了： WAN核心骨干路由器，WAN发路由器，WAN优化加速器，LAN核心路由器，外部Choke路由器，Internet边界路由器，Transit，防火墙，用于联接数据包分析器的Network TAP。网络负载均衡器放在了聚合层。另外还有一个专用的OOB接入层，用于设备维护管理。
三层架构虽然容易部署、易于诊断，但是其已无法满足日益增长的云计算需求。三层架构面临的主要问题包括：低可扩展性、低容错性、内部服务器之间横截面带宽低、较高层超额使用（Oversubscription）、高层次的拓扑中使用的大型模块化交换机成本非常高。
我过去常***用以下这几个方法缓解三层架构中网络分离问题：
(1)、PVLAN: 专用VLAN，也称为端口隔离，是计算机网络中的一种技术，其中VLAN包含受限制的交换机端口，使得它们只能与给定的端口通信。这个常用于后端的NFS网络。
(2)、VRF虚拟化路由表，用于路径隔离。
(3)、GRE Tunnel。
(4)、使用一些Overlay network封装协议并结合一操作系统虚似化实现网络分离。
Leaf-Spine网络架构解决了传统三层网络架构所面临的Oversubscription和内部服务器之间横截面带宽问题。Leaf-Spine网络架构在过去几年里已开始接管主要的云服务数据中心。Leaf-Spine结构也称为Clos结构，其中每个Leaf交换机（ToR交换机）以全网状拓扑连接到每个Spine交换机。这是一种两层的Fat-tree网络。这种架构中Leaf之间只有一个跳，最大限度地减少了任何延迟和瓶颈。Spine网络的扩展非常简单，只要在需增长的情况下逐步添加Spine交换机。
Leaf-Spine架构使用定制的寻址方案和路由算法，而非传统的STP。根据网络交换机中可用的功能，可以使用第2层或第3层技术实现Leaf-Spine网格。第3层的Leaf-Spine要求每个链路都被路由，并且通常使用开放最短路径优先（OSPF）或等价多路径路由（ ECMP ）来实现的边界***协议（BGP）动态路由。第2层***用loop-free的以太网fabric技术，例如多链接透明互联（TRILL）或最短路径桥接（SPB, IEEE 802.1aq）。其中，思科的FabricPath 和Brocade的Virtual Cluster Switching是基于TRILL发展而来的私有data plane。核心网络还可使用带有ECMP的动态路由协议通过第3层连接到主干网。华为、联想、Brocade、HP、 Extreme Networks等公司都有基于TRILL的产品或其它Leaf-Spine架构的解决方案。
Leaf-Spine结构的优点是：
(1)、使用所有链路互连，而不像传统网络中冗余链路被STP阻塞。
(2)、所有内部Leaf之间横向通信都是等距的，因此数据流延时时间是确定的。
(3)、Underlay的交换机配置和核心网络配置是固定的，因此变更Overlay Network的路由不需要更改核心网络。
(4)、产品安全区域能虚拟分离，扩展了VLAN和多租户安全性。
(5)、基础设施的物理网络可以和逻辑网络(Overlay network)分离。
Leaf-Spine结构也有些缺点，比如：
(1)、网络交换机的数量远远大于三层网络架构。
(2)、扩展新的Leaf时需要大量的线缆、并占用大量Spine交换机端口。
(3)、Spine交换机端口数量决定了最大可联接的Leaf交换机数量，也就决定了最大主机总数量。
下图是我参与过的一个公有云Leaf-Spine方案示意草图。
现代的数据中心部署中，我们一般将网络设备、服务器和机架在出厂时应模块化。对于使用Leaf-Spine 网络的数据中心，出厂时预装配成四种类型的标准工程系统：Transit 机柜, Spine 机柜, Fabric 机柜, 和 Server 机柜。Leaf 交换机和服务器一样被预装配于 Server 机柜，基本上做到开柜上电即可上线使用。
当下全球主流公有云基本上***用的都是Leaf-Spine 网络架构。然而，各家公有云服务商Leaf-Spine网络中的Underlay Network和Overlay Network使用的协议和方案有很大区别。比如，你可以基于Leaf-Spine架构使用VXLAN来设计你的SDN解决方案，也可以基于ECMP的BGP-labeled-unicast的underlay 网络，使用MPLS L3***s构建另一种多租户的数据中心SDN解决方案。
聊完了两种层数据中心网络架构，相信大家如有机会搭建新的网络时，应该知道如何选择您的网络架构方案了。
欢迎大家发表留言，谈谈你所熟悉的Leaf-Spine网络架构方案中，Underlay Network和Overlay Network使用的协议分别是什么。
参考资料：
(1)、 Building Multi tenant Data Centers with MPLS L3***s
(2)、 Cisco Data Center Spine-and-Leaf Architecture: Design Overview White Paper
数据中心网络中常用的拓扑结构---Fattree
姓名：姜国勇
学号：20011210153
转自：
【嵌牛导读】数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。
在今后的发展中，数据中心也将会成为企业竞争的资产，商业模式也会因此发生改变。随着数据中心应用的广泛化，人工智能、网络安全等也相继出现，更多的用户都被带到了网络和手机的应用中。随着计算机和数据量的增多，人们也可以通过不断学习积累提升自身的能力，是迈向信息化时代的重要标志。
其中，fat-tree模型为大多数数据中心网络构建常用的拓扑结构，在稳定性方面有着显著的优势。
【嵌牛鼻子】FatTree拓扑结构 数据中心网络
【嵌牛正文】
FatTree拓扑结构是由MIT的Fares等人在改进传统树形结构性能的基础上提出的，属于switch-only型拓扑。
整个拓扑网络分为三个层次：自上而下分别为边缘层（edge）、汇聚层（aggregate）和核心层（core），其中汇聚层交换机与边缘层交换机构成一个pod，交换设备均***用商用交换设备。
FatTree构建拓扑规则如下：FatTree拓扑中包含的Pod数目为 ，每一个pod连接的sever数目为 ，每一个pod内的边缘交换机及聚合交换机数量均为 ，核心交换机数量为 ，网络中每一个交换机的端口数量为 ，网络所能支持的服务器总数为 。
FatTree结构***用水平扩展的方式，当拓扑中所包含的pod数目增加，交换机的端口数目增加时，FatTree拓扑能够支持更多的服务器，满足数据中心的扩展需求，如k=48k=48时，FatTree能够支持的服务器数目为27648。
FatTree结构通过在核心层多条链路实现负载的及时处理，避免网络热点；通过在pod内合理分流，避免过载问题。
FatTree对分带宽随着网络规模的扩展而增大，因此能够为数据中心提供高吞吐传输服务；不同pod之间的服务器间通信，源、目的节点之间具有多条并行路径，因此网络的容错性能良好，一般不会出现单点故障；***用商用设备取代高性能交换设备，大幅度降低网络设备开销；网络直径小，能够保证***、在线会与等服务对网络实时性的要求；拓扑结构规则、对称，利于网络布线及自动化配置、优化升级等。
Fat-Tree结构也存在一定的缺陷：Fat-Tree结构的扩展规模在理论上受限于核心交换机的端口数目，不利于数据中心的长期发展要求；对于Pod内部，Fat-Tree容错性能差，对底层交换设备故障非常敏感，当底层交换设备故障时，难以保证服务质量；拓扑结构的特点决定了网络不能很好的支持one-to-all及all-to-all网络通信模式，不利于部署MapReduce、Dryad等现代高性能应用；网络中交换机与服务器的比值较大，在一定程度上使得网络设备成本依然很高，不利于企业的经济发展。
关于数据中心网络架构拓扑和数据中心组网架构的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。
