数据中心网络架构拓扑图（网络拓扑图和网络架构图）
本篇文章给大家谈谈数据中心网络架构拓扑图，以及网络拓扑图和网络架构图对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。
本文目录一览：
- 1、给你10个路由器或交换机，你如何配置？（第1篇）
- 2、数据中心的构成是怎么样的
- 3、数据中心网络中常用的拓扑结构---Fattree
- 4、求一张网络三层架构的图
- 5、运营在拓扑图上的数据中心机房是什么样子
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
数据中心的构成是怎么样的
数据中心系统总体设计思想是以数据为中心，按照数据中心系统内在的关系来划分，数据中心系统的总体结构由基础设施层、信息***层、应用支撑层、应用层和支撑体系五大部分构成。如下图所示：
数据中心总体架构
数据中心系统总体架构
数据中心从顶层上规划总体技术架构、设计技术路线和方法，保证网络、数据***、应用系统、安全系统等各要素之间构成一个有机的整体，实现企业(机构)数据***管理的联动和信息的及时监测、汇总与分析。具体各层介绍如下：
(1)基础设施层
基础设施层是指支持整个系统的底层支撑，包括机房、主机、存储、网络通信环境、各种硬件和系统软件。
(2)信息***层
信息***层包括数据中心的各类数据、数据库、数据仓库，负责整个数据中心数据信息的存储和规划，涵盖了信息***层的规划和数据流程的定义，为数据中心提供统一的数据交换平台。
(3)应用支撑层
应用支撑层构建应用层所需要的各种组件，是基于组件化设计思想和重用的要求提出并设计的，也包括***购的第三方组件。
(4)应用层
应用层是指为数据中心定制开发的应用系统，他包括标准建设类应用、***集整合类应用、数据服务类应用和管理运维类应用，以及服务于不同对象的企业信息门户(包括内网门户和外网门户)。
(5)支撑体系
支撑体系包括标准规范体系、运维管理体系、安全保障体系和容灾备份体系。容灾备份体系在传统的数据中心系统中隶属于安全保障体系，随着数据地位的提高，容灾备份已自成体系。安全保障体系侧重于数据中心的立体安全防护，容灾备份体系专注于数据中心的数据和灾难恢复。
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。
求一张网络三层架构的图
三层网络架构是***用层次化架构的三层网络。
三层网络架构设计的网络有三个层次：核心层（网络的高速交换主干）、汇聚层（提供基于策略的连接）、接入层 （将工作站接入网络）。
扩展资料：
三层网络结构短板
1、不断地改变的三层网络结构数据中心网络传输模式。
2、网络收敛：三层网络结构中，同一个物理网络中的储存网络和通信网络，主机和阵列之间的数据传输通过储存网络来传输，在逻辑拓扑上就像是直接连接的一样
3、虚拟化：将物理客户端向虚拟客户端转化，虚拟化服务器是未来发展的主流和趋势，它使得三层网络结构的网络节点的移动变得非常简单。
4、如果三层网络结构上主机需要通过高速带宽相互访问，但通过层层的uplink口，会导致潜在的、而且非常明显的性能衰减。三层网络结构的原始设计更会加剧这种性能衰减，由于生成树协议会防止冗余链路存在环路，双上行链路接入交换机只能使用一个指定的网络接口链接。
5、横向网络（east-west）在纵向设计的三层网络结构中传输数据会带有传输的瓶颈，因为数据经过了许多不必要的节点（如路由和交换机等设备）。
参考资料来源：百度百科-三层网络结构
运营在拓扑图上的数据中心机房是什么样子
美国标准：
最重要的一个是Uptime Institute的Topology Standard, 包括Tier I, Tier II, Tier III, Tier IV。这里面又分为设计、建造和运营三个方面的Tier I, Tier II, Tier III, Tier IV。
其次是TIA 942标准里定义的Tier I, Tier II, Tier III和Tier IV，它与Uptime Institute的Topology Standard中的定义稍有不同，并且现在Uptime Institute也不同意TIA使用Tier I, Tier II, Tier III和Tier IV了，新的定义方式还没有出来。
再其次是BICSI 002中定义的F0, F1,F2,F3,F4级
中国标准
GB 50174就数据中心定义为A, B, C级。
关于数据中心网络架构拓扑图和网络拓扑图和网络架构图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。
