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解析数据中心网络架构特征研究
2022-04-19 00:53
本文摘要:网络是数据中心的最重要组成部分,是相连数据中心大规模服务器进行大型分布式计算的桥梁,网络对于数据中心的重要性不言而喻。随着数据中心流量从传统的南北流量居多演进为东西流量居多,对网络带宽和性能明确提出了很高的挑战,还有虚拟化技术的应用于市场需求,这些都必须网络作出转变,这使得数据中心网络架构的研究沦为技术热点,传统的三层(终端层、汇集层和核心层)网络架构早已不适合新一代数据中心的发展,本文就来描写一些新兴的网络体系架构技术,让大家对最前沿的网络架构研究有所理解。

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网络是数据中心的最重要组成部分,是相连数据中心大规模服务器进行大型分布式计算的桥梁,网络对于数据中心的重要性不言而喻。随着数据中心流量从传统的南北流量居多演进为东西流量居多,对网络带宽和性能明确提出了很高的挑战,还有虚拟化技术的应用于市场需求,这些都必须网络作出转变,这使得数据中心网络架构的研究沦为技术热点,传统的三层(终端层、汇集层和核心层)网络架构早已不适合新一代数据中心的发展,本文就来描写一些新兴的网络体系架构技术,让大家对最前沿的网络架构研究有所理解。

既然是研究就不会有有所不同的观点和点子,所以针对数据中心网络面对的各种问题,设计经常出现了很多种网络架构。比如:Fat-Tree、VL2、Monsoon、Portland、Helios、c-Through、OSA、Flyway、WDCN等等技术,在网络体系结构设计领域经常出现了百家争鸣的景象。坚信大家对这些名词都较为陌生,本文抛砖引玉选其中主流的一些网络架构设计思想,展开详尽理解,把脉近期网络架构设计理念趋向。  Fat-Tree胖树互相交换网络  Fat-Tree网络架构十分经典,就是传统的三层网络架构,由边缘、汇集和核心互相交换网络构成,构成一个树形网络拓扑架构。

不过Fat-Tree与传统的三层树形网络还有有所不同,边缘和汇集网络被区分为有所不同的集群,在一个集群中,每台终端设备和每台汇集设备都连接,包含一个几乎二分图,每个汇集设备与某一部分核心网络设备相连,使得每个集群与任何一个核心设备都连接。Fat-Tree之所以叫胖树网络,是因为从边缘到核心,就越附近核心网络带宽越高,就像现实的树,就越到树根,枝干就越细,即:从叶子到树根,网络带宽不发散,这是Fat-Tree需要承托无堵塞网络的基础。

为了构建网络带宽的无发散,胖树网络中的每个节点(根节点除外)都必须确保下行比特率和上行比特率大于,并且每个节点都要获取对终端比特率的线速发送的能力。在发送层面,从边缘到汇集皆使用二层网络,核心使用仅有三层网络发送,汇集之间要发送必须经过核心三层发送。  VL2开关网络  VL2网络架构的明确提出是为了提高数据中心敏捷性,即为任何云计算上层服务和应用于分配给定数量和方位的服务器计算出来和存储资源。VL2将网络中的所有服务器通过一种虚拟世界的二层以太网连接起来,使得对于云计算的任何上层服务来说,网络中所有的服务器对它都是可分配的,即所有的服务器都坐落于同一个服务器分享池中,从而避免了资源分片问题。

这个VL2电源网络拓扑尤其合适VLB,因为通过在网络顶层的一个汇集网络设备间接发送流量,网络可以为任何遵从软管模型的流量矩阵获取比特率确保。同时,路由很非常简单且富裕弹性,使用一个随机路径抵达一个随机汇集网络设备,然后沿一个随机路径抵达目的终端设备。VL2开关网络中的各级设备之间都使用10G端口以增大布线支出,随着更高发送速率的设备经常出现,现在使用40G点对点早已渐渐沦为主流。

VL2开关网络中,若干台服务器不会相连到一个终端网络设备上,每台终端设备与两台汇集设备连接。每台汇集设备与所有核心设备都连接,包含一个几乎二分图,确保充足低的网络容量。  Helios集装箱网络  Helios网络是一个两层的多根树结构,将所有服务器区分为若干个集群,每个集群中的服务器相连到终端设备上,终端设备同时还与顶层的分组网络设备和光网络设备同时连接,该流形确保了服务器之间的通信可用于分组链路,也可用于光纤链路。

Helios网络架构的管理程序可以对网络资源展开动态配备,使流量大的数据流用于光纤链路展开传输,流量小的数据流仍然用于分组链路传输,从而构建网络资源的最佳利用。Helios网络限于于集装箱之间的网络,它融合光互相交换和电互相交换各自的特点,建构了一种光电混合型集装箱间网络结构。Helios网络光电混合的特点使得它仅有须要更加较少的连线,建设成本更加较低。

  DCell网络  DCell网络是一种用于微型网络设备和有多个网络端口的服务器迭代定义建构的网络架构。在DCell网络中,服务器通过双向的通信链路相连到其它服务器和几个小型网络设备上,高层次的DCell通过低层次DCell迭代创建的。

在DCell网络中,由较低层次的网络网络包含较高层次的网络时,必须低层次网络个数相等每个低层次网络中的服务器个数特1,网络的标准是每个低层次网络中的每台服务器分别与其它每个低层次网络中的某台服务器连接。DCell网络架构的优势就是网络可扩展性好,在网络设备端口数和迭代层级并不大的情况下就能容纳极大的服务器数量。

具备多个端口的服务器还可以展开路由自由选择,利用多路径传输,提升单体网络容量,对于多对多网络传输的反对很好,不过随之而来的是必须每个服务器都减少一个网络接口,减少了服务器的支出和改建网络的复杂度。当然DCell网络也过于极致,不存在底层链路分担更加多传输任务的阻抗不平衡问题,同时必须服务器配备更好的模块,才能拓展网络规模。  除了以上讲解的这四种网络架构,只不过还有十几种主流的网络架构理论,比如以网络为中心的网络架构:Monsoon、Jellyfish、OSA、WDCN、ElasticTree、PortLand、SecondNet;以服务器为中心的网络架构:BCube、FiConn、雪花结构、CayleyDC、MDCube等等。

这些网络架构分别限于于有所不同、特定的场合,都有其独自一人的特点。数据中心网络架构早已沦为近年来引人瞩目的研究热点,国际学术界、国际标准的组织、网络设备厂商、云计算提供商等都对数据中心网络架构研究给与了十分大的注目,这些促成经常出现了如此多的网络架构理论,可以预计在未来数年内,数据中心网络架构的研究还将持续沦为焦点。


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