数据中心网络架构演进

● 传统三层网络架构

传统企业数据中心因一些业务利用，为满足网络的组网，广播职能及网络桥接和清澈分层，通常都选取分层？榛杓。在传统的大型数据中心，网络通常呈三层网络架构，别离是：

○  Access Layer（接入层）：接入互换机通常位于机架顶部，也被称为ToR互换机，用于衔接所有的推算节点，在数据中心中，以机柜互换机的大局存在；

○  Aggregation Layer（汇聚层）：汇聚互换机衔接Access互换机，做网关及路由战术等职能，同时各类防火墙，负载平衡业务也在此部署。

○  Core Layer（主题层）：主题互换机为进出数据中心的包提供高速转发，用于汇聚层的互联，并实现整个数据中心与表部网络的三层通讯。

传统三层网络架构示意图

早期的数据中心大多是南北向流量（即数据中心之表的客户端到数据中心服务器之间的流量），三层网络架构能够在主题互换机统一节造数据的流入流出，实现数据流量做负载平衡。从示意图可见，汇聚互换机是L2和L3网络的分界点，汇聚互换机以下的是L2网络，以上是L3网络。每组汇聚互换机治理一个POD（Point Of Delivery），BUM报文域节造在单个汇聚POD内，汇聚层往上选取路由转发，因而服务器的迁徙也就限度在POD内，影响网路在各类故障场景下的收敛。

● CLOS网络架构

随着技术发展，现代互联网数据中心没有传统网络的职守且要求资源的矫捷弹性扩大，器材向流量（数据中心内的服务器之间的流量）逐步在数据中心中占据主导职位。由于传统三层网络架构存在的问题，云推算的发展要求推算资源可矫捷分配，这些催生数据中心网络架构从分层？榛蚩纱蠊婺＠┐蟮腃LOS架构。
在数据中内心CLOS架构是一个三级互连架构，蕴含了输入级，中央级，输出级。其设计理想是用多个幼规模、低成本的单元构建复杂、大规模的网络架构。在具体利用中又被分为两种，一种是胖树（Fat-Tree）的CLOS网络架构，标志CLOS正式进入数据中心网络架构领域，胖树架构重要是无带宽的收敛，整网三级部署；另一种是二层Spine-Leaf网络架构，由于源于互换机内部的Switch Fabric，因而也被称为二层Fabric网络架构。从架构上看，能够看出传统的三层网络架构是垂直的结构，而Spine-Leaf网络架构是扁平的，更易于水平扩大。

 CLOS组网架构示意图

CLOS组网架构在数据中心的利用

CLOS网络架构已被宽泛利用于大规模数据中心（large-scale datacenter）。业界对于大规模数据中心并没有明确的界说，通常来说，大规模数据中心必要一个数据中心网络集群占有超过10万台服务器。大规模数据中心对于网络的诉求好多，蕴含高机能，单一靠得住，弹性扩大等。目前，iSlot官方网站在互联网行业，已推出100G/400G ENA （Easy Network Architecture，单一网络架构）数据中心网络规划，将CLOS组网架构利用于互联网企业大规模数据中心网络业务，具体可援手客户实现：

○  多业务统一承载，是下一代数据中心网络架构建设的底层逻辑，基于统一的网络架构，两全大数据、AI蹬爪用类型，支持短视频、电商等多业务混合组网；

○  超大规模的滑润扩大，选取ENA组网，实现从25G/100G架构100G/400G架构的滑润过渡和弹性扩大，单POD服务器2K+，单集群服务器5W+的服务器规模；

○  高机能低收敛转发，在带宽层面，单服务器上行双挂可支持200G，单TOR上行支持3.2T，单POD上行支持5.2T；收敛比凭据高低行端口支持定造开发设计；

○  单比特功耗降低，从25G升级到100G组网，工艺从16nm升级到7nm，带宽提升4倍的同时，功耗提升3.2倍，单比特功耗降低；

○  自动化智能化运维，对故障信息的网络，自动告警，热补丁等能力。在网络架构设计上，选取replay工具加载设备的数据库，仿照设备真实运行场景，用以实此刻设备故障时急剧复原业务，同时也能在线下实现故障复现，提升运维效能。

iSlot官方网站100G/400G ENA数据中心规划架构示意图

数据中心网络的发展趋向

数智趋向下，数据的集中处置、存储、传输、互换和治理无一不是在构建数字经济的基础设施。网络技术驱动数据中心网络从以“数据”为中心发展到了以“算力”为中心。相较传统的数据中心网络，现代大规模数据中心网络在架构、技术上和运维都产生了巨大刷新，重要表此刻：

1. 网络带宽加快发展，构建高机能网络

网络支持业务的底层衔接，将网络设备上从治理平面、节造平面和数据平面进行分离，软件界说网络，用软件集中治理设备简化数据平面，让网络更智能，更单一。用先进的网络架构，实此刻线和离线对业务网络的互联互通，矫捷调度网络流量满足个性化业务需要，构建高带宽、低时延高机能网络能力满足一日千里的互联网业务要求。

2. 高密度异构推算集群，大规模弹性扩大

数据中心网络将从互换机网络趋向以数据互联I/O为中心的架构，通过技术和规模弹性给用户提供低成本，高靠得住的网络资源。提供越发安全，不变的网络基础设施，凭据业务必要弹性扩大，用越发单一的方式降本提效是下一代数据中心网络发展的领导准则。

3. 降本提效，实现智能可视化运维

网络成本的优化，是好多互联网业务发展必不成少的一环。相比传统网络架构，大规模数据中心网络架构通过使用box设备进行构建数据中心网络，降低能耗，解决能耗瓶颈，同时在电力、散热、空间成本上进行降本提效。同时，随着网络规模不休扩大，人为运维不再现实，自动化运维部署，软件职能自动升级及故障自动告警，复原等成为好多厂商设备建设数据中心致力的方向。

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