温州市鹿城区建设小学网站,小众设计公司logo,酷炫html5网站,天河网站建设网络推广参考#xff1a; 一文读懂胖树 数据中心网络架构VL2详解
数据中心网络拓扑设计目标
总体目标
业务可以部署在任意的服务器上可以根据需要动态扩展或者缩小服务器规模
网络角度
均衡负载且高性能#xff1a;服务器之间的性能仅受限于服务器网卡#xff0c;而不是链路性能…参考 一文读懂胖树 数据中心网络架构VL2详解
数据中心网络拓扑设计目标
总体目标
业务可以部署在任意的服务器上可以根据需要动态扩展或者缩小服务器规模
网络角度
均衡负载且高性能服务器之间的性能仅受限于服务器网卡而不是链路性能隔离一个业务的流量不影响其它业务的流量易于管理服务器配置简单
传统树形网络拓扑
上层交换机必须要有足够大的带宽来满足下层服务器之间的通信。从叶节点到根节点所需的交换机的性能依次增加。根节点交换机会成为瓶颈。
Fat-Tree
使用大量低性能的交换机构建出大规模的无阻塞网络对于任意的通信模式总有路径让他们的通信带宽达到服务器网卡带宽。具体来说Fat-Tree结构共分为三层核心层、汇聚层、接入层。 一个k元的Fat-Tree可以归纳为5个特征
每台交换机都有k个端口核心层为顶层一共有(k/2)^2个交换机一共有k个pod每个pod有k台交换机组成。其中汇聚层和接入层各占k/2台交换机接入层每个交换机可以容纳k/2台服务器因此k元Fat-Tree一共有k个pod每个pod容纳kk/4个服务器所有pod共能容纳kk*k/4台服务器任意两个pod之间存在k条路径。
连在同一个接入交换机下的服务器处于同一个子网他们之间的通信走二层报文交换。不同接入交换机下的服务器通信需要走路由。 Fat-Tree的优点每一层的累积带宽相同所有交换机都一样核心也不需要高带宽端口的交换机。扩展性高接入层交换机端口的带宽和服务器网卡的带宽相同
Fat-Tree的缺陷
不支持服务的动态迁移需要定制化的路由Fat-Tree 的扩展规模在理论上受限于核心层交换机的端口数目不利于数据中心的长期发展要求Fat-Tree 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 等高性能分布式应用Fat-Tree 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
VL2
将服务器身份IP和位置拓扑相关分离VL2架构中分为服务器、机架交换机ToR(top of rack)、汇聚交换机和中继交换机。每个服务器与一个ToR连接多个ToR可以连接到一个汇聚交换机每个汇聚交换机可以通过中继交换机与其他汇聚交换机相连。 n个中继交换机任何一个失效只会减小1/n的双向带宽这种设计增加了路径数量和网络的健壮性。VL2在数据中心内部使用两种地址其中底层服务器使用AAs(Application Addresses), 上层交换机使用LAs(Locator Addresses)。在这种地址分配方式中服务器会认为与其他服务器都在同一个子网中因为他们使用相同的AAs地址前缀。VL2通过在服务器的协议栈中增加shim子层、ToR交换机隧道、目录系统实现寻址。服务器S与另一服务器D进行通信在初次通信时S会发送ARP数据包请求D的MAC地址此时协议栈中的shim层将会拦截此ARP数据包即不会发生ARP广播而是向目录系统发送数据请求D的LAs地址。目录系统记录AAs-LAs的映射关系其中AAs为服务器的地址而LAs为服务器连接的ToR交换机地址。因此目录服务器收到S的请求后返回的是D的ToR服务器地址。shim层在收到目录系统的应答后将数据包封装其目的地址为D的ToR地址即LAs地址。然后将数据包发给自己的ToR服务器。该ToR通过汇聚交换机、中继交换机将数据包发送到D的ToR交换机。D的ToR交换机受到数据后进行解封装获取数据包的真实目的地址并将其转发给服务器。VL2使用VLB实现负载均衡ECMP实现多路径传输。中继交换机全部使用相同的LAs地址对于任意交换机与中继交换机都是3跳的距离不存在远近之分。每个汇聚交换机都可以与服务器通信。数据到达汇聚交换机后汇聚交换机会随机选择路径进行传输数据因为中继交换机的地址是相同的因此只要选择链路状态好的路径传输就可以以此实现多路径传输。
VL2的优点
实现了可扩展敏捷的数据中心网络扁平寻址服务实例可以被放置到数据中心网络的任何地方负载均衡将流量统一的分配到网络的多条路径ToR交换机端口的带宽和服务器网卡的带宽相同
VL2的缺点
VL2架构需要更改服务器的主机协议栈需要一个高性能低时延的目录系统提供映射查找服务为数据中心带来额外的开销。该目录系统可能会成为瓶颈。为了实现VLB所有交换机要一直在线增加了能耗
