11焦点剖析大二层

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1、在数据中心和云计算的网络方案和技术讨论中，大二层己经成为热点话题，涌现了各种软件和硬件技术、立接和间接手段等，目的都是为了解决“L2overXX”的问题。那么，为什么有这么多大二层技术？在数据中心方案规划和设计屮该如何选择？木文进行一个总体的剖析，并在后续的文章屮就主要技术与应川进行详细的分析和介绍。剖析大二层文/卢国强一、为什么需要大二层1.虚拟化对数据中心提出的挑战传统的三层数据中心架构结构的设计是为了应付服务客户端-服务器应用稈序的纵贯式大流量,同时使网络管理员能够对流量流进行管理。工程师在这些架

2、构屮釆用牛成树协议(STP)来优化客户端到服务器的路径和支持连接兀余。虚拟化从根本上改变了数据屮心网络架构的需求。最垂要的一点就是，焜拟化引入了虚拟机动态迁移技术。从而要求网络支持大范围的二层域。从根木上改变了传统三层网络统治数据中心网络的局而。2.虚拟机迁移与数据中心二层网络的变化在传统的数据中心服务器区网络设计中，通常将二层网络的范围限制在网络接入层以下，避免出现大范围的二层广播域。如图1所示，山于传统的数据中心服务器利用率太低平均只有10%〜15%,浪费了大量的电力能源和机房资源。虚拟化技术能够有

3、效地提高服务器的利川率，降低能源消耗，降低客户的运维成木，所以虚拟化技术得到了极人的发展。但是，虚拟化给数据屮心带来的不仅是服务器利川率的提高，还有网络架构的变化。具体的來说，虚拟化技术的一项伴生技术一虚拟机动态迁移(如VMware的VMotion)在数据中心得到了广泛的应用。简单来说，虚拟机迁移技术可以使数据中心的计算资源得到灵活的调配，进一步提高虚拟机资源的利用率。但是虚拟机迁移要求虚拟机迁移前后的1P和MAC地址不变，这就需要虚拟机迁移前后的网络处于同一个二层域内部。由于客户要求虚拟机迁移的范围越

4、来越人，甚至是跨越不同地域、不同机房之间的迁移，所以使得数据屮心二层网络的范围越来越人，甚至出现了专业的人二层网络这一新领域专题。Application虚拟化足必然趙势虚拟化闻：•厳务署利用率低•机耳消耗tftA・成▲坯・收2KL虚拟化启：•资源利舟芥极人的择務・州收益、ttrt*数据中心虚拟化对网络的挑战一大规模二层网络图1数据中心虚拟化与大范鬧二层网络1.传统网络的二层为什么大不起来在数据中心网络中，“区域”对应VMN的划分。相同VMN内的终端属于同一广播域，具有一致的VLAN-ID,二层连通；不同

5、VLAN内的终端需要通过网关互相访问，二层隔离，三层连通。传统的数据中心设计，区域和VLAN的划分粒度是比较细的，这主要取决于“需求”和“网络规模”。传统的数据中心主要是依据功能进行区域划分，例如WEB、APP、DB,办公区、业务区、内联区、外联区等等。不同区域Z间通过网关和安全设备互访，保证不同区域的可靠性、安全性。同时，不同区域由于具有不同的功能，因此需要相互访问数据时，只要终端之间能够通信即町，并不一定要求通信双方处于同一VLAN或二层网络。传统的数据中心网络技术，STP是二层网络中非常重要的-•

6、种协议。用户构建网络时，为了保证可靠性，通常会采用冗余设备和冗余链路，这样就不可避免的形成环路。而二层网络处于同一个广播域下，广播报文在环路中会反复持续传送，形成广播风暴，瞬间即可导致端口阻塞和设备瘫痪。因此，为了防止广播风暴，就必须防止形成环路。这样，既要防止形成环路，又要保证可靠性，就只能将冗余设备和兀余链路变成备份设备和备份链路。即兀余的设备端口和链路在止常情况下被阻塞掉，不参与数据报文的转发。只有当前转发的设备、端口、链路出现故障，导致网络不通的时候,兀余的设备端口和链路才会被打开，使得网络能够

7、恢复正常。实现这些自动控制功能的就是STP（SpanningTreeProtocol,生成树协议）。山于STP的收敛性能等原I大I,一般情况下STP的网络规模不会超过100台交换机。同时山于STP盂要阻塞掉兀余设备和链路，也降低了网络资源的带宽利用率。因此在实际网络规划时，从转发性能、利用率、可靠性等方面考虑，会尽可能控制STP网络范围。2.大二层也是为了流通的要求随着数据大集中的发展和虚拟化技术的应用，数据中心的规模与日俱增，不仅对二层网络的区域范围要求也越来越人，在需求和管理水平上也提出了新的挑战。

8、数据屮心区域规模和业务处理需求的增加，对于集群处理的应川越来越多，集群内的服务器需要在一•个二层VLANKo同吋，虚拟化技术的应用，在带来业务部署的便利性和灵活性基础上，虚拟机的迁移问题也成为必须要考虑的问题。为了保证虚拟机承载业务的连续性，虚拟机迁移前后的1P地址不变，因此虚拟机的迁移范围需要在同一个二层VLAN下。反过來即，二层网络规模有多大，虚拟机才能迁移有多远。传统的基于STP备份设备和链路方案已经不能满足数据中心规模、带宽的需求，