陪伴著現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心所采用流量流的改變，過(guò)去占主導(dǎo)地位的三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)現(xiàn)在已經(jīng)不是理想的方案。由于虛擬化技術(shù)的發(fā)展，服務(wù)器管理員現(xiàn)在只需要點(diǎn)擊鼠標(biāo)，就可以輕松地將計(jì)算資源從數(shù)據(jù)中心的一個(gè)位置遷移到另一個(gè)位置。但是，底層網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上還是靜態(tài)的。因此，如果數(shù)據(jù)流發(fā)生了顯著變化，還是會(huì)造成一些不容易處理的性能問(wèn)題。這種問(wèn)題的一個(gè)解決方法是改為使用葉脊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

但是，什么是葉脊結(jié)構(gòu)呢?而且，更重要的是——我如何知道這種架構(gòu)能給我的網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)好處呢?在本文中，我們將首先介紹為什么葉脊架構(gòu)應(yīng)該成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的首選。然后，我們將介紹闡述一些促使人們使用和實(shí)現(xiàn)一個(gè)葉脊結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵原因。

葉脊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)概述

盡管葉脊技術(shù)現(xiàn)在還被認(rèn)為是一種新技術(shù)新概念，但是這種架構(gòu)早在上世紀(jì)50年代就已經(jīng)提出。貝爾實(shí)驗(yàn)室的工程師Charles Clos當(dāng)時(shí)一個(gè)重要貢獻(xiàn)就是提出了網(wǎng)式網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，它要求在兩個(gè)位置之間使用多個(gè)非阻斷交換路徑。這種多路徑設(shè)計(jì)可以啟用之前阻斷的端口，從而增加更大的容量。Clos網(wǎng)絡(luò)當(dāng)時(shí)是為了給公共交換電話網(wǎng)絡(luò)增加更大的容量。在上世紀(jì)90年代，Clos的概念經(jīng)過(guò)調(diào)整之后集成到了交換跨機(jī)架背板，從而大大提升單個(gè)交換機(jī)之中的端口間帶寬。

而到現(xiàn)在，Clos設(shè)計(jì)已經(jīng)擴(kuò)展到LAN中，從而在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部形成一種網(wǎng)狀無(wú)阻斷互聯(lián)結(jié)構(gòu)。這個(gè)概念可以大大提升東西向流量容量，也能在數(shù)據(jù)中心資源之間實(shí)現(xiàn)更為可控的通信。這就是現(xiàn)在大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商銷(xiāo)售部門(mén)所指的葉脊架構(gòu)。

　　葉脊網(wǎng)絡(luò)用一種網(wǎng)狀非阻斷連接來(lái)改進(jìn)流量流

確定葉脊架構(gòu)的需求

既然我們已經(jīng)理解了葉脊架構(gòu)的基本概念，那么我們接下來(lái)將討論這種設(shè)計(jì)可以給數(shù)據(jù)中心帶來(lái)的變化和好處。這些標(biāo)志性線索可以分成3類(lèi)：數(shù)據(jù)流、延遲和管理工具。

過(guò)去在客戶端與服務(wù)器之間會(huì)有各種各樣的數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)流。這種數(shù)據(jù)流稱為南北向(縱向)數(shù)據(jù)流。但是，在出現(xiàn)虛擬化技術(shù)之后，服務(wù)器資源現(xiàn)在分布于數(shù)據(jù)中心的不同物理位置上。這導(dǎo)致需要使用超高速的東西向(橫向)數(shù)據(jù)傳輸。隨著數(shù)據(jù)中心虛擬化程度越來(lái)越高，東西向流量也會(huì)不斷增長(zhǎng)。這就有可能在數(shù)據(jù)中心某兩個(gè)位置之間的連接路徑上產(chǎn)生瓶頸。因此，一定要密切監(jiān)控東西向鏈路的使用狀態(tài)。當(dāng)它達(dá)到預(yù)定臨界值的時(shí)候，可能就是應(yīng)該考慮改為葉脊架構(gòu)的時(shí)候了。

另一個(gè)相似但卻很難發(fā)現(xiàn)的線索是處理可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)延遲的密集應(yīng)用程序及資源。同樣，由于服務(wù)器資源是分散的——而且遺留數(shù)據(jù)中心還使用單路徑的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，因此構(gòu)成一個(gè)虛擬服務(wù)器的計(jì)算與存儲(chǔ)組件的物理位置變得至關(guān)重要。如果部署不得當(dāng)，那么這些資源相隔幾個(gè)網(wǎng)段。這會(huì)增加延遲時(shí)間，并且最終影響許多應(yīng)用程序的整體可用性。

另一方面，葉脊架構(gòu)會(huì)使數(shù)據(jù)中心變得扁平化，因?yàn)槿~脊交換機(jī)之間的無(wú)阻斷上行鏈路采用的是網(wǎng)狀設(shè)計(jì)。最終，它可以減少任意兩個(gè)資源之間的網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)。最難的是要確定延遲是由網(wǎng)絡(luò)造成的，而不是應(yīng)用程序造成的。網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控工具是一個(gè)幫助確定問(wèn)題來(lái)源的重要資源。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)延遲變得很?chē)?yán)重時(shí)，就意味著當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)不滿足要求了。

最一個(gè)預(yù)示著應(yīng)該采用葉脊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的標(biāo)志是：需要找一些高級(jí)工具來(lái)完成數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的全面管理。例如，如果網(wǎng)絡(luò)管理員無(wú)法應(yīng)付應(yīng)用部署需求，那么就可能需要使用葉脊網(wǎng)絡(luò)來(lái)提供自動(dòng)部署功能。

另一個(gè)例子是當(dāng)需要數(shù)據(jù)中心支持多租賃分段的時(shí)候。如果是這種情況，那么現(xiàn)代葉脊部署帶來(lái)的多租賃分配工具就是很好的選擇。最后，如果應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)要求用端到端可見(jiàn)性去管理復(fù)雜流量流——或?qū)崿F(xiàn)高級(jí)安全工具，那么獲得這些功能的正確方式是尋找一種包含葉脊結(jié)構(gòu)和軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)。

決定選擇葉脊結(jié)構(gòu)

不要認(rèn)為葉脊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)只適用于有高級(jí)網(wǎng)絡(luò)需求的大型數(shù)據(jù)中心，這是一種誤解。無(wú)論是規(guī)模多大或多小，都會(huì)有很多的原因促使數(shù)據(jù)中心遷移到下一代設(shè)計(jì)。而管理員要做的工作就是了解應(yīng)該如何確定這些原因。如果數(shù)據(jù)中心遇到了網(wǎng)絡(luò)瓶頸，應(yīng)用性能下降，或者要求使用更高級(jí)的網(wǎng)絡(luò)管理工具，那么今年2017年就是應(yīng)該考慮各種葉脊架構(gòu)的時(shí)候了。