企業(yè)網(wǎng)D1Net  3月12日 眾所周知，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心基本上采用的是二層加三層的組網(wǎng)架構(gòu)，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部采用二層組網(wǎng)，數(shù)據(jù)中心外部通常用三層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)。隨著服務(wù)器虛擬化技術(shù)的普及，數(shù)據(jù)中心正式進(jìn)入云計(jì)算時(shí)代，為提升大量閑置服務(wù)器的資源利用率，計(jì)算虛擬化技術(shù)已經(jīng)逐步在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行應(yīng)用，VM（Virtual Manufacturing）主機(jī)逐漸成為數(shù)據(jù)中心承載應(yīng)用業(yè)務(wù)的重要形式，然而VM只能在一個(gè)二層的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行遷移，如果需要跨二層區(qū)域遷移，就需要更改VM的IP地址。若沒(méi)有負(fù)載均衡等其它特殊手段，VM上的應(yīng)用會(huì)中斷。這樣VM技術(shù)在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心中使用就受到了極大限制，因?yàn)榻^大部分的數(shù)據(jù)中心都是由多個(gè)分布在世界各地的分中心所組成，將VM限制在一個(gè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)使用，數(shù)據(jù)中心為了更充分的利用資源，就需要VM在更大的范圍內(nèi)無(wú)縫遷移，受傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的影響，VM顯然無(wú)法充分展現(xiàn)出其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。另外，即使在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，設(shè)備數(shù)量也越來(lái)越多，二層網(wǎng)絡(luò)規(guī)模變得非常龐大，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)難以負(fù)重。顯然VM在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器上的應(yīng)用已經(jīng)成為潮流，不可逆轉(zhuǎn)。為了解決這些問(wèn)題，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)必須做出改變，革自己的命。這樣關(guān)于新二層的技術(shù)如雨后春筍般地出現(xiàn)了。

現(xiàn)在所有的新二層技術(shù)都是基于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)面臨的問(wèn)題而設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，本質(zhì)上都是在原有IP報(bào)文頭協(xié)議上新增部分協(xié)議定義，然后再制定一些獨(dú)特算法，從而滿足VM主機(jī)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部、之間任意遷移，業(yè)務(wù)無(wú)感知的目的。按照技術(shù)部署的物理范圍可分為兩大部分：

第一部分：在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，新二層技術(shù)要解決數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展問(wèn)題。數(shù)據(jù)中心為了滿足業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的需求，每個(gè)季度都會(huì)引入大量的設(shè)備，對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行擴(kuò)容，二層網(wǎng)絡(luò)規(guī)模變得越來(lái)越大，傳統(tǒng)的二層網(wǎng)絡(luò)通常采用STP協(xié)議。STP協(xié)議計(jì)算出的路徑非最優(yōu)，鏈路冗余，可靠性差，規(guī)模也有限，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，收斂時(shí)間呈幾何倍數(shù)增長(zhǎng)。為了解決現(xiàn)有STP協(xié)議的問(wèn)題，通過(guò)大規(guī)模二層網(wǎng)絡(luò)和VLAN延伸，實(shí)現(xiàn)VM在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的大范圍遷移，在數(shù)據(jù)中心內(nèi)二層網(wǎng)絡(luò)里出現(xiàn)多種有代表性的技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的虛擬化技術(shù)：IRF/VSS/CSS、TRILL、SPB、Fabric Path等。

IRF/VSS/CSS分別是惠普、思科、華為的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化技術(shù)，類(lèi)似于Linux服務(wù)器的VMware技術(shù)，其可以將多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化為一臺(tái)設(shè)備，也可以將一臺(tái)設(shè)備虛擬化為多個(gè)獨(dú)立的虛擬設(shè)備。不過(guò)這種技術(shù)都是設(shè)備商私有技術(shù)，只能在自己的設(shè)備上部署，設(shè)備商之間不能互通。加上網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化對(duì)虛擬設(shè)備的數(shù)量都有要求，一般規(guī)模不能很大，無(wú)論是一虛多還是多虛一，都不能超過(guò)10臺(tái)。這樣在一個(gè)大中型數(shù)據(jù)中心里，成百上千的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還是不能充分利用虛擬化技術(shù)完全解決現(xiàn)有問(wèn)題。

TRILL和SPB都是針對(duì)STP協(xié)議的缺陷，IEEE/IETF提出的標(biāo)準(zhǔn)新二層技術(shù)。TRILL和SPB協(xié)議格式不同，SPB通過(guò)外層目的MAC轉(zhuǎn)發(fā)，而TRILL通過(guò)Nickname逐跳轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)，SPB/TRILL都可以實(shí)現(xiàn)全路徑轉(zhuǎn)發(fā)。SPB通過(guò)IS-IS協(xié)議來(lái)共享網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的多個(gè)學(xué)習(xí)拓?fù)洌⒀杆賹W(xué)習(xí)以太網(wǎng)連接中各端點(diǎn)之間的最短路徑。TRILL則是在SPB基礎(chǔ)之上演化而來(lái)的，是現(xiàn)有最為成熟的數(shù)據(jù)中心內(nèi)部新二層技術(shù)。

Fabric Path是思科的私有協(xié)議，相比TRILL/SPB實(shí)現(xiàn)更為完善，不過(guò)由于是私有協(xié)議，在互聯(lián)網(wǎng)如此開(kāi)放的今天，飽受詬病。Fabric Path通過(guò)思科自己定義的Switch ID來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)，支持L2 ISIS認(rèn)證，拓?fù)涓綦xVLAN。

表1列出了三大類(lèi)新技術(shù)之間的大致區(qū)別。

表1：數(shù)據(jù)中心內(nèi)部新二層技術(shù)比較

第二部分：在數(shù)據(jù)中心外部，數(shù)據(jù)中心之間。隨著數(shù)據(jù)中心多中心的部署，虛擬機(jī)的跨數(shù)據(jù)中心遷移，跨數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)負(fù)載分擔(dān)等需求，使得二層網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展不僅是在數(shù)據(jù)中心的邊界為止，還需要考慮跨數(shù)據(jù)中心機(jī)房的區(qū)域，延伸到同城備份中心、遠(yuǎn)程災(zāi)備中心。但是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心都是二層加三層的網(wǎng)絡(luò)，多數(shù)據(jù)中心之間的連接是通過(guò)三層路由連通的，而要實(shí)現(xiàn)三層網(wǎng)絡(luò)連接的兩個(gè)二層網(wǎng)絡(luò)互通，就不能按照傳統(tǒng)的基于MAC來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)。在數(shù)據(jù)中心之間也涌現(xiàn)出了多種有代表性的技術(shù)：VPLS（MPLS L2VPN）、OTV、EVI、VPLS over GRE等等。

由于數(shù)據(jù)中心之間的跨三層的二層轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，現(xiàn)在除了VPLS是業(yè)界現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)外，其它全部是私有協(xié)議，而VPLS協(xié)議顯然不是為了VM技術(shù)而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，就是VPN技術(shù)的一種，并不能完全滿足VM的使用需要，包括思科私有的VPLS over GRE技術(shù)，也是較早時(shí)期提出的一種VPN技術(shù)。這里只有OTV和EVI是針對(duì)跨數(shù)據(jù)中心VM遷移問(wèn)題而設(shè)計(jì)的新二層協(xié)議技術(shù)。

OTV是思科的跨二層私有技術(shù)，思科對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行了特殊封裝，自己定義了一種Shim封裝格式來(lái)實(shí)現(xiàn)二層報(bào)文跨三層轉(zhuǎn)發(fā)功能，通過(guò)組播與單播兩種方式形成建立鄰接關(guān)系，與STP自動(dòng)隔離，不通過(guò)互聯(lián)核心設(shè)備泛洪，而是指定未知單播泛洪。OTV是一種全新的協(xié)議設(shè)計(jì)，若需要在數(shù)據(jù)中心部署，則需要數(shù)據(jù)中心完全重建。而來(lái)自H3C的EVI技術(shù)，則可以基于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，在多個(gè)跨區(qū)域的數(shù)據(jù)中心整合成一個(gè)大二層組網(wǎng)，通過(guò)MAC in IP的GRE封裝技術(shù)充分利用現(xiàn)有三層網(wǎng)路鏈路實(shí)現(xiàn)，成本低廉，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，這個(gè)有點(diǎn)像是思科的VPLS over GRE技術(shù)。當(dāng)然，既然是基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)，與OTV相比，轉(zhuǎn)發(fā)效果并不高，EVI更像是一種過(guò)渡的技術(shù)，即不丟棄原有的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，又可以實(shí)現(xiàn)VM的跨數(shù)據(jù)中心遷移。

不論是數(shù)據(jù)中心內(nèi)部還是數(shù)據(jù)中心外部，新二層技術(shù)會(huì)將數(shù)據(jù)中心帶向大二層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，未來(lái)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)化，數(shù)萬(wàn)臺(tái)設(shè)備都會(huì)在一個(gè)大二層網(wǎng)絡(luò)中。不管采用哪種新二層技術(shù)，這種趨勢(shì)已經(jīng)成為必然，新二層技術(shù)一定會(huì)給數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)做減法。