3.1 数据中心网络

数据中心网络（Data Center Network）是数据中心内部的网络，提供物理服务器和数据中心内所有设备的接入。可以将数据中心比作信息技术领域的心脏，因为重要的数据资源和IT系统都部署在数据中心里，所以数据中心网络一直是IP网络领域的制高点，是网络设备厂商的必争之地，也是互联网公司和大型云计算公司重点研究的领域。数据中心网络架构的规模性、可扩展性、健壮性和可靠性一直都是被关注的重点，随着云计算的发展，数据中心网络架构也在不断演进。

数据中心网络经历了MSTP、堆叠（VSS、IRF）、跨设备链路聚合（思科的vPC、华为的M-Lag）、Trill、VXLAN等技术的演进。在组网模式上，传统的三层架构主要将网关部署在核心或汇聚层，接入交换机运行在二层（数据链路层），仅作服务器接入，如图3.1所示。但随着互联网业务的发展，为了支撑更大规模的业务量，互联网公司在做数据中心架构时，开始将网关下沉到接入交换机，全网运行三层路由协议（BGP或OSPF），将数据中心划分为多个POD。但这种方式，要求每个接入交换机上的网关都不一样，服务器还是无法形成统一的资源池。

图3.1 传统数据中心网络架构

虚拟化技术在云计算中被广泛应用，大量的虚拟机和容器部署于云数据中心，这会带来两个最直接的结果：一是网络流量的爆发式增长；二是数据中心网络流量模型从南北向为主转变为了以东西向为主。虚拟机之间的互通、虚拟机的迁移、存储数据的同步等，更多的带宽将被东西向流量所占用，数据中心网络的架构也从传统的烟囱式架构向分布式架构转变，从纵向扩展向横向扩展演进。

可以看到数据中心网络架构的演进有两个趋势：一是CLOS网络架构（见图3.2）被规模应用，让网络具备更好的弹性扩展能力，数据中心网络开始由传统的“核心+汇聚+接入”的三层架构向“骨干节点（Spine）+叶子节点（Leaf）”的二层架构演进；二是25G/100G端口接入正在逐渐成为主流，为云计算业务提供更大的带宽支持。同时，随着人工智能、大数据和高性能分布式存储等业务的发展，应用对时延提出了更高的要求，RDMA（Remote Direct Memory Access，远程直接数据存取）网络也开始纳入数据中心网络的架构设计中。

图3.2 数据中心CLOS网络架构

随着VXLAN、SDN等技术的出现，云计算场景下，业界开始将数据中心网络抽象为Underlay网络（物理网络）和Overlay网络（叠加网络），将负责VXLAN封装的VTEP（VXLAN Tunnel End Point，VXLAN隧道端点）下沉到接入交换机或者物理服务器，数据中心的物理网络只需要提供三层可达的通道即可，而CLOS网络架构因其具备非常好的可扩展性而被普遍采用，已成为当前数据中心网络架构的主流。