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浅析扩展数据中心网络带宽的方法

2014-06-30 10:23
kumsing
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  数据中心想要向外提供服务必须要有与外部通信的网络接口,数据中心的网络入口带宽往往成为整个数据中心的业务瓶颈。中国有句俗话“要想富,先修路”,对于数据中心,修好这条信息传输的高速道路非常重要,尤其不能在出入口设卡。随着数据中心业务不断增长,内部不断进行升级和扩容,出入口的带宽也要随之提升,否则就会出现拥塞。这就像高速路本来是四排车道,突然前面就变成了两条,那么原来四条车道上的车辆就要排队从两条车道走,车速自然要降下来。在数据中心带宽建设方面,聪明的人类已经想出了多种提升网络带宽的方法,本文将一一呈现。

  网络技术经过了短短几十年的发展,单端口的网络带宽已经由当初的10M发展到了40G/100G,增长了近1万倍。10M到100G意味着,在网络设备连接的两个服务器之间传递文件,如果不考虑服务器性能因素,一个10G的视频大片,在100G带宽上传输瞬间就能完成,花费0.1秒,如果放到10M带宽上传输,则要1000秒,近20分钟。所以提升单端口的带宽也可以实现网络扩容。比如:原来数据中心的网络出口原来采用的是10G互连,现在改为40G或者100G互连,这样在不改变布线的情况下,就可以将带宽提升4~10倍,这种方式不用改变现有的网络配置,只需要更换两边可以支持40G/100G的网络设备,一般数据中心的网络总的出入口都是框式的高端路由器或交换机,直接增加一块包含有40G/100G端口的板卡就可以了,非常方便。当然,有些较老的设备未必能支持40G/100G的扩容,就需要整机更换网络设备了。

  增加支持40G/100G的端口需要数据中心购入新设备,增加数据中心运营成本。而采用链路聚合技术,则只需要增加几条网络布线,成本更低。链路聚合技术也称主干技术或者捆绑技术,其实质是将两台设备间的数条物理链路“组合”成逻辑上的一条数据通路,称为一条聚合链路,从而实现增加链路带宽的目的,几乎所有的网络设备都支持链路聚合技术。链路聚合分为二层链路聚合和三层路由口聚合两种技术,二层聚合的成员端口全部为二层以太网接口,三层聚合的成员端口全部为三层路由接口。无论是二层还是三层,实现的目的都是增加了网络带宽。通过链路聚合可以将多个端口聚合到一起,使得网络带宽成倍增长。比如数据中心原来采用的是单端口10G做出口,通过8个10G端口做链路聚合,就可以使得网络带宽达到80G,提升8倍。而这个调整过程只需要增加聚合配置,然后增加几个光模块和互连光纤就可以完成,这是一种在数据中心普遍采用的技术。

  如果通过以上两种方式完成数据中心带宽扩容,那么是多么容易的事情。但是,实际上有时我们要考虑投入的成本,以及数据中心连接的运营商网络的实际情况,有时聚合对接无法完成,所以就要再考虑其它方法。二层出口为了避免引入环路,只能通过配置不同VLAN的方式达到增加带宽的目的。比如原来的网络出口是VLAN 100,再增加一个端口,配置VLAN 101,通过配置将部分流量转移到VLAN 101中来,这样涉及数据中心内部全网络的配置整改,同时运营商部分也要配置整改,这样修改的工作量大、周期长,这样也可以实现带宽倍增的效果。由于VLAN最多可以配置4094个,比链路聚合规模更大(有的设备链路聚合最多只支持8个端口),只要配置时注意避免产生环路即可。在数据中心的新技术中,TRILL技术很好地解决了传统STP的带宽浪费的问题,并很好地增加了网络带宽。STP协议在正常工作时,会阻塞一半的网络端口,造成了网络带宽的浪费。而TRILL技术也不会,其可以实现同一个VLAN内多路径同时转发,同时还可以避免产生环路。所以二层出口若能部署TRILL技术,也可以在不同端口上部署相同的VLAN,也可以达到增加带宽的目的。这样做的好处就是数据中心内部不再需要将全部配置进行更改,工作量和风险都很小。

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