【数据中心】Cisco数据中心Spine and Leaf架构：数据中心演进

系列：Cisco数据中心Spine and Leaf架构：设计概述白皮书

数据中心是现代软件技术的基础，在企业拓展能力方面起着至关重要的作用。传统的数据中心使用三层体系结构，服务器根据位置划分为pod，如图1所示。

图1. 传统的三层数据中心设计

该架构由核心路由器、聚合路由器（有时称为分发路由器）和访问交换机组成。在聚合路由器和接入交换机之间，使用生成树协议（Spanning Tree Protocol  STP）为网络的第2层部分构建无环拓扑。生成树协议提供了几个好处：它简单，是一种只需很少配置的即插即用技术。VLAN在每个pod内扩展，服务器可以在pod内自由移动，无需更改IP地址和默认网关配置。然而，生成树协议不能使用并行转发路径，它总是阻塞VLAN中的冗余路径。

2010年，思科引入虚拟端口通道（vPC）技术，克服了生成树协议的局限性。vPC消除了生成树阻塞端口，提供从接入交换机到聚合路由器的主动主动上行链路，充分利用了可用带宽，如图2所示。在vPC技术中，生成树协议仍然是一种故障安全机制。

vPC技术在一个相对较小的数据中心环境中工作得很好，在这个环境中，大多数流量由客户端和服务器之间的南北向通信组成。

图2. 基于vPC的数据中心设计

自2003年以来，随着虚拟技术的引入，在三层数据中心设计中，在第2层的pod中隔离的计算、网络和存储资源可以被汇集起来。这项革命性的技术创造了对更大的第2层域的需求，从访问层到核心层，如图3所示。

图3. 扩展三层域的数据中心设计

随着第2层分段在所有pod中扩展，数据中心管理员可以创建一个中心的、更灵活的资源池，可以根据需要重新分配。服务器被虚拟化为一组虚拟机，这些虚拟机可以在服务器之间自由移动，而无需更改其操作参数。

随着虚拟化服务器的出现，应用程序越来越多地以分布式方式部署，这导致东西方流量增加。此通信量需要有效处理，具有低且可预测的延迟。然而，vPC只能提供两个活动的并行上行链路，因此带宽成为三层数据中心体系结构中的一个瓶颈。三层体系结构中的另一个挑战是，服务器到服务器的延迟取决于使用的通信路径。

为了克服这些限制，开发了一种新的数据中心设计，称为基于Clos网络的脊椎和叶子架构。这种架构已经被证明能够提供高带宽、低延迟、无阻塞的服务器到服务器连接。

原文：https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/switches/nexus-7000-series-switches/white-paper-c11-737022.html

本文：http://jiagoushi.pro/node/1031

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