[導讀]胖型、大二層、「東西」向流量構成了新一代數據中心網絡架構的特點，這三樣替代了早期數據中心的老三樣：「南北」向流量，三層網絡，樹型架構。這樣的網絡更加適應如今的雲計算、大數據、高性能計算等新應用，是未來數據中心網絡的發展方向。
隨著雲計算和大數據應用的飛速發展以及網絡在數據中心中的核心地位提升，使得數據中心得到了空前的發展速度，數據中心網絡部分已經成為近年來學術界、標準組織、網絡設備廠商、雲計算提供商等研究的熱點。從網絡整體模型這宏觀的角度來看，數據中心的網絡的確發生了翻天覆地的變化，這些變化讓網絡可以更加高效的運行，本文將根據多年來洞察數據中心網絡發展的變化，總結出來了數據中心網絡架構新的三大特點，對網絡的看法雖只是管中窺豹，但也能讓讀者略知一二，讓讀者充分感受下這些年發生在數據中心網絡身上的大變化。
特點一：「東西」向流量
早期數據中心的流量，80%為南北向流量，現在已經轉變為70%為東西向流量。所謂南北向流量指的是數據中心外部用戶和內部伺服器之間交互的流量;東西向流量指的是數據中心內部伺服器之間交互的流量，也叫橫向流量。數據中心流量之所以由「南北」為主轉變為「東西」為主，主要是隨著雲計算的到來，越來越豐富的業務對數據中心的流量模型產生了巨大的衝擊，如搜索、並行計算等業務，需要大量的伺服器組成集群系統，協同完成工作，這導致伺服器之間的流量變得非常大。比如搜索，用戶只是發出一個搜索指令，伺服器集群就在海量數據面前進行搜索與計算，這個過程是非常複雜的，而只是將結果傳遞給用戶。早期數據中心主要滿足外部對數據中心的訪問，所以流量就以「南北」為主。這種流量模型受到了出口帶寬的限制，一般的數據中心訪問都會存在收斂比，即網絡接入帶寬比較大，而出口帶寬比較小，訪問的速度無法提升，在業務高峰期時，用戶訪問數據中心的體驗感下降，這種網絡模型已經不適應現今數據中心的發展需要。
特點二：大二層網絡
早期的數據中心的網絡架構是典型的三層樹型結構，現在已經轉變為大二層結構。早期數據中心網絡分別由接入層、匯聚層、核心層三層網絡構成，實踐證明這種拓撲網絡不能很好地適應雲計算、大數據等新興業務的部署。這種樹型結構對頂層網絡設備的要求非常高，尤其是當網絡規模比較大時，樹型結構存在單點失效的問題，容錯性差。再有三層協議VRRP、OSPF、BGP等都屬於軟體計算收斂比較慢的高層協議，在對延時、切換速度要求比較高的業務，這種網絡結構力不從心。因此大二層網絡概念被人提出，這種網絡減少網絡級聯的層數，去掉匯聚層，只有核心層和接入層，並且減少接入層級聯層數。現在的核心設備有的最多可以提供上千個萬兆埠，一個核心設備就可以下掛上千臺的萬兆伺服器。通過虛擬化技術，核心的數臺設備虛擬化為一臺設備，就可以直接連接幾千臺的伺服器，如果是是千兆伺服器，通過接入層交換機，那麼至少可以提供數萬臺伺服器，這是一個大型數據中心的規模。現在的大二層概念已經不再局限於一個數據中心內部，而是在數據中心之間也是二層互通，這種二層是邏輯上的二層，並不是物理上的二層，實際物理上還是存在三層轉發。大二層技術是一種「L2 over L3」的新技術。早期的數據中心之間都是通過OSPF、BGP等動態路由協議完成三層轉發的，而現在是要數據中心之間也要二層。這樣的網絡更適用於WEB-APP-DB應用，高性能計算以及搜索等業務，並且這種網絡結構簡單，便於管理。促使網絡發生這種改變的主要推動力來自於虛擬化技術，虛擬化可以支持動態遷移技術，這才使得大二層架構能夠實現。
特點三：胖樹型架構
早期的數據中心網絡是逐層收斂的，出口存在帶寬瓶頸。現在出現一種新的網絡架構，就是胖樹型網絡，即離出口越近的地方帶寬越高，從接入到出口網絡帶寬不收斂。這種胖樹型網絡是支撐無阻塞網絡的基礎。這種網絡類型對核心設備帶寬要求比較高，比如整個網絡有1萬臺千兆伺服器，需要的無阻塞帶寬就是1000G帶寬，既在網絡出口，需要提供10個100G的出口。那麼理論上至少需要兩臺核心設備做虛擬化，並支持10個100G的聚合。當然也可以通過三層路由實現，在新的數據中心網絡中三層路由協議不作為重點技術推薦部署。早期數據中心網絡都是採用傳統的STP/RRPP阻塞協議，造成帶寬的大量浪費，通過部署TRILL，可以節省一半的網絡帶寬，緩解胖樹網絡的帶寬壓力，所以在胖樹網絡中必須採用TRILL等這些無阻塞的二層網絡新技術。另外，數據中心流量由南北向轉變為了東西向也減輕了出口帶寬的壓力，這使得數據中心的處理能力在提升，但是出口的網絡帶寬並不需要增加很多，這也使得胖樹型架構能夠在數據中心裡有效實施。在胖樹網絡中，要求所有網絡設備的要素完全一樣，從而有可能為通訊架構中的所有網絡設備使用廉價的商品化部件，但是實際上接入網絡設備只負責少量的伺服器接入，在轉發能力要求上，要比核心網絡設備低得多。因此在接入位置部署低端網絡設備，在核心部署高性能框式設備，在滿足網絡需求的同時，還可以達到增強網絡性能、簡化網絡部署的目的。通過對胖樹網絡架構做出這樣適當的改良，將更加適應未來數據中心的發展。
胖型、大二層、「東西」向流量構成了新一代數據中心網絡架構的特點，這三樣替代了早期數據中心的老三樣：「南北」向流量，三層網絡，樹型架構。這樣的網絡更加適應如今的雲計算、大數據、高性能計算等新應用，是未來數據中心網絡的發展方向。