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论数据中心网络技术的三大精髓

Released on:2015-03-30 13:27

刚接触数据中心网络技术的人,一定会被这些纷繁复杂的协议搞晕掉。自以太网技术诞生以来,各种网络协议出现很多,RFC(Request For Comments,是一系列以编号排定的文件,所有基于因特网通讯协议在RFC文件内都有详细说明)几乎涵盖了全部的网络协议。然而截止到目前,RFC文 档有6476篇,要想将这些协议全部掌握谈何容易。

 

如今,数据中心技术火热,又出现了不少新技术,有的甚至天天都还在更新,RFC草案一个接着一个,这样在刚开始接触网络技术时,头一定会大了。其实,网络技术协议虽然有数千篇,里面也是有不少规律可寻的。

 

本文针对这些网络协议总结出了网络技术的三大精髓,所有的数据中心网络技术万变不离其中,掌握这些精髓后,再去研究这些网络技术,往往会豁然开朗。

 

隧道技术

 

早期的数据中心网络技术并不复杂,OSPF加STP加VRRP就可以搭建起世界各地的网络。随着各种应用层出不穷,需要网络层面不断进行适配,这就给网络 技术带来了翻天覆地的变化。从这些新的技术中不难发现一些必然的规律,隧道技术就是一个,它几乎是新的网络技术,数据中心网络技术必备的技术。

 

隧道技术如同名字,就是在现有网络上搭建一个虚拟的管道,通过管道传输原始的网络流量。比如:通过在原始报文上,增加一层TAG标签的灵活QINQ技术, 通过在原始报文上,增加一层TAB标签的MPLS/VPLS技术,通过在原始报文上,增加一层MAC地址头而实现跨数据中心二层技术等等,这些都是属于隧 道技术。

 

之所以用隧道技术,尤其是现在新兴的数据中心技术:TRILL、SPB、EVI、VXLAN等,都使用的隧道技术,这是因为原始的以太协议报文头长度是固 定的,这个在以太网协议诞生时就设计好的,无法更改。然而利用现有长度标识的内容并不能实现新数据中心的应用需求,所以就出现了隧道技术。

 

其实隧道技术是增加了原始报文头的长度,赋予报文头有更多的含义,从而满足更多的网络需求。隧道技术几乎覆盖了数据中心新技术的全部,将来的数据中心网络 必将更加复杂,势必隧道技术会越来越多样化,也许未来还会有隧道中再加一层隧道,多隧道技术,当我们在原始报文上增加一层隧道依然无法满足复杂多变的应用 需要时,多层隧道技术也许就会出现.不难想象,未来再出现的数据中心新网络技术,肯定还是一种隧道技术。

 

冗余技术

 

数据中心网络要求高可靠性,在任何时候都不能断网,所以网络技术到处都是冗余设计,大到整个数据中心,小到设备内部芯片,都有冗余设计,冗余设计的目的就是增加数据中心运行的可靠性。

 

就像民航飞机都要带两个甚至四个发动机,冗余的设计增加了飞机的安全性,网络协议里到处体现着冗余设计的影子。比如VRRP协议进行三层网络的冗 余,STP/RRPP/TRILL协议进行二层网络的冗余,LAGG/ECMP协议进行端口和路由的冗余,冗余思想无处不在。就算是OSPF/BGP /ISIS三大路由协议,也处处考滤了冗余,当邻居建立起来后,通过Hello报文来维护邻居状态,只有连续收不到多次Hello报文才会进行邻居状态切 换,多次反复的发包确认,充分体现了冗余的思想。

 

当我们学习一种新的网络技术时,你会发现很多里边都考虑了冗余的因素,对于邻居状态往往要通过多个状态机的确认,才会有变化.对于转发流量往往要通过多个 的报文请求与回应,才会决定转发路径的改变。这些多次确认的机制就是一种冗余设计,允许网络有少量的出错。冗余设计的出现使得网络技术更加健壮,符合数据 中心高可靠性的要求,掌握冗余的技巧,对于精通各种网络新技术非常必要。

 

分区技术

 

在数据中心网络技术里,分区也是一个出现频率比较高的专业词语。所谓分区就是区域的概念,通过网络技术将一个物理网络分为虚拟的多个区,这样能缩小网络的 广播域,对网络进行分区管理,让网络变得有序.比如在OSPF里就有区域的概念,通过将一个物理的网络划分为多个区域,那么区域之间的路由是隔离的,只能 通过边缘路由器来互相发布,减少了路由学习的条目,只有域间路由才会通过边缘路由器来互相发布。

 

还有在虚拟化技术上,将多台设备虚拟成为一台设备,再将这台设备虚拟化为多台设备,每台虚拟的设备之间都是隔离的,单独拥有一个转发区域,实际上是对设备 进行了虚拟分区.在网络技术里,通过分区主要目的就是减少网络的复杂度,避免出现规模过大的单一网络.通过分区将网络隔离成多个独立的虚拟区域,这样有利 于整体网络的稳定,一个区域内的故障不会波及整个网络,一个区域内的网络转发并不关心其它区域内的变化。

 

隧道、冗余、分区是数据中心网络协议设计的精髓,任何一种网络协议都包含有其中一种或多种特征,掌握好这三大技术特点,对于理解网络技术是非常有帮助的。 才能从原理上弄清楚这些网络技术为何要如此设计,三大精髓是网络技术设计的基本要点,也是未来数据中心新网络技术的主要特征。

 

掌握了这些特征再去看RFC网络协议标准,你就会发现原来网络技术如此简单,万变不离这三大精髓,虽然每种新的协议都会有一堆的晦涩难懂的名词,我们不需 要对这些名词概念都要背下来,要理解这些概念存在的含义,其实通过与隧道、冗余、分区技术对比,就很快可以搞懂这个网络协议的工作原理及特点,举一反三, 很快就会成为数据中心网络的技术专家。

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