近年來，隨著數(shù)據(jù)的激增，越來越多的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)意識到建設(shè)數(shù)據(jù)中心對自身企業(yè)發(fā)展的重要性，因此紛紛開始建設(shè)數(shù)據(jù)中心。但隨著數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的增長，對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行改革的呼聲越來越高。
數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)其實(shí)就是一個(gè)局域網(wǎng)，有數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)兩大塊:存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)主要是FC技術(shù)，現(xiàn)在出現(xiàn)了IP SAN，基于以太網(wǎng)IP轉(zhuǎn)發(fā)的存儲(chǔ)，整體上來講存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展并不快，花樣也不多，以至于到現(xiàn)在很少有人討論它。數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)更大的一塊，主要是以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，翻開RFC，不難發(fā)現(xiàn)，以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和特性實(shí)在太多了，這些協(xié)議發(fā)展其實(shí)就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的歷史，每一種協(xié)議都是在不斷完善中，經(jīng)過實(shí)踐應(yīng)用，又不斷修繕，當(dāng)然也有一些協(xié)議不適用，早早遭到棄用，很少有人再去更新它，完善它。這里，不是要將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展歷史再重新講一遍，隨便在網(wǎng)路上搜一搜就可以找到一堆的介紹文章，讓你對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)過去這七十年歷史了解清楚。這里，要根據(jù)這些年的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)變化，總結(jié)出精華來，看到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的本質(zhì)。
數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)基本只涉及二三層轉(zhuǎn)發(fā)，有些四到七層的應(yīng)用主要在安全、負(fù)載均衡上面，網(wǎng)絡(luò)層面很少，現(xiàn)在也有一些四到七層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，絕對是非主流，應(yīng)用規(guī)模很小很小。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過這么多年的發(fā)展，其實(shí)用到的技術(shù)就是二三層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。二層基于MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)，VLAN就是廣播域，三層基于IP地址轉(zhuǎn)發(fā)，跨VLAN轉(zhuǎn)發(fā)，二三層都有一些經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，比如STP、VRRP、OSPF等，這些技術(shù)一用就是五十年，這期間除了端口帶寬的提升，軟件技術(shù)幾乎沒有變化。但是近些年來，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模越來越大，對網(wǎng)絡(luò)的要求也越來越高。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較小的時(shí)候，這些傳統(tǒng)技術(shù)還能頂用，隨著規(guī)模的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)性能越來越差，尤其是二層環(huán)網(wǎng)協(xié)議STP，當(dāng)環(huán)路數(shù)量超過十個(gè)以上時(shí)，一旦有拓?fù)渥兓?jì)算和切換的速度都是秒級甚至分鐘級，這對數(shù)據(jù)中心是無法忍受的。按照新的數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)，要想達(dá)到三四級(美國發(fā)布的數(shù)據(jù)中心等級標(biāo)準(zhǔn)一到四級)的標(biāo)準(zhǔn)，全年都不能有中斷，可靠性要達(dá)到四個(gè)九和五個(gè)九，STP的計(jì)算收斂速度根本無法滿足，而且STP造成了網(wǎng)絡(luò)帶寬的極大浪費(fèi)。
二層既然容易引發(fā)環(huán)路，還由于阻塞端口造成帶寬的浪費(fèi)，要將網(wǎng)絡(luò)改造成全三層網(wǎng)絡(luò)，從服務(wù)器到出口路由器全部是三層轉(zhuǎn)發(fā)，這樣天然避免二層環(huán)路問題，而且所有的端口都可以轉(zhuǎn)發(fā)流量，不存在帶寬浪費(fèi)的情況。現(xiàn)在，在很多互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心還有這種全三層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，依然很受歡迎。當(dāng)然，整個(gè)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)全三層轉(zhuǎn)發(fā)，會(huì)造成IP地址的浪費(fèi)，要多用很多網(wǎng)段，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)使用私有地址還好，對外網(wǎng)絡(luò)要使用公網(wǎng)地址，要知道IPv4地址多么矜貴，可不能這樣大段的IP地址往下分，在小型網(wǎng)絡(luò)中用用還湊合，大型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)根本行不通，還是需要二層。于是，基于三層轉(zhuǎn)發(fā)的假二層技術(shù)出現(xiàn)了，典型代表就是TRILL技術(shù)，TRILL將很多條鏈路透明地組織在一起，讓上層應(yīng)用感覺這只是一條鏈路。TRILL本質(zhì)上是一個(gè)2.5層技術(shù)，使用最短路徑、多路徑等三層路由技術(shù)來將多條鏈路組織成為一個(gè)大二層網(wǎng)絡(luò)，支持VLAN、自配置、多播等二層功能。TRILL既有以太網(wǎng)的易配置特性，又有三層路由的技術(shù)優(yōu)勢，TRILL的推出，雖然解決了兩層協(xié)議的多路徑問題，但是破壞了三層協(xié)議的多路徑。同時(shí)還增加了應(yīng)用復(fù)雜性，TRILL需要進(jìn)行復(fù)雜處理三層協(xié)議、多播、FCoE、阻塞管理等等，這會(huì)降低數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的整體經(jīng)濟(jì)性，所以TRILL的出現(xiàn)并未得到市場熱捧，一直處于一種不溫不火的狀態(tài)，偶有數(shù)據(jù)中心用一用，但沒能成為主流。包括SPB、Qfabric、Fabricpath等都是假二層技術(shù)，也是如此未能成為主流。
很快一種虛擬網(wǎng)絡(luò)的概念應(yīng)運(yùn)而生，就是在一個(gè)物理三層網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，再構(gòu)建一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)可以是二層也可以是三層，基于物理網(wǎng)絡(luò)搭建，但并不受限于物理網(wǎng)路，典型技術(shù)代表是VXLAN技術(shù)，本質(zhì)上就是一種封裝技術(shù)，在原始報(bào)文基礎(chǔ)上再增加一層轉(zhuǎn)發(fā)頭。除了VXLAN，還有NVGRE(Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation)
和STT(Stateless Transport Tunneling Protocol)等技術(shù)，都是虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。VXLAN只需要物理網(wǎng)絡(luò)部分能轉(zhuǎn)發(fā)通即可，VXLAN再根據(jù)業(yè)務(wù)需要，實(shí)現(xiàn)流量轉(zhuǎn)發(fā)，可以將整個(gè)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)都虛擬化成一個(gè)基于三層物理網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)的二層VXLAN網(wǎng)絡(luò)，也可以虛擬化成一個(gè)基于二層物理轉(zhuǎn)發(fā)的三層VXLAN網(wǎng)絡(luò)，這種技術(shù)特別適合于改造網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)肯定都是二三層物理轉(zhuǎn)發(fā)，VXLAN在不改變物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和配置的基礎(chǔ)上，再設(shè)計(jì)一套虛擬網(wǎng)絡(luò)，這對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)來講是一場革命。
不過還沒有完，人們已經(jīng)不滿足于虛擬網(wǎng)絡(luò)，還想加強(qiáng)對網(wǎng)絡(luò)的控制，于是SDN出現(xiàn)。通過控制器對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)下發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)流表，指導(dǎo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)和控制分離，集中控制，這種理念要比VXLAN技術(shù)還要先進(jìn)，而且和VXLAN技術(shù)還可以相輔相成，SDN技術(shù)徹底將網(wǎng)絡(luò)改頭換面。SDN并不是一個(gè)具體的技術(shù)，不是一個(gè)具體協(xié)議，而是一個(gè)思想、一個(gè)框架，OpenFlow協(xié)議才是SDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)的依托，控制器通過OpenFlow協(xié)議控制所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)。不僅在網(wǎng)絡(luò)上，SDN技術(shù)很快滲透到了存儲(chǔ)、安全甚至整個(gè)數(shù)據(jù)中心，叫軟件定義數(shù)據(jù)中心?，F(xiàn)如今，SDN技術(shù)依然在不斷完善著，越來越多的數(shù)據(jù)中心開始試用，它極大地提升了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的效率，業(yè)務(wù)可以快速部署，出現(xiàn)故障可以快速隔離或者修復(fù)。這幾年，隨著數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)量的不斷增長，對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行改革的呼聲越來越高，出現(xiàn)了不少的新技術(shù)，相信SDN還遠(yuǎn)不是盡頭，未來定會(huì)有更先進(jìn)更完善的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)出現(xiàn)，讓我們拭目以待。
（原標(biāo)題：述說數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡史）
