路由和交換
網(wǎng)絡(luò)的工作方式是使用兩種設(shè)備：交換機和路由器，來將計算機與外圍設(shè)備連接起來。這兩種工具使連接到網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備之間以及其它網(wǎng)絡(luò)相互通信。
雖然路由器和交換機看起來很像，但是它們在網(wǎng)絡(luò)中的功能卻截然不同：
交換機（Switch）：主要用于將一棟大廈或一個校園里的多臺設(shè)備連接到同一個網(wǎng)絡(luò)上。例如，一臺交換機可以將您的多臺計算機、打印機和服務(wù)器連接起來，從而形成一個共享資源網(wǎng)絡(luò)。交換機相當于一個控制器，允許不同的設(shè)備共享信息并且彼此通信。通過共享信息和合理地分配資源，交換機可以幫助您節(jié)省資金，提高工作效率。交換機有兩種基本類型：非管理型和管理型。
非管理型交換機：拆箱即可投入使用，并且不允許進行任何更改。因此，家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通常使用非管理型交換機。
管理型交換機：則允許您對它進行編程。由此提供了更大的靈活性，因為您可以利用本地或遠程方式對其進行監(jiān)控和調(diào)整，進而控制網(wǎng)絡(luò)的通信流量及網(wǎng)絡(luò)用戶訪問權(quán)。管理性交換機的典型特征就是具有管理登錄 IP。
路由器（Router）：主要用于將多個網(wǎng)絡(luò)連接起來。例如，您會用一臺路由器將聯(lián)網(wǎng)的計算機連接到互聯(lián)網(wǎng)上，從而使多名用戶共享一個互聯(lián)網(wǎng)連接。路由器相當于一個調(diào)度員，它會選擇最佳的路由路徑來傳送信息，以便您迅速收到信息。首先，路由器會分析網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)，改變數(shù)據(jù)的打包方式，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一個網(wǎng)絡(luò)上或者其他類型的網(wǎng)絡(luò)上。它們將貴公司與外界連接起來，保護信息不受安全威脅，甚至可以決定哪些計算機擁有更高的優(yōu)先級。根據(jù)貴公司的具體需求和網(wǎng)絡(luò)計劃，可以選擇具有不同功能的路由器：
防火墻（Firewalls）：一種用于檢查接收的數(shù)據(jù)并且防止公司網(wǎng)絡(luò)受到攻擊的專業(yè)軟件。
虛擬專網(wǎng)（VPN）：一種允許遠程員工從遠程地點安全訪問網(wǎng)絡(luò)的途徑。
IP 電話網(wǎng)絡(luò)：利用語音和電話會議技術(shù)將貴公司的計算機和電話網(wǎng)絡(luò)集成在一起，從而簡化并統(tǒng)一公司的通信方式。
交換技術(shù)
交換技術(shù)是隨著電話通信的發(fā)展和使用而出現(xiàn)的通信技術(shù)。電話剛開始使用時，只能實現(xiàn)固定的兩個人之間的通話，隨著用戶的增加，人們開始研究如何構(gòu)建連接多個用戶的電話網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)任意兩個用戶之間的通信。
傳統(tǒng)的 2 層交換技術(shù)
從廣義上講，任何數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)都可以叫做交換（Switch）。但是，傳統(tǒng)的、狹義的第 2 層交換技術(shù)，僅包括數(shù)據(jù)鏈路層的轉(zhuǎn)發(fā)。2 層交換機主要用在小型局域網(wǎng)中，計算機數(shù)量在二、三十臺以下，這樣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，廣播包影響不大，2 層交換機的快速交換功能、多個接入端口和低廉價格，為小型網(wǎng)絡(luò)用戶提供了完善的解決方案。交換式局域網(wǎng)技術(shù)使專用的帶寬為用戶所獨享，極大地提高了局域網(wǎng)傳輸?shù)男省?/p>
具有路由功能的 3 層交換技術(shù)
在大規(guī)模局域網(wǎng)中，為了減小廣播風(fēng)暴的危害，就必須把大型局域網(wǎng)按功能或地域等因素劃分成多個小局域網(wǎng)。與此同時，就出現(xiàn)了不同子網(wǎng)間的互訪需求，但這是 2 層交換技術(shù)無法實現(xiàn)的。為了從技術(shù)上解決這個問題，網(wǎng)絡(luò)廠商利用第 3 層交換技術(shù)開發(fā)了 3 層交換機，又稱路由交換機，它是傳統(tǒng)交換機與路由器的智能結(jié)合。簡單地說，可以處理網(wǎng)絡(luò)第 3 層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的交換技術(shù)就是第 3 層交換技術(shù)。
從硬件上看，在第 3 層交換機中，與路由器有關(guān)的第 3 層路由硬件模塊，也插接在高速背板/總線上。這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其它模塊間，高速交換數(shù)據(jù)。3 層交換機是為 IP 設(shè)計的，接口類型簡單，擁有很強的 3 層包處理能力，價格又比相同速率的路由器低得多，非常適用于大規(guī)模局域網(wǎng)絡(luò)。
具有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的 7 層交換技術(shù)
第 7 層交換技術(shù)通過逐層解開數(shù)據(jù)包的每層封裝，并識別出應(yīng)用層的信息，以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)內(nèi)容的理解?？梢蕴幚砭W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的交換技術(shù)就是第 7 層交換技術(shù)。其主要目的是充分利用帶寬資源，對互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用、內(nèi)容進行管理，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平，數(shù)據(jù)流優(yōu)化和智能負載均衡，完成互聯(lián)網(wǎng)向智能化的轉(zhuǎn)變。第 7 層交換技術(shù)通過應(yīng)用層交換機實現(xiàn)了所有高層網(wǎng)絡(luò)的功能，使網(wǎng)絡(luò)管理者能夠以更低的成本，更好地分配網(wǎng)絡(luò)資源。
從硬件上看，7 層交換機將所有功能集中在一個專用的特殊應(yīng)用集成電路或 ASIC（Application-specific Integrated Circuit，專用集成電路）上。ASIC 比傳統(tǒng)路由器的 CPU 便宜，而且通常分布在網(wǎng)絡(luò)端口上，在單一設(shè)備中包括了 50 個 ASIC，可以支持數(shù)以百計的接口。
路由技術(shù)
路由技術(shù)主要是指路由選擇算法、因特網(wǎng)的路由選擇協(xié)議的特點及分類。
路由選擇算法：
靜態(tài)路由選擇算法：是非自適應(yīng)路由選擇算法，這是一種不測量、不利用網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，僅僅按照某種固定規(guī)律進行決策得簡單得路由選擇算法。靜態(tài)路由選擇算法得特點是簡單和開銷小，但是不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化。靜態(tài)路由選擇算法主要包括擴散法和固定路由表法。靜態(tài)路由是依靠手工輸入的信息來配置路由表的方法。優(yōu)點是減小了路由器的日常開銷。在小型互聯(lián)網(wǎng)上很容易配置?？梢钥刂坡酚蛇x擇的更新。但是，靜態(tài)路由在網(wǎng)絡(luò)變化頻繁出現(xiàn)的環(huán)境中并不會很好的工作。在大型的和經(jīng)常變動的互聯(lián)網(wǎng)，配置靜態(tài)路由是不現(xiàn)實。
動態(tài)路由選擇算法：是自適應(yīng)路由選擇算法，是依靠當前網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息進行決策，從而使路由選擇結(jié)果在一定程度上適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和通信量的變化。特點是能較好的適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化，但是實現(xiàn)起來較為復(fù)雜，開銷也比較大。動態(tài)路由選擇算法一般采用路由表法，主要包括分布式路由選擇算法和集中式路由選擇算法。分布式路由選擇算法是每一個節(jié)點通過定期得與相鄰節(jié)點交換路由選擇得狀態(tài)信息來修改各自的路由表，這樣使整個網(wǎng)絡(luò)的路由選擇經(jīng)常處于一種動態(tài)變化的狀況。集中式路由選擇算法是網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一個節(jié)點，專門收集各個節(jié)點定期發(fā)送得狀態(tài)信息，然后由該節(jié)點根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，動態(tài)的計算出每一個節(jié)點的路由表，再將新的路由表發(fā)送給各個節(jié)點。
路由選擇協(xié)議的特點：
自適應(yīng)
分布式
分層次（分自治系統(tǒng)內(nèi)部和自治系統(tǒng)外部）
路由選擇協(xié)議劃分為兩大類：
內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP，具體的協(xié)議有 RIP 和 OSPF 等）
外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP，目前使用最多的是 BGP）
三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：是采用層次化模型設(shè)計的三層網(wǎng)絡(luò)，Cisco 稱之為：分級的互連網(wǎng)絡(luò)模型（Hierarchical Inter-networking Model）。即將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計分成幾個層次，每個層次著重于某些特定的功能，這樣就能夠使一個復(fù)雜的大問題變成許多簡單的小問題。三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)有三個層次：
核心層（網(wǎng)絡(luò)的高速交換主干）
匯聚層（提供基于策略的連接）
接入層 （將工作站接入網(wǎng)絡(luò)）
為了方便管理、提高網(wǎng)絡(luò)性能，大中型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)按照標準的三層結(jié)構(gòu)設(shè)計。但是，對于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小，聯(lián)網(wǎng)距離較短的環(huán)境，可以采用 “收縮核心” 設(shè)計，忽略匯聚層。核心層設(shè)備可以直接連接接入層，這樣一定程度上可以省去部分匯聚層費用，還可以減輕維護負擔，更容易監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀況。
核心層（Core Layer）
核心層：核心交換機為進出數(shù)據(jù)中心的包提供高速的轉(zhuǎn)發(fā)，為多個匯聚層提供連接性，核心交換機為整個網(wǎng)絡(luò)提供一個彈性的 L3 路由網(wǎng)絡(luò)。
核心層是網(wǎng)絡(luò)的高速交換主干，對整個網(wǎng)絡(luò)的連通起到至關(guān)重要的作用。核心層應(yīng)該具有如下幾個特性：可靠性、高效性、冗余性、容錯性、可管理性、適應(yīng)性、低延時性等。在核心層中，應(yīng)該采用高帶寬的千兆以上交換機，因為核心層是網(wǎng)絡(luò)的樞紐中心，重要性突出。核心層設(shè)備采用雙機冗余熱備份是非常必要的，也可以使用負載均衡功能，來改善網(wǎng)絡(luò)性能。網(wǎng)絡(luò)的控制策略最好盡量少在核心層上實施。核心層一直被認為是所有外部網(wǎng)絡(luò)流量的最終承受者，所以對核心層的設(shè)計以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的要求十分嚴格。核心層設(shè)備將占投資的主要部分。
匯聚層（Aggregation Layer）
匯聚層：匯聚交換機連接接入交換機，同時提供其他的服務(wù)，例如：防火墻，SSL Offload，入侵檢測，網(wǎng)絡(luò)分析等。
匯聚層是網(wǎng)絡(luò)接入層和核心層的 “中介（中間層）”，就是在 Server 接入核心層前先做匯聚，以減輕核心層設(shè)備的負荷。匯聚層具有實施策略、安全、工作組接入、虛擬局域網(wǎng)（VLAN）之間的路由、源地址或目的地址過濾等多種功能。在匯聚層中，應(yīng)該選用支持三層交換技術(shù)和 VLAN 的交換機，以達到網(wǎng)絡(luò)隔離和分段的目的。
接入層（Access Layer）
接入層：接入交換機通常位于機架頂部，所以它們也被稱為ToR（Top of Rack）交換機，它們物理連接服務(wù)器。
接入層是直接面向用戶連接的部分，向本地網(wǎng)段提供工作站接入，主要解決了相鄰用戶之間的互訪需求。所以接入層可以選擇不支持 VLAN 和三層交換技術(shù)的普通交換機，接入層交換機具有低成本、高端口密度且即插即用的特性。接入層還應(yīng)當適當負責一些用戶管理功能（如：地址認證、用戶認證、計費管理等），以及用戶信息收集工作（如：用戶的 IP 地址、MAC 地址、訪問日志等）。
三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計原則
層次化設(shè)計：每個層可以看作為是一個具有特定角色和功能的、結(jié)構(gòu)定義良好的模塊，層次化的設(shè)計結(jié)構(gòu)，易于擴展和維護，降低了設(shè)計的復(fù)雜度和難度。三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以更好地控制網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，同時也方便網(wǎng)絡(luò)管理和維護。
模塊化設(shè)計：每個模塊對應(yīng)一個部門、功能或業(yè)務(wù)區(qū)域，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模靈活擴展，部門或區(qū)域內(nèi)部調(diào)整涉及范圍小，容易進行問題定位。
冗余設(shè)計：雙節(jié)點冗余性設(shè)計可以保證設(shè)備級可靠，適當?shù)娜哂嗵岣呖煽啃?，但過度的冗余也不便于運行維護。如果無法做好雙節(jié)點冗余設(shè)計，對框式的核心交換機或者出口路由器，可以考慮單板級的冗余，如雙主控板，雙交換網(wǎng)板。另外，關(guān)鍵鏈路可以采用 Eth-Trunk 鏈路實現(xiàn)鏈路級可靠性。
對稱性設(shè)計：網(wǎng)絡(luò)的對稱性便于業(yè)務(wù)部署，拓撲直觀，便于協(xié)議設(shè)計和分析。
三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的特點
通常情況下，匯聚交換機是 L2 和 L3 網(wǎng)絡(luò)的分界點，匯聚交換機以下的是 L2 網(wǎng)絡(luò)，以上是 L3 網(wǎng)絡(luò)。每組匯聚交換機管理一個 POD（Point Of Delivery），每個 POD 內(nèi)都是獨立的 VLAN 網(wǎng)絡(luò)。服務(wù)器在 POD 內(nèi)移動不必修改 IP 地址和默認網(wǎng)關(guān)，因為一個 POD 對應(yīng)一個 L2 廣播域。
匯聚交換機和接入交換機之間通常使用 STP（Spanning Tree Protocol，生成樹協(xié)議）。STP 使得對于一個 VLAN 網(wǎng)絡(luò)只有一個匯聚層交換機可用，其他的匯聚層交換機在當前使用的匯聚層交換機出現(xiàn)故障時才被使用（下圖中的虛線）。也就是說匯聚層是一個 Active-Passive 的 HA 模式。這樣在匯聚層，是做不到水平擴展的，因為就算加入多個匯聚層交換機，仍然只有一個在工作。一些私有的協(xié)議，例如 Cisco 的 vPC（Virtual Port Channel）可以提升匯聚層交換機的利用率。但是，一方面，這是私有協(xié)議，另一方面，vPC 也不能真正做到完全的水平擴展。上圖是一個匯聚層作為 L2/L3 分界線，且采用 vPC 的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)面臨的問題
STP 協(xié)議既是良方又是毒藥
生成樹協(xié)議（Spanning Tree Protocol，STP），是一種工作在 OSI 網(wǎng)絡(luò)模型中的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）的通信協(xié)議，基本應(yīng)用是防止交換機冗余鏈路產(chǎn)生的環(huán)路，用于確保以太網(wǎng)中無環(huán)路的邏輯拓撲結(jié)構(gòu)，從而避免了廣播風(fēng)暴大量占用交換機的資源。
傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，STP 是二層網(wǎng)絡(luò)中非常重要的一種協(xié)議。但是，在二層網(wǎng)絡(luò)中使用 STP 協(xié)議有一個相當矛盾的點，那就是 可靠性 和 安全性 的矛盾。
可靠性是指構(gòu)建二層網(wǎng)絡(luò)時，一般會采用會采用設(shè)備冗余和鏈路冗余的方式。
安全性是指二層交換機同處于一個廣播域，廣播報文在環(huán)路中會反復(fù)持續(xù)傳送，可能會形成廣播風(fēng)暴，所以必須防止形成環(huán)路。要想兩種同時達到，可以采用 STP（生成樹協(xié)議）自動控制，即冗余設(shè)備和冗余鏈路成備份，在正常情況下被阻塞掉，當出現(xiàn)鏈路故障時冗余的設(shè)備端口和鏈路才會被打開。
為什么二層交換網(wǎng)絡(luò)會產(chǎn)生物理環(huán)路？
鏈路冗余：交換機之間為了冗余、帶寬提升、或錯誤連接難免會產(chǎn)生一個封閉的物理環(huán)路，而以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)發(fā)機制又決定了不能有物理環(huán)路，一有環(huán)路，那些發(fā)給所有主機的 Broadcast 、Unknown Unicast Frame 就會肆無忌憚在環(huán)路上永不停歇地繞圈圈。這些 Frame 永遠無法到達目的地，對交換機 CPU 是一個致命的打擊，如果有環(huán)路的發(fā)生，你可能無法本地、或遠程登錄你的交換機，只有重啟或拔線了。
二層交換機的轉(zhuǎn)發(fā)機制：交換機對于從一個 Port N 上 incoming 的 frame，學(xué)習(xí)其 Source MAC X，生成 MAC Address Table（MAC X: Port N）。這樣它就會生成 MAC 地址和 Port 的映射表，如果收到一個 Frame，就會通過 Frame 的 Destination MAC 與 MAC Address Table 進行匹配，繼而得出這個 Frame 應(yīng)該從哪一個 Port 發(fā)送出去。如果沒有匹配到，就認為是 unknown Unicast 或 broadcast，只好將它從所有 Port（ 除了 incoming 口）發(fā)送出去，讓 Frame 到了其他的交換機上嘗試處理，于是這個 Frame 就有可能會一直在封閉的環(huán)路里無限的循環(huán)。
STP 協(xié)議的設(shè)計思路：人類的很多智慧來自于大自然，同學(xué)們仔細觀察一棵樹，會發(fā)現(xiàn)一棵樹，有根，樹干，樹杈，樹枝，葉子，水分通過根，源源不斷地輸送到主干，樹杈，然后到達葉子。水分在從根擴散到葉子的過程中，一直是單向的；而葉子因為光合作用產(chǎn)生的能量，再沿著葉子到達樹枝，樹杈，樹干，一直到根。水分和能量是相反方向的流量，如果定義根為上游，葉子為下游，則水是從上游流向下游；而能量則是由下游流向上游。無論是哪個方向的流量，都沒有在原地打轉(zhuǎn)的情況發(fā)生，那是因為樹的物理結(jié)構(gòu)是發(fā)散的，沒有樹干、樹杈、樹枝的物理交織，自然不會發(fā)生環(huán)路。網(wǎng)絡(luò)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這個規(guī)律，有一個大膽設(shè)想，既然二層網(wǎng)絡(luò)里有物理環(huán)路，那用一種邏輯的方法將物理的環(huán)路斬斷，斬成一個發(fā)散的樹狀架構(gòu)，是不是Frame就不會無限循環(huán)下去了？答案是肯定的，也是這么做的。如果把樹的拓撲結(jié)構(gòu)用于二層交換網(wǎng)絡(luò)，在二層網(wǎng)絡(luò)里選擇一個根（Root Bridge)，其它交換機當作樹的樹杈，每個樹杈自然有一個根末梢（Root Port)，這個就是交換機的上游接口，除了根末梢，其它的接口都是下游接口，至于下游接口是暢通的、還是阻斷的，取決于到根的路徑成本（Cost），誰更接近根，誰就暢通（Forwarding) ，即常說的 Designated Port；誰遠離根，誰就需要被阻斷（Blocked)，即常說的 Non Designated Port。通過這種仿生的機制，可以有效地避免網(wǎng)絡(luò)環(huán)路。
STP 協(xié)議的工作原理：任意一個交換機中如果到達根網(wǎng)橋有兩條或者兩條以上的鏈路，生成樹協(xié)議都根據(jù)算法把其中一條切斷，僅保留一條，從而保證任意兩個交換機之間只有一條單一的活動鏈路。因為這種生成的這種拓撲結(jié)構(gòu)，很像是以根交換機為樹干的樹形結(jié)構(gòu)，故為生成樹協(xié)議。
STP 的工作過程：首先進行根網(wǎng)橋的選舉，其依據(jù)是網(wǎng)橋優(yōu)先級（Bridge Priority）和 MAC 地址組合生成的橋 ID，橋 ID 最小的網(wǎng)橋?qū)⒊蔀榫W(wǎng)絡(luò)中的根橋（Root Bridge）。在此基礎(chǔ)上，計算每個節(jié)點到根橋的距離，并由這些路徑得到各冗余鏈路的代價，選擇最小的成為通信路徑（相應(yīng)的端口狀態(tài)變?yōu)?Forwarding），其它的就成為備份路徑（相應(yīng)的端口狀態(tài)變?yōu)?Blocking）。STP 生成過程中的通信任務(wù)由 BPDU 完成，這種數(shù)據(jù)包又分為包含配置信息的配置 BPDU（其大小不超過 35B）和包含拓撲變化信息的通知 BPDU（其長度不超過 4B）。
由于 STP 協(xié)議造成的逐層收斂的性能問題，一般情況下 STP 的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不會超過 100 臺交換機。STP 的這種機制導(dǎo)致了二層鏈路利用率不足，尤其是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有全連接拓撲關(guān)系時，這種缺陷尤為突出。如下圖所示，當采用全網(wǎng) STP 二層設(shè)計時，STP 將阻塞大多數(shù)鏈路，使接入到匯聚間帶寬降至 1/4，匯聚至核心間帶寬降至 1/8。這種缺陷造成越接近樹根的交換機，端口擁塞越嚴重，造成的帶寬資源浪費就越可觀。
云計算推動縱向流量向橫向流量的轉(zhuǎn)變
早期數(shù)據(jù)中心的流量有 80% 為橫向（east-west，南北）流量，隨著云計算、分布式架構(gòu)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)?70% 為縱向（north-south，東西）流量。所謂縱向流量指的是從數(shù)據(jù)中心外部到內(nèi)部服務(wù)器之間交互的流量；橫向流量指的是數(shù)據(jù)中心內(nèi)部服務(wù)器之間交互的流量。
隨著云計算的到來，越來越豐富的業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)中心的流量模型產(chǎn)生了巨大的沖擊，如搜索、并行計算等業(yè)務(wù)，需要大量的服務(wù)器組成集群系統(tǒng)，協(xié)同完成工作，這導(dǎo)致服務(wù)器之間的流量變得非常大。比如搜索，用戶只是發(fā)出一個搜索指令，服務(wù)器集群就在海量數(shù)據(jù)面前進行搜索與計算，這個過程是非常復(fù)雜的，而只是將結(jié)果傳遞給用戶。早期數(shù)據(jù)中心主要滿足外部對數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心訪問都會存在收斂比，即網(wǎng)絡(luò)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(yè)務(wù)高峰期時，用戶訪問數(shù)據(jù)中心的體驗感下降，這種網(wǎng)絡(luò)模型已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)今數(shù)據(jù)中心的發(fā)展需要。
服務(wù)器虛擬化帶來的虛擬機遷移問題
但隨著數(shù)據(jù)量的增長，數(shù)據(jù)中心運營者發(fā)現(xiàn)的服務(wù)器不夠了，當時最早做出反應(yīng)是服務(wù)器層面，服務(wù)器虛擬化趨勢越來越強，“提高服務(wù)器利用率”，“充分發(fā)揮計算資源效能”，成了當時最常聽到的聲音。隨之而來的就是服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系改變了，原來網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)緊耦合的關(guān)系被打破，變成了松耦合的關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)不再能直接感知到操作系統(tǒng)了。而這種對應(yīng)關(guān)系上的變化又帶來了兩個層面的矛盾：
性能層面：單臺物理機上的應(yīng)用多了，或者說是虛擬機多了，單個網(wǎng)口上承載的數(shù)據(jù)流量大了，原來的鏈路不夠了；
功能層面：物理服務(wù)器不是真正的業(yè)務(wù)所在了，真正的業(yè)務(wù)在虛擬機上，但是虛擬機要在服務(wù)器上漂移，不能夠被固定在原先一個區(qū)域當中了；
在三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，通常會將二層網(wǎng)絡(luò)的范圍限制在網(wǎng)絡(luò)接入層以下，避免出現(xiàn)大范圍的二層廣播域。這就導(dǎo)致了服務(wù)器不能隨便在不同二層域之間移動，一旦服務(wù)器遷移到其他二層域，就需要變更 IP 地址，伴隨著生產(chǎn)業(yè)務(wù)中斷。在具有網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)性的服務(wù)器集群中甚至?xí)恳话l(fā)而動全身，相關(guān)的服務(wù)器也要跟著變更相應(yīng)的配置，影響巨大。
由于這般限制，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計根本無法滿足服務(wù)器虛擬化中更靈活的、可自定義的虛擬機遷移策略。服務(wù)器虛擬化從根本上改變了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的需求，需求數(shù)據(jù)中心、甚至是跨數(shù)據(jù)中的網(wǎng)絡(luò)可以支持大范圍的二層域，二層網(wǎng)絡(luò)規(guī)模有多大，虛擬機才能調(diào)度、遷移有多遠。
參考文獻
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https://juejin.im/post/5c723943f265da2d943f69c1
https://www.zhihu.com/question/21327750
https://www.cnblogs.com/jmilkfan-fanguiju/p/10589744.html#_691
