三層網絡設計可以追溯到L3路由器與L2交換器的設備的定價還存在著顯著價格差的時候,彼時,流量主要是南北走向而非東西走向,而在當時,核心層和聚合層的數據傳輸速度至少是邊緣處的10倍。顯然,這些因素現在已然不再成立。
更糟的是,三層的設計不支持今天的數據中心對于創新的迫切需要。三層設計中的小模塊可以說是剛性的,這無疑會使得快速迭代和實驗幾乎是不可能的。這也不利于在行業內保持性能/價格的改善。實際上,三層的設計思路——會將您的企業鎖定為一個“最小公分母”的特性功能,鎖定在了一個單一的供應商,一個很小的產品可選擇范圍。
現如今,數據中心網絡設計的一種新方法已然應運而生。我們認為,業界無疑可以從超大規模的數據中心如何建立他們的網絡的模式中學習到很多東西。盡管規模龐大,超大規模的數據中心網絡的設計,讓他們從小處開始著手,并進行快速的創新。
核心層和POD方法的關鍵主要是超大規模的數據中心的整個整體并不是從開始的第一天就建立起來的,而是從最開始的小規模開始,隨著容量的逐步增張,而實現的增量塊的有機增長。
從小處開始著手:關于核心和POD的解釋
核心和POD具有單獨的設計(不一定是在結構上的類似),懸掛起了一個核心路由層。路由核心的目的是能夠跨多代的POD吊艙,提供快速和簡單的互連,并將每個POD吊艙作為一個原子單元處理。在POD吊艙的內,可能只有一個單一的接入層,或者更經常的情況是在其實使用的是網絡拓撲結構。其核心層通常被稱為“刺中刺(spine of spines)”,網絡作為一個整體是一個“胖樹(fat tree)”或“接近”拓撲的結構。
匹配增量需求,新的pod是作為一個整體設計的,工程作為一個單位,其安裝和淘汰退役都是作為一個整體單位。在一家單一的數據中心,有可能具備好幾代的POD;POD設計V1,V2,V3,都可以在一起兼容,并共享核心層。在許多迭代的方法,每個POD吊艙設計都在前一代的基礎上進行了改進和提高了。例如,在價格/性能曲線的基礎上構建更好的新的硬件平臺。
核心層和POD設計的優勢在于網絡,計算,和每一代的POD存儲能夠捆綁在一起作為一個單元,使其能夠更簡單的操作和實現自動化。這種方法允許了數據中心設計的多樣性,同時保持各單位充分保持POD邊界的統一性。而使用不同的POD違反了網絡的均勻性作為一個整體的原則,其為實驗增加了靈活性和促進了迭代,有足夠的均勻性保持良好的管理。
在缺點方面,這種POD吊艙設計增加了操作的復雜性,因為它需要具備多種設計知識技能的相關的工作人員來維護,同時可能需要使用不同的工具集來管理和操作不同的POD迭代。然而,如果您企業保持一個簡單和統一的POD結構,自動化的任務將比傳統的三層設計的自動化更容易,其是跨越整個數據中心的設計,允許管理團隊進行持續不斷的創新模式。
核心和POD的設計不受“最小公分母”或整個數據中心的三層網絡設計“被鎖定單一供應商”的問題。每個POD都是在合理的范圍內,有一個新的開始。
網絡設計的變革
核心層和POD的設計是由建筑師在超大規模數據中心采用一個水平尺度向外擴展的方法,在對比一個經典的成本昂貴的樹型拓撲結構的放大模型。傳統的核心/匯聚/邊緣設計在升級能力時通常需要更換/重新設計/重建所有三個層次的能力——這在超大規模的數據中心屬于正常事件(大多數企業數據中心都是如此)。在核心層和POD的設計方面,可以通過新增的POD吊艙到核心層和改變新的POD吊艙設計(而不是整個數據中心的設計)以適應新的需要,增加容量。
想象一下,一款應用程序需要雙倍的連接你企業訪問接入交換機的數量。在傳統的三層設計,一旦超過對配電設備的雙端口密度,你企業唯一的選擇是采用一個重新的設計,包括更大的,密集的盒子在整個數據中心進行集合。而在核心層和POD的設計,這成為一種新的POD,而對整個數據中心的綜合設計沒有任何影響。
不斷創新的需求必然要求軟件的升級。核心層和POD的設計使得其關鍵操作的升級要容易得多。POD是獨立升級,因為Clos或胖樹網絡設計在所有圖層提供N+1的冗余(通常為3 + 1),升級屬于低經營風險。而傳統的1+1的三層設計,大部分升級由于容量能力的限制,顯然屬于高風險或工作任務繁重的作業。
對于接受核心層和POD的心態
當我們看待倡導關鍵網絡趨勢的數據中心的建筑設計師時——SDN軟件和裸機硬件——他們往往是那些已經接受了的核心層和POD。但他們還沒有將 SDN推廣到整個數據中心,而是用了一個迭代的POD設計。這些企業通過一個集中控制器獲得了自動化,沒有一個“最小公分母”設計的限制,他們可以更容易地從小處開始著手和實驗,以便適應未來的需求而沒有叉車升級。
具有諷刺意味的是,許多企業建筑師會這樣描述他們的數據中心:乍看之下,作為一個三層的設計,但在細節上又有一些不同點。“怎么會有三個機架在那里?”“哦,這只是設計的一個例外。”?“怎么樣呢?”?“另一個例外。”對許多數據中心架構師而言,轉移到一個POD和核心層設計是需要盡可能多順應當前網絡的改變而轉變心態。
隨著數據中心的建筑師開始接受這一新的POD和核心層的思想理念,更多的數據中心網絡(無論其規模大小)將從小處開始設計。數據中心網絡的設計一直是一門需要綜合考慮多因素,比較各自優先級順序的智能權衡的科學。在未來十年,我們有望將看到核心層和POD處于高優先級而帶來的更多數據中心創新。
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