什么是数据中心交换矩阵?

什么是数据中心结构?

在这种现代的数据中心架构中,网络设备部署在两个(有时是三个)高度互连的层级中,即交换矩阵。与传统的多层架构不同,数据中心交换矩阵有效地实现了网络架构扁平化,从而缩短了数据中心内端点之间的距离。这种设计可实现极高的效率和低延迟。

脊叶式数据中心交换矩阵架构。

各种数据中心交换矩阵相互共享设计目标。它们在物理网络中提供坚实的连接层,并将提供网络虚拟化、分段、扩展的以太网段、工作负载移动性和其他服务的复杂性转移到了位于交换矩阵之上的叠加层。相对于叠加层而言,交换矩阵本身底层

数据中心交换矩阵可以解决哪些问题?

当应用从单体式转变为分解模式和微服务设计模式时,数据中心的流量模式也随之转变。流量方向从南北向(数据中心内外的设备之间)转变为东西向(数据中心内的设备之间)。

转变单体式应用的组织还需要采用敏捷的 IT 方法,即以较小的跨度更快地部署应用,并响应可能快速变化的传输要求。而且,许多组织正在转移到容器和虚拟机等虚拟化工作负载,以支持在小批量物理服务器上逐步实现容量快速转化。

传统的分层数据中心网络设计并不能很好地支持这些要求。因此,许多组织正在用更扁平化、更敏捷的数据中心交换矩阵代替其分层网络。

数据中心交换矩阵的工作原理

现代数据中心交换矩阵通常使用两层主干和叶架构,也称为 Clos 交换矩阵。在这种交换矩阵中,通常会有三个阶段,因为数据要通过三个设备才能抵达其目标位置。例如,东西向数据中心流量通常从给定服务器通过叶设备向上游传输到骨干设备,然后通过另一个叶设备向下游传输到目标服务器。

在交换矩阵设计中,没有网络核心,而这改变了网络本身的基本性质。

  • 虽然可以将智能转移至传统分层网络的核心(例如,以实施策略),但在脊叶式交换矩阵中,智能转移到了边缘。转移既可以在叶设备(如架顶式或 ToR 交换机)中实现,也可以在连接到交换矩阵的端点设备(工作负载)中实现。主干设备仅相当于叶设备的过渡层。
  • 脊叶式交换矩阵可轻松容纳网络中支持东西向流量的位置,而在传统的分层设计中没那么容易。
  • 脊叶式交换矩阵中的所有流量,不论是东西向还是南北向,都是一样的,都由相同数量的设备来处理。这种做法对构建延迟和抖动要求非常高的交换矩阵大有好处。

脊叶式交换矩阵的规模受可用端口数量的限制。

在叶设备上:

  • 下游端口可用于连接端点
  • 上游端口可用于连接主干设备

在主干设备上:

  • 下游端口可用于连接叶设备

但是,为脊叶式交换矩阵扩容很容易。您只需根据需要在现有设备旁边添加更多的主干或叶设备。使用这种方法,脊叶式交换矩阵完全可以像服务器和服务那样,通过并行添加更多设备来实现“向外扩展”。与其不同,传统的分层设计采用的是“向上扩展”方式,也就是在现有设备中增加更多容量。

除了增加端口容量之外,您还可以通过创建多个脊叶式交换矩阵 Pod,并将其与其他类似于主干的层互连,从而提高交换矩阵的整体可扩展性。

大规模交换矩阵的示范设计

大型交换矩阵的设计示例。

这种基于 Pod 的设计在大规模数据中心交换矩阵中具有优势。

  • 可用于在全网内使用单型设备构建超大规模的交换矩阵(单 SKU 设计)
  • 逐步实现对硬件和软件的代次管理
  • 使用分段路由等技术轻松引导流量

 

瞻博网络实施

瞻博网络的数据中心交换矩阵解决方案包括两个主要组件。

  • 瞻博网络交换机可通过提供高性能、高密度平台来构建可扩展至数千端口的创新数据中心交换矩阵。
  • 瞻博网络与 Apstra 联合解决方案使您能够轻松管理物理数据中心基础架构。Apstra AOS 使您能够自动化、管理和监控您的数据中心交换矩阵,从一开始就简化运维。

这些解决方案适用于物理和虚拟化基础架构,简化了管理,并且完全符合虚拟化、云计算和大数据的需求。

数据中心交换矩阵常见问题

什么是数据中心交换矩阵?

数据中心交换矩阵是交换机与交换机之间的互连关系所组成的一套系统,可以表示为统一的逻辑实体。交换矩阵支持扁平化的网络架构,其中任何连接的服务器或存储节点均可连接至任何其他的服务器或存储节点。同样地,任何交换机节点也可以连接至任何其他交换机、服务器或存储节点。

数据中心交换矩阵和传统网络之间有哪些区别?

“交换矩阵”一词用于描述交换机、服务器和存储节点如何连接到网格布局中的所有其他节点,这会令人联想到紧密交错的织网画面。这些链路提供多个备用的通信路径,并提供比传统网络更高的总吞吐量。

是否存在不同类型的数据中心交换矩阵架构?

是的,既有专用架构,又有基于标准的开放式交换矩阵,如 EVPN-VXLAN。

什么是 EVPN-VXLAN?

这种交换矩阵是位于 IP 交换矩阵底层顶部的叠加网络。EVPN-VXLAN 支持第 2 层数据中心域的扩展和互连,可在网络中的任何位置放置端点(如服务器或虚拟机),包括横跨多个数据中心的位置。

瞻博网络提供哪些数据中心技术、解决方案和产品?

瞻博网络提供一流的数据中心 QFX 系列交换机,这些交换机可组成可靠的交换矩阵。瞻博网络 Apstra 基于意图的网络解决方案可处理自动化、遥测收集和数据中心网络分析的方方面面。QFX 系列和瞻博网络 Apstra 共同提供一个完全自动化的 EVPN-VXLAN 框架,用于构建、扩展和管理您的数据中心交换矩阵,包括第 0 天设计、借助全自动部署 (ZTP) 的第 1 天部署,以及第 2 天及以后的运维。