数据中心的网络架构与布线架构
数据中心的网络架构与布线架构
2017-07-06 09:32:24 来源：51CTO
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2017-07-06 09:32:24 来源：51CTO
摘要：在数据中心的网络架构中，通常服务器上行端口采用 TCP IP 的协议进行数据传输，上行的整体网络层可能会包括接入层交换、汇聚层交换、核心层交换、路由等，对于这部分全部采用 TCP IP 协议进行数据传输的网络层我们可以统称为 LAN 网络，传统数据中心的 LAN 网络层如下图所示。
关键词：
网络架构
布线架构
网络架构与布线架构
在数据中心的网络架构中，通常服务器上行端口采用 TCP/IP 的协议进行数据传输，上行的整体网络层可能会包括接入层交换、汇聚层交换、核心层交换、路由等，对于这部分全部采用 TCP/IP 协议进行数据传输的网络层我们可以统称为 LAN 网络，传统数据中心的 LAN 网络层如下图所示。
LAN 网络层
随着云计算数据中心采用的大量虚拟化技术后，LAN 网络层也有新的架构出现，虚拟化I/O 技术发展，有助于较好的改善网络节点的延时。低延时的网络是云计算的数据中心发展的基本要求，根据这样的要求越来越多的数据中心采用了 Fabric 类型的网络架构，从而也促使网络架构从传统的三层网络架构减为二层网络架构，而各网络设备之间的连接关系将会变得更加复杂，如图 3.2.1-2 所示。由于数据中心的密度的增加，传统的 HDA 与 EDA 将有融合的发展趋势，采用 TOR 的架构模式下 HDA 与 EDA 将不再可以明确区分，两个区域已经融会在一起。
LAN 二层网络架构
LAN/SAN/网络拓扑与布线系统构成对应关系
一个典型数据中心的网络架构通常由几个元素构成：设置一个或多个的进线间，采用冗余设计引入线路与通信业务联接至路由设备层，安全设备层(如防火墙等安全设备);之后，下联核心交换层，直至汇聚层和接入层交换机设备;交换机设备接入主机/服务器/小型机设备，便构成了数据中心的LAN 网络。对于存储网络SAN来说， 构成的元素较为简单：主要由主机/服务器/小型机设备、SAN交换设备及存储设备构成。主机/服务器/小型机设备下联SAN交换机设备，之后进一步下联存储设备。
对于数据中心LAN和SAN共存的网络，布线的规划可以采用两种方案 ，方案一是为LAN与SAN组建各自的主配线区域，这种方式配线管理清晰，但是服务器的布线系统需要采用两个路由，布线数量需要事先规划。方案二是SAN与LAN网络共用一个主配线区域，主机/服务器/小型机设备所在的设备配线区向一个主配线区布线，设备配线区的布线连接至SAN和LAN的数量可以相互调配，可以提高布线利用率，但布线的管理没有方案一那么清晰。工程中采用的组网方案要根据数据中心规模加以比较后选择。如果数据中心主机/服务器/小型机设备数量较大，如大于25台以上的规模时，建议为SAN建立单独的主配线区。在上述设备数量很少的情况下，则可以采用SAN与LAN布线合并主配线区的方案。
(1) SAN和LAN合用主配线区的方案构成图，如图所示。
SAN和LAN合用主配线区网络构成
(2) 主干系统
数据中心的主干系统，指的是主配线区(MDA)到水平配线区(HDA)，多个主配线区之间的骨干布线系统。如果数据中心包含中间配线区(IDA)，则主配线区到中间配线区，中间配线区到水平配线区之间的布线系统也被定义为主干系统。主干系统好比数据中心的大动脉，对整个数据中心来说至关重要。从某种程度上决定了数据中心的规模和扩容的能力。所以主干系统一般在设计之初就需要留有一定的余量，不论是系统的容量还是系统占用的空间都要给将来升级留足空间。这样将来数据中心升级的时候才能保证最大限度的平滑升级。
主配线区被认为是数据中心的核心，一般设置在计算机房的中心或者比较靠近核心位置，这样能够尽量减少到各水平配线区之间的距离。
在设计之初，主配线区就需要留有足够的设备与缆线安装空间，一般建议至少保留50%以上的空间做为将来升级的空间。避免将来升级的时候遇到空间不足的困扰。推荐光/电的配线架分放在不同的机柜内。在主配线区推荐采用高密度的配线产品，尽可能的减少对空间的占用。在某些应用场合还需要考虑机柜的走线和理线空间能够满足容量的要求。
1) 方案一
是把所有的主配线区、水平配线区和设备配线区的光、电端口通过光缆和对绞电缆连接到一个集中的交叉连接配线设备。这样的设计将所有的设备机柜可以保持锁定状态。任何时候都没有必要去打开一个设备机柜，除非有硬件的变化。集中配线设备也可以实施智能配线功能， 通过自动监测和跟踪，添加和变更来提高系统安全性。
另外，所有有源设备的端口都可以被利用，通过划分VLAN，网络可根据需要来分割。
系统连接方式如图所示。
集中设置方案
2) 方案二
在主配线区和水平配线区分别设置独立的配线机柜，配线设备采用交叉连接方式。水平配线区设置LAN交换机与配线机柜，通过水平缆线连至设备区服务器;主配线区设置核心网络交换和存储交换设备机柜和配线机柜，通过主干缆线连至水平配线区。配线设备按照交换设备的容量来确定端口数量。系统连接方式如图所示。
与方案一相比，此方案减少了缆线的总量，虽然有一些闲置的设备端口存在，但在ISP或其他环境下为不断变化的环境提供了灵活性，可以随着时间的推移，扩大或缩减存储/网络的要求。
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责编：zhangxue
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