基礎(chǔ)架構(gòu)需求越來越復雜，應用交付技術(shù)不斷發(fā)展，它們都暴露了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的脆弱性。結(jié)構(gòu)(Fabric)是一種能夠滿足現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心需求的替代方案。

什么是以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)?

以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)是一種網(wǎng)絡拓撲，它將傳統(tǒng)的三層數(shù)據(jù)中心交換架構(gòu)變成了一層或二層結(jié)構(gòu)，保證網(wǎng)絡流量通向目標的過程中所經(jīng)過的網(wǎng)絡不會超過兩跳，而且還可以像一個大型交換機一樣運行。以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)的目標是提升高度虛擬化和支持云的數(shù)據(jù)中心的可擴展性、性能和彈性。

Research的首席分析師Eric Hanselman說：“結(jié)構(gòu)允許同時出現(xiàn)多個會話，但是所有系統(tǒng)仍然看起來像是彼此相鄰的。從純網(wǎng)絡角度看，所有操作都在2層環(huán)境中完成。”

此外，Gartner分析師Caio Misticone和Evan Zeng還在一個研究報告“以太網(wǎng)交換結(jié)構(gòu)技術(shù)綜述”中指出，結(jié)構(gòu)支持用“基于流的細粒度負載均衡實現(xiàn)相同代價的2層和3層多路轉(zhuǎn)發(fā)。”

供應商一般會將商業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)作為一個包含專業(yè)硬件和軟件的產(chǎn)品套件。結(jié)構(gòu)可以用各種架構(gòu)實現(xiàn)，其中最常見的是葉脊結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

這個拓撲有幾個可以互換使用的術(shù)語——其中包括數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)(Data Center Fabric)、交換結(jié)構(gòu)(Switch Fabric)、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)(Network Fabric)、以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)(Ethernet Fabric)及其它混合這四個詞匯的術(shù)語。這會給市場帶來一些困惑，因為這些詞匯的意思實際上是一樣的。有一些專家喜歡使用交換結(jié)構(gòu)，但是這個詞匯還可以指代物理交換機里的交換機制。數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)有時候用于指代數(shù)據(jù)與存儲聚合網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)架構(gòu)。網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)則是一個意思更為廣泛的術(shù)語，它有時候用于表示網(wǎng)絡架構(gòu)。以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)則比前面三個更加精確一些，但是要注意Brocade有一個商業(yè)產(chǎn)品的名稱就叫Ethernet Fabric。在本文中，我們將使用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)來表示更加扁平和高度可擴展的拓撲，它可以通過數(shù)據(jù)中心交換網(wǎng)絡的一跳或兩跳連接來實現(xiàn)低延遲連接。

為什么需要使用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)?

以前的應用程序(及引申過來的支持網(wǎng)絡)相對簡單一些。應用流量主要在連接服務器和客戶端的三層交換網(wǎng)絡的南北向流動。

然而，服務器虛擬化的廣泛應用改變了這些設備，使這些曾經(jīng)的靜態(tài)架構(gòu)變成了虛擬機，它們能夠在多個物理服務器之間移動流量，從而大大拓展了數(shù)據(jù)中心的整體容量。此外，應用程序也變得越來越復雜，它們的許多功能分散到了不同的系統(tǒng)和組件上，然后在各個服務器之間通信。

451 Research的Hanselman指出，涌入的東西向流量(即服務器之間的流量)增加了傳統(tǒng)三層交換架構(gòu)的負擔，也限制了可擴展性?，F(xiàn)在數(shù)據(jù)必須經(jīng)過多跳網(wǎng)絡才能到達目標，從而增加了延遲和導致性能下降。

同時，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的性能和可靠性也進一步受到普遍使用的生成樹協(xié)議(STP)的影響，這個算法關(guān)閉了冗余路徑，而只使用一個激活鏈路來傳統(tǒng)數(shù)據(jù)，從而阻止了橋路循環(huán)。雖然STP足夠應付傳統(tǒng)流量注和應用架構(gòu)，但是這種方法存在缺陷且比較脆弱，它的帶寬使用效率不高。

以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)(及其補充技術(shù)TRILL和最短路徑橋接[SPB])通?？梢蕴娲鷱碗s且效率低下的三層網(wǎng)絡和生成樹。這個互聯(lián)結(jié)構(gòu)結(jié)合了2層網(wǎng)絡的可見性和3層網(wǎng)絡的運營優(yōu)點。

Hanselman說：“它的概念是讓我們看到所有東西。它簡化了應用程序的工作方式，使它們不需要知道正確的路徑，只需要考慮自己應該做什么。節(jié)點可以直接將所有數(shù)據(jù)包發(fā)送給結(jié)構(gòu)，然后由結(jié)構(gòu)來決定該如何將數(shù)據(jù)包傳輸給目標。”

以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)有什么局限性?

雖然結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點，但是有一個重要問題可能會讓一些網(wǎng)絡工程師望而卻步：它總是要求只使用單一供應商的網(wǎng)絡產(chǎn)品。

Hanselman說：“結(jié)構(gòu)提供了一些提高運營靈活性的工具，但是我們只能使用某一個特定供應商的產(chǎn)品。對于大多數(shù)企業(yè)而言，最大的問題是就他們愿不愿意只使用一家供應商的產(chǎn)品。如果想要保持多供應商的網(wǎng)絡環(huán)境，那么就很難使用這些結(jié)構(gòu)功能——對于一些人來說，這是一個大問題。”

但是他也指出，除了少數(shù)例外情況，大多數(shù)供應商都開發(fā)了用于增強標準協(xié)議(如TRILL和SPB)的私有方法。這就使大多數(shù)供應商的結(jié)構(gòu)方案不兼容競爭對手的基礎(chǔ)架構(gòu)。

Hanselman說：“結(jié)構(gòu)的其他部分并沒有無限制的容量，它們都有規(guī)模限制。當達到幾千端口的應用規(guī)模時，我們就開始遇到一些管理難題了，這時就應該考慮采用分段方法。”

是否所有人都需要使用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)?

結(jié)構(gòu)曾經(jīng)被視為下一代數(shù)據(jù)中心發(fā)展的必由之路。但是，在出現(xiàn)軟件定義網(wǎng)絡(SDN)和云計算的廣泛應用之后，網(wǎng)絡工程師和數(shù)據(jù)中心專業(yè)人員有更多的方案可以考慮了。雖然以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)和SDN并不是完全互斥的，但是前者更加成熟一些，而且目前的商業(yè)產(chǎn)品也更多一些。

Gartner公司副總裁及知名分析師Joe Skorupa說：“人們正在尋找方法簡化環(huán)境分配和部署。其中一些人有相對較為簡單的網(wǎng)絡架構(gòu)和自動化工具，而另一些則采用了更激進的方法——如SDN，還有一些人仍然認為傳統(tǒng)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)方法已經(jīng)足夠了，他們說：‘我們不需要考慮長期運營。’此外，還有一些人認為以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)看起來跟傳統(tǒng)技術(shù)差不多。問題是，您還有多長時間就需要升級了?”

對于Hanselman而言，他認為如果大型企業(yè)希望增強數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的可靠性，他們就必須采用結(jié)構(gòu)。

Hanselman說：“實際上，現(xiàn)在每一個人都應該運行結(jié)構(gòu)。有太多理由應該實現(xiàn)彈性、容量和簡化管理了。在考慮采用應該什么遷移方法就會出現(xiàn)決策問題了。如果是創(chuàng)建一個全新的現(xiàn)代網(wǎng)絡，那么問題就是：‘應該選擇哪一種結(jié)構(gòu)?’”

他補充說：“如果我們已經(jīng)有一個網(wǎng)絡，然后想要將它遷移到結(jié)構(gòu)，那么問題就在操作方法。一直使用生成樹協(xié)議的網(wǎng)絡通常都非常脆弱，對它們執(zhí)行任何擴展或修改通常都應該倍加小心。”

雖然有一些供應商已經(jīng)開發(fā)出一些面向中端市場的可堆疊設備，許多較小公司的規(guī)模還不需要投入資源購買結(jié)構(gòu)方案。

Skorupa說：“對于一些公司而言，一個交換機已經(jīng)很大了，所以不需要在網(wǎng)絡中部署多個交換機。如果一個機架就有幾百個10GB端口，那么對于大多數(shù)公司而言，它已經(jīng)足夠大了。”

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以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)有什么局限性?

雖然結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點，但是有一個重要問題可能會讓一些網(wǎng)絡工程師望而卻步：它總是要求只使用單一供應商的網(wǎng)絡產(chǎn)品。

Hanselman說：“結(jié)構(gòu)提供了一些提高運營靈活性的工具，但是我們只能使用某一個特定供應商的產(chǎn)品。對于大多數(shù)企業(yè)而言，最大的問題是就他們愿不愿意只使用一家供應商的產(chǎn)品。如果想要保持多供應商的網(wǎng)絡環(huán)境，那么就很難使用這些結(jié)構(gòu)功能——對于一些人來說，這是一個大問題。”

但是他也指出，除了少數(shù)例外情況，大多數(shù)供應商都開發(fā)了用于增強標準協(xié)議(如TRILL和SPB)的私有方法。這就使大多數(shù)供應商的結(jié)構(gòu)方案不兼容競爭對手的基礎(chǔ)架構(gòu)。

Hanselman說：“結(jié)構(gòu)的其他部分并沒有無限制的容量，它們都有規(guī)模限制。當達到幾千端口的應用規(guī)模時，我們就開始遇到一些管理難題了，這時就應該考慮采用分段方法。”

是否所有人都需要使用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)?

結(jié)構(gòu)曾經(jīng)被視為下一代數(shù)據(jù)中心發(fā)展的必由之路。但是，在出現(xiàn)軟件定義網(wǎng)絡(SDN)和云計算的廣泛應用之后，網(wǎng)絡工程師和數(shù)據(jù)中心專業(yè)人員有更多的方案可以考慮了。雖然以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)和SDN并不是完全互斥的，但是前者更加成熟一些，而且目前的商業(yè)產(chǎn)品也更多一些。

Gartner公司副總裁及知名分析師Joe Skorupa說：“人們正在尋找方法簡化環(huán)境分配和部署。其中一些人有相對較為簡單的網(wǎng)絡架構(gòu)和自動化工具，而另一些則采用了更激進的方法——如SDN，還有一些人仍然認為傳統(tǒng)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)方法已經(jīng)足夠了，他們說：‘我們不需要考慮長期運營。’此外，還有一些人認為以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)看起來跟傳統(tǒng)技術(shù)差不多。問題是，您還有多長時間就需要升級了?”

對于Hanselman而言，他認為如果大型企業(yè)希望增強數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的可靠性，他們就必須采用結(jié)構(gòu)。

Hanselman說：“實際上，現(xiàn)在每一個人都應該運行結(jié)構(gòu)。有太多理由應該實現(xiàn)彈性、容量和簡化管理了。在考慮采用應該什么遷移方法就會出現(xiàn)決策問題了。如果是創(chuàng)建一個全新的現(xiàn)代網(wǎng)絡，那么問題就是：‘應該選擇哪一種結(jié)構(gòu)?’”

他補充說：“如果我們已經(jīng)有一個網(wǎng)絡，然后想要將它遷移到結(jié)構(gòu)，那么問題就在操作方法。一直使用生成樹協(xié)議的網(wǎng)絡通常都非常脆弱，對它們執(zhí)行任何擴展或修改通常都應該倍加小心。”

雖然有一些供應商已經(jīng)開發(fā)出一些面向中端市場的可堆疊設備，許多較小公司的規(guī)模還不需要投入資源購買結(jié)構(gòu)方案。

Skorupa說：“對于一些公司而言，一個交換機已經(jīng)很大了，所以不需要在網(wǎng)絡中部署多個交換機。如果一個機架就有幾百個10GB端口，那么對于大多數(shù)公司而言，它已經(jīng)足夠大了。”