數(shù)據(jù)中心高可靠網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

數(shù)據(jù)中心高可靠網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

數(shù)據(jù)中心處在單位信息化建設(shè)的核心位置，承擔著單位各種C/S和B/S業(yè)務的信息交流，數(shù)據(jù)處理、存儲的重任。對其可靠性要求尤為突出。實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的高可靠設(shè)計需要是一個綜合的解決方案。涉及到OSI模型各個層面，不但要選擇性能穩(wěn)定的設(shè)備，提高網(wǎng)絡(luò)的冗余度，還需要加強網(wǎng)絡(luò)各個層面優(yōu)化，考慮各種架構(gòu)與協(xié)議的特點，揚長避短，因地制宜，從而實現(xiàn)真正的高可靠。

1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計

單位在進行數(shù)據(jù)中心架構(gòu)規(guī)劃設(shè)計時，一般需要按照層次化、模塊化原則進行，具有一定的前瞻性，避免在項目在完成的情況下，發(fā)現(xiàn)問題進行整改時牽一發(fā)，而動全局。造成項目不能因時而變，改變的代價過大。

對于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層次化設(shè)計，選擇三層架構(gòu)還是二層架構(gòu)是不少單位進行數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時面臨的難題。 從可靠性的角度來看，三層架構(gòu)和二層架構(gòu)均可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的高可靠。

模塊化設(shè)計是指在對業(yè)務進行功能分析，根據(jù)一定規(guī)則進行分類，將單位網(wǎng)絡(luò)業(yè)務劃分并設(shè)計出一系列功能模塊，模塊之間松耦合，力求在滿足業(yè)務應用要求的基礎(chǔ)上使網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠、易于擴展、結(jié)構(gòu)簡單、易于維護。

模塊化、層次化的架構(gòu)設(shè)計將數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)風險進行了分散，將出現(xiàn)問題后的影響降低到最小，同時模塊之間的松耦合可增強數(shù)據(jù)中心的擴展，簡化網(wǎng)絡(luò)運維，降低在擴展的過程中管理員的人為故障，保證數(shù)據(jù)中心的可用性。

2 物理層設(shè)備選擇

設(shè)備可靠是系統(tǒng)可靠的最基本保證，數(shù)據(jù)中心核心交換區(qū)設(shè)備的可靠穩(wěn)定尤為重要。必須選用數(shù)據(jù)中心級的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。數(shù)據(jù)中心級交換機應具備以下特征：

2.1 關(guān)鍵部件更強的冗余能力

不會因某個關(guān)鍵部件損壞造成整個設(shè)備癱瘓。具備引擎、業(yè)務網(wǎng)板、電源，風扇等關(guān)鍵部件N+M冗余。正常時，實現(xiàn)業(yè)務負載分擔，當有部件出現(xiàn)故障時，其它部件可以接管其業(yè)務。

2.2 虛擬化能力

數(shù)據(jù)中心的復雜度越來越高，需要管理的設(shè)備也越來越多，設(shè)備的虛擬化可將同一層面（核心、匯聚、接入）的多臺設(shè)備虛擬化為一臺，進行設(shè)備的橫向整合，簡化設(shè)備的配置和管理。

3 數(shù)據(jù)鏈路層高可靠設(shè)計

在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)部署中，為了避免環(huán)路引入了STP協(xié)議，STP協(xié)議雖然避免了環(huán)路但是具有以下不足：收斂速度慢；在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不對稱時，單生成樹會影響網(wǎng)絡(luò)連通性；生成轉(zhuǎn)發(fā)路徑不一定是最優(yōu)路徑；鏈路被阻塞后將不承載任何流量，造成帶寬浪費。

為了避免生成樹協(xié)議缺點，引入虛擬化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。例如通過Cisco VSS技術(shù)將兩臺以上的物理設(shè)備虛擬成一臺可管理的設(shè)備，外形上看是多臺設(shè)備，但是邏輯管理上看是一臺獨立的設(shè)備。

4 網(wǎng)絡(luò)層高可靠設(shè)計

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層高可靠設(shè)計可以從以下個方面考慮：

4.1 路由協(xié)議部署

數(shù)據(jù)中心匯聚層到核心層間可采用OSPF等動態(tài)路由協(xié)議進行路由層面高可靠保障。在采用模塊化、層次化設(shè)計之后，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部各分區(qū)與核心交換區(qū)的路由將會大大簡化，可進行IRF2橫向整合，對匯聚層、核心層的雙機設(shè)備進行虛擬化，實現(xiàn)跨設(shè)備鏈路捆綁實現(xiàn)匯聚層上行到核心層的多鏈路負載分擔與備份。

4.2 Graceful Restart

Graceful Restart簡稱GR，主要實現(xiàn)的能力是在路由協(xié)議重起的時候保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的正常，以保證關(guān)鍵業(yè)務不中斷。

5 應用層高可靠設(shè)計

在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)層面實現(xiàn)應用層的高可靠，可采用負載均衡的方案，如網(wǎng)關(guān)負載均衡，服務器負載均衡。負載均衡一方面可以提高服務器的響應能力和鏈路的帶寬利用率，另一方面可以保證單臺服務器或單條鏈路出現(xiàn)故障后，業(yè)務數(shù)據(jù)無縫分攤到其它服務器和鏈路，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的高可靠。

總之，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)要實現(xiàn)高可靠，技術(shù)并不能解決所有問題，還需要完善的運維流程、規(guī)章制度、管理體制等多方面的配合。結(jié)合業(yè)務的發(fā)展趨勢，不斷的總結(jié)與積累，是一個長期的、循序漸進的過程。上文是筆者從日常工作的實踐經(jīng)驗中總結(jié)的手段方法，以供讀者參考。

[1]徐立冰.云計算和大數(shù)據(jù)時代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)揭秘，北京：人民郵電出版社，2013

[2]Jeff Doyle,Jennifer Carroll.TCP/IP路由技術(shù)，北京：人民郵電出版社，2007

楊林興，男，1980-，山東省招遠市人，講師，現(xiàn)就職于青島港灣職業(yè)技術(shù)學院，研究方向：計算機網(wǎng)絡(luò)。