第7章 SDN在数据中心的应用.pptxVIP

SDN在数据中心的应用;;数据中心是提供各种网络数据业务（数据处理、数据交换、数据储存）的服务中心

它由计算机系统、通信系统、数据储存系统、制冷设备、管理设备等组成

采用Internet与无线移动方式接入互联网，要求机房温度、温度每天都必须保持在一定范围之内

数据中心是互联网的一部分，不能脱离互联网单独存在，所以，我们可以将数据中心视为互联网分工（细分化、专业化）的新发展。反过来，数据中心又打破了不同企业间的信息壁垒，扩展了互联网的高度、深度和广度，促进了互联网的发展。;;;;;基于SDN的云数据中心网络架构从逻辑上将网络划分为4个层面，从上到下分别是应用层面、编排层面、控制层面和转发层面

应用层面主要由云管理平台与若干SDN应用程序组成，同时还包括传统网管与SDN网管的部分功能

编排层面主要由SDN编辑器组成，主要负责对多个SDN控制域进行协同编排，以便根据应用平面的业务需要灵活地对网络资源进行统一管理和自动化部署，综合实现网络资源的控制功能;控制层面由一组SDN控制器组成，能够在每个控制器域内实现资源调度，以满足SDN应用及服务器对网络资源的需求

转发层面主要由SDN转发设备组成，由于现存网络中还存在传统网络设备，故转发层面也包含部分传统网络设备，基于SDN的数据中心网管系统中也将出现传统网管和SDN网管并存的现象，SDN网管系统可以独立建设，也可以与传统网管系统进行集成。;;自从1876年电话被发明之后，电话交换网络历经了人工交换机、步进制交换机、纵横制交换机等多个阶段。

20世纪50年代，纵横制交换机处于鼎盛时期。纵横交换机的核心，是纵横连接器

这种交换架构，是一种开关矩阵，每个交点（Crosspoint）都是一个开关。交换机通过控制开关，来完成从输入到输出的转发。;开关矩阵很像一块布的纤维，所以，交换机的内部架构，被称为SwitchFabric

随着电话用户数量急剧增加，网络规模快速扩大，基于crossbar模型的交换机在能力和成本上都无法满足要求;CharlesClos提出的网络模型，核心思想是：用多个小规模、低成本的单元，构建复杂、大规模的网络;到了20世纪80年代，随???计算机网络的兴起，开始出现了各种网络拓扑结构，例如星型、链型、环型、树型

2000年之后，互联网从经济危机中复苏，以谷歌和亚马逊为代表的互联网巨头开始崛起。他们开始推行云计算技术，建设大量的数据中心（IDC），甚至超级数据中心。面对日益庞大的计算规模，传统树型网络肯定是不行的了

一种改进型树型网络开始出现，它就是胖树（Fat-Tree）架构

胖树（Fat-Tree）就是一种CLOS网络架构。相比于传统树型，胖树（Fat-Tree）更像是真实的树，越到树根，枝干越粗。从叶子到树根，网络带宽不收敛.;;;2010年之后，为了提高计算和存储资源的利用率，所有的数据中心都开始采用虚拟化技术。网络中开始出现了大量的虚拟机（VM，VirtualMachine）

与此同时，微服务架构开始流行，很多软件开始推行功能解耦，单个服务变成了多个服务，部署在不同的虚拟机上。虚拟机之间的流量，大幅增加。

核心交换机和汇聚交换机的工作压力不断增加。要支持大规模的网络，就必须有性能最好、端口密度最大的汇聚层核心层设备。这样的设备成本高，价格非常昂贵

网络工程师们提出了“Spine-Leaf网络架构”——叶脊网络（脊叶网络）。;叶脊网络架构，和胖树结构一样，同属于CLOS网络模型。相比于传统网络的三层架构，叶脊网络进行了扁平化，变成了两层架构;叶交换机，相当于传统三层架构中的接入交换机，作为TOR（TopOfRack）直接连接物理服务器。叶交换机之上是三层网络，之下都是个独立的L2广播域。如果说两个叶交换机下的服务器需要通信，需要经由脊交换机进行转发。

脊交换机，相当于核心交换机。叶和脊交换机之间通过ECMP（EqualCostMultiPath）动态选择多条路径。脊交换机下行端口数量，决定了叶交换机的数量。而叶交换机上行端口数量，决定了脊交换机的数量。它们共同决定了叶脊网络的规模。;;叶脊网络的优势

1、带宽利用率高：每个叶交换机的上行链路，以负载均衡方式工作，充分地利用了带宽。

2、网络延迟可预测：在以上模型中，叶交换机之间的连通路径的条数可确定，均只需经过一个脊交换机，东西向网络延时可预测。

3、扩展性好：当带宽不足时，增加脊交换机数量，可水平扩展带宽。当服务器数量增加时，增加脊交换机数量，也可以扩大数据中心规模。总之，规划和扩容非常方便。

;叶脊网络的优势

4、带宽利用率高：每个叶交换机的上行链路，以负载均衡方式工作，充分地利用4、降低对交换机的要求：南北向流量，可以从叶节点出去，也可从脊节点出去。东