数据中心网络设计- 叶脊（Spine-Leaf）网络架构

大家好，我是技福的小咖老师。

随着业务形态的变化，数据中心网络的交换架构也在不断的发展。传统的三层网络结构应用广泛而且技术成熟，但随着技术的发展趋势，它的瓶颈也不断涌现，导致越来越多的网络工程师放弃这种结构的网络，而spine leaf——叶脊拓扑网络结构，则越来越成为受关注的选择。

下面就给大家介绍一下叶脊（Spine-Leaf）网络架构。

一、 传统三层网络的弊端

如上图是传统三成网络架构的典型拓扑结构：

接入层：接入交换机通常位于机架顶部，所以它们也被称为ToR（Top of Rack）交换机，它们物理连接服务器。

汇聚层：汇聚交换机连接同一个二层网络（VLAN）下的接入交换机，同时提供其他的服务，例如防火墙，SSL offload，入侵检测，网络分析等， 它可以是二层交换机也可以是三层交换机。

核心层： 核心交换机为进出数据中心的包提供高速的转发，为多个二层局域网（VLAN）提供连接性，核心交换机为通常为整个网络提供一个弹性的三层网络。

在这种网络架构下，存在如下的一些弊端：

带宽的浪费：为了防止环路，汇聚层和接入层之间通常会运行STP协议，使得接入交换机的上联链路中实际承载流量的只有一条，而其他上行链路将被阻塞（如图中虚线所示），造成了带宽的浪费；

故障域较大：STP协议由于其本身的算法，在网络拓扑发生变更时需要重新收敛，容易发生故障，从而影响整个VLAN的网络；

难以适应超大规模网络：在云计算领域，网络规模扩大，数据中心也分布在不同的地理位置，虚拟机要求能在任意地点创建，迁移，而保持其网络属性（IP, 网关等）保持不变，需要支持大二层网络，在上图的拓扑中，无法在VLAN10和VLAN20之间作上述迁移；

传统架构下，当存在大量东西向流量时，汇聚交换机和核心交换机的压力会大大增加，网络规模和性能也就限制在了汇聚层和核心层。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，不是所有企业都买得起，且必须在建设网络时就预先规划好网络规模，在网络规模小时，会造成资源的浪费，在网络规模继续扩大时，扩容也比较困难，因而让企事业单位陷入了成本和可扩展性的两难选择之中。

数据中心的流量总的来说可以分为以下几种：