数据中心IRF2虚拟化网络架构与应用

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1、数据中心IRF2虚拟化网络架构与应用文/刘新民网络已经成为企业IT运行的基石，随着IT业务的不断发展，企业的基础网络架构也不断调整和演化，以支持上层不断变化的应用要求。在传统数据中心网络的性能、安全、永续基础上，随着企业IT应用的展开，业务类型快速增长,运行模式不断变化，基础网络需要不断变化结构、不断扩展以适应这些变化，这给运维带来极大压力。传统的网络规划设计依据高可靠思路，形成了冗余复杂的网状网结构，如图1所示。图1企业数据中心IT基础架构网状网结构化网状网的物理拓扑在保持高可靠、故障容错、提升性能上有着极好的

2、优势，是通用设计规则。这样一种依赖于纯物理冗余拓扑的架构，在实际的运行维护中却同时也承担了极其繁冗的工作量。多环的二层接入、FullMesh的路由互联，网络中各种链路状态变化、节点运行故障都会引起预先规划配置状态的变迁，带来运维诊断的复杂性；而应用的扩容、迁移对网络涉及更多的改造，复杂的网络环境下甚至可能影响无关业务系统的正常运行。因此，传统网络技术在支撑业务发展的同时，对运维人员提出的挑战是越来越严峻的。随着上层应用不断发展，虚拟化技术、大规模集群技术广泛应用到企业IT中，作为底层基础架构的网络，也进入新一轮技

3、术革新时期。H3CIRF2以极大简化网络逻辑架构、整合物理节点、支撑上层应用快速变化为目标，实现IT网络运行的简捷化，改变了传统网络规划与设计的繁冗规则。1.数据中心的应用架构与服务器网络对于上层应用系统而言，当前主流的业务架构主要基于C/S与B/S架构，从部署上，展现为多层架构的方式，如图2所示，常见应用两层、三层、四层的部署方式都有，依赖于服务器处理能力、业务要求和性能、扩展性等多种因素。图2多层应用架构基础网络的构建是为上层应用服务，因此，针对应用系统的不同要求，数据中心服务器区的网络架构提供了多种适应结构

4、，图3展示了四种H3C提供的常用网络拓扑结构：图3多种数据中心ServerFarm结构根据H3C的数据中心架构理解和产品组合能力，可提供独立的网络、安全、优化设备组网，也可以提供基于框式交换平台集成安全、优化的网络架构。ServerFarm1和2是一种扁平化架构，多层应用服务器(WEB、APP、DB)群共用同一网关，适用于一般规模服务器群，可扩展性有一定限制，网关层控制策略比较复杂；ServerFarm3和4是一种展开式架构，与应用的多层访问架构保持了一致性，具有更清晰的数据流路径，更强的业务扩展能力和良好的策略

5、控制能力。1.数据中心ServerFarm交换网络IRF2虚拟化设计方案对于传统的数据中心服务器区交换网络(如图4所示)，针对无环设计和有环设计有多种选择方案。图4传统的多种服务器区接入网络拓扑在数据中心更为通用的是采用环路接入拓扑模式，以生成树协议(MSTP)配合第一跳网关冗余协议(VRRP)提供服务器接入的可靠性。同时，服务器以多网卡连接网络以进一步提供冗余能力。图5为常用的三种接入设计方法，虽然这几种方式已经成为数据中心接入设计的最佳实践，但从网络的拓扑设计、环路规避、冗余备份等角度考虑，设计过程是极其复杂

6、的。如VLAN的规划、生成树实例的拓扑阻塞、网关冗余选择，包括相应技术的参数选择、配置，故障切换的预期判断等，需要一套十分详细的流程，而在后期网络运行维护过程中面临的压力和复杂度是显而易见的。图5生成树+VRRP的设计方式引入虚拟化设计方式之后，在不改变传统设计的网络物理拓扑、保证现有布线方式的前提下，以IRF2的技术实现网络各层的横向整合，即将交换网络每一层的两台、多台物理设备使用IRF2技术形成一个统一的交换架构，减少了逻辑的设备数量，如图6所示图6IRF2对网络横向虚拟化整合过程在虚拟化整合过程中，被整合设

7、备的互联电缆成为IRF2的内部互联电缆，对IRF2系统外部就不可见了.原来两台设备之间的捆绑互联端口归属的VLAN三层接口网段均能被其它设备可达(如ping通)，而归属到IRF2系统内部后，不对互联电缆接口进行IP配置，因此隔离于IRF2外部网络。虚拟化整合后的IRF2系统，对外表现为单台物理设备，因此，在保持基本网络互联条件下(如图6左图所示)，可将一对IRF2系统之间的多条线缆进行链路捆绑聚合动作(如图6中图所示)，从而将不同网络层之间的网状互联简化成单条逻辑链路(如图6右图所示)。以IRF2组网后，整个网络

8、的配置管理情况发生了很大变化。原来的多台物理设备组成为一台逻辑设备，所有IRF2成员可以统一管理配置。因为只有一个管理IP，所以不需要登陆到不同设备各自管理运维，可以直接对所有端口、VLAN等特性进行配置，如图7所示。图7IRF2组网的网络配置管理方式对于接入层设备来说，以TopofRack接入为例：一般使用两台接入交换机对同类业务系统服务器进行接入，以满足服务器双网卡的