数据中心网络架构浅谈（一）
在探讨数据中心网络架构时，我们需明确，网络数据包最终运行在物理网络上。物理网络的特性，如带宽、MTU、延时等，直接影响着虚拟网络的性能。物理网络的性能限制了虚拟网络的“上限”。在对OpenStack Neutron性能的测试中，提升网络设备如使用高速网卡、配置MTU9000，能够显著提高虚拟网络的传输效率。优化网络性能时，应考虑升级物理网络设备或线路，但需注意，网络架构的改动风险与成本巨大。因此，在搭建数据中心时，网络架构的选择与设计尤为重要。在设计虚拟网络时，理解物理网络架构必不可少。
接下来，我将分次讨论数据中心网络架构的理解与认识，欢迎指正错误之处。
传统数据中心网络架构采用三层结构：一个汇聚层交换机，将L2和L3网络分界，每个汇聚层管理一个POD内的独立VLAN网络。服务器在POD内迁移无需修改IP地址与默认网关，因为一个POD对应一个L2广播域。汇聚层交换机与接入层交换机间使用STP，确保仅一个汇聚层交换机工作，形成HA模式。vPC协议虽能提升利用率，但并未实现完全水平扩展。
随着云计算发展，计算资源被池化，需要大二层网络架构，整个数据中心为单一L2广播域，服务器可在任意位置创建、迁移，无需修改IP地址或默认网关。大二层架构将L2/L3分界设置在核心交换机。但此架构导致BUM风暴显著增加，影响正常流量。
传统三层网络架构至今仍被广泛应用，其诞生原因包括早期L3路由设备成本较高、核心交换机成本高于汇聚层设备、早期数据中心主要流量为南北向流量等。技术发展对网络架构提出了新需求，包括更小超占比、更高东西向流量带宽与SDN支持。
数据中心流量主要分为南北向与东西向。2020年，77%的数据中心流量为内部流量，东西向流量尤为重要。在传统三层架构中，东西向流量分为L2与L3。L2流量在相同接入层交换机间全速传输，但跨机架需汇聚层交换机参与，汇聚层性能需求较高。L3流量则必须通过核心交换机完成，增加延时与核心交换机资源消耗，且受超占比影响。
面对市场变化，企业需低成本、小规模地部署数据中心，随业务增长逐步扩展。传统三层网络架构的规模受限于核心层设备性能，成本与运维成本较高。改进现有架构，构建可水平扩展、支持全速东西向流量、不依赖高性能核心交换机、支持SDN的网络架构，显得尤为重要。
尽管短期内三层网络架构不会消失，但其短板日益明显。基于现有架构的改进是必要的。新的网络架构应具有相对较小规模的交换机，便于水平扩展，支持HA模式，提供全速东西向流量，避免核心交换机资源浪费，支持SDN等特性。
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