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自上而下的计算机网络第六章链路层和局域网读书笔记(六)数据中心网络


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6.6 数据中心网络

数据中心的主机称为刀片,负责提供内容,共同执行大规模分布式计算。主机堆叠在机架上,每个机架一般有20-40个刀片。在每个机架的顶部,有一个机架顶部交换机TOR(机架顶部),它与机架上的主机和数据中心的其他交换机互连。每台主机通常通过40Gbps以太网连接到TOR。

数据中心支持两种流量:外部客户和内部主机之间的流量,以及内部主机之间的流量。为了处理外部流量,网络中心有一个或多个边界路由器.数据中心的所有机架都相互连接,并连接到边界路由器。

1.负载均衡

云中心支持各种应用程序,每个应用程序都与一个公共IP相关联,外部用户向该地址发送请求并接收响应。在数据中心内,外部请求首先被定向到负载均衡器.大型数据中心将有多个负载平衡器,每个平衡器服务于一个特定的应用程序。负载均衡器基于目的端口(第四层)以及IP做决策,也被称为“第四层交换机”.负载平衡将请求分发到主机,在主机处理请求后,它将响应发送到负载平衡器,然后负载平衡器将响应转发给外部客户。

负载平衡器还提供类似NAT的功能,将外部IP转换为内部IP,反之亦然。可以防止客户直接接触主机,隐藏网络内部结构。

2.等级体系结构

对于拥有数千台主机的小型数据中心来说,一个简单的网络就足够了:一个边界路由器、一个负载平衡器和几十个机架。机架通过一个以太网交换机互连。

但当主机规模扩大到几万到几十万时,通常会使用路由器和交换机等级结构:顶层边界路由器连接几个接入路由器,每个接入路由器下有三层交换机。每个接入路由器连接到一台,的第一层交换机,每个第一层交换机连接到多台的第二层交换机和负载平衡器。每个第2层交换机通过TOR(第3层交换机)连接到多个机架。所有链接通常使用以太网,一种铜缆和光缆的混合物。

为了实现高可用性,数据中心包含冗余网络设备和冗余链路。例如,每个TOR可以连接到多个第2层交换机。

3.数据中心网络发展趋势

全连接拓扑(全连接拓扑),等级结构取代交换机和路由器。

基于海运集装箱的模块化数据中心(MDC ):每个集装箱有几十个机架和几千台主机。容器紧密排列,相互连接,并连接到互联网。当服务器和交换机出现故障时,容器会继续运行,但性能会下降。当它低于某个阈值时,整个容器将被小心地移除和替换。

大型云服务提供商开始构建和定制几乎所有东西,包括网络适配器、交换机和路由器、TOR、软件和网络协议。

使用“可用区域”来提高可靠性。

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