H3C：大二层网络技术对比分析

ZDNET网络频道 01月14日 综合消息：如前文所述，传统的数据中心汇聚交换机作为网关，为了提高HA性能，基本都采用双机冗余建设模式。随着数据中心进入虚拟化时代，接入服务器的规模飞速增加，虚拟服务器的规模出现级数增加。同时，更多的客户要求在同一个二层网络内，任意两台虚拟服务器之间要做无阻塞的快速交换。这就导致作为网关的汇聚交换机出现容量不足而降低整网性能，因此需要采用新得技术有效的增加汇聚交换机的容量，同时还必须采用有效的技术提高接入到汇聚交换机之间的带宽利用率。前面几篇文章介绍了各种可用于的数据中心二层网络扩展的技术，本文将就这几类技术做一下对比。

1 传统STP技术应用分析

STP是IEEE 802.1D中定义的一个应用于以太网交换机的标准，这个标准为交换机定义了一组规则用于探知链路层拓扑，并对交换机的链路层转发行为进行控制。如果STP发现网络中存在环路，它会在环路上选择一个恰当的位置阻塞链路上的端口——阻止端口转发或接收以太网帧，通过这种方式消除二层网络中可能产生的广播风暴。然而在实际部署中，为确保网络的高可用性，无论是数据中心网络还是园区网络，通常都会采用具有环路的物理拓扑，并采用STP阻塞部分端口的转发。对于被阻塞端口，只有在处于转发状态的端口及链路发生故障时，才可能被STP加入到二层数据帧的转发树中。

图1 STP引起的带宽利用率不足的问题

STP的这种机制导致了二层链路利用率不足，尤其是在网络设备具有全连接拓扑关系时，这种缺陷尤为突出。如图1所示，当采用全网STP二层设计时，STP将阻塞大多数链路，使接入到汇聚间带宽降至1/4，汇聚至核心间带宽降至1/8。这种缺陷造成越接近树根的交换机，端口拥塞越严重，造成的带宽资源浪费就越可观。

可见，STP可以很好地支持传统的小规模范围的二层网络，但在一些规模部署虚拟化应用的数据中心内(或数据中心之间)，会出现大范围的二层网络，STP在这样的网络中应用存在严重的不足。主要表现为以下问题(如图2所示)。

图2 STP的低效路径问题示意图

1. 低效路径

• 流量绕行N-1跳

• 路由网络只需N/2跳甚至更短

2. 带宽利用率低

• 阻断环路，中断链路

• 大量带宽闲置

• 流量容易拥塞

3. 可靠性低

• 秒级故障切换

• 对设备的消耗较大

4. 维护难度大

• 链路引起拓扑变化复杂

• 容易引发广播风暴

• 配置、管理难度随着规模增加剧增

由于STP存在以上种种不足，其难以胜任大规模二层网络的管理控制。