隨著虛擬化、云計算等技術(shù)的流行，數(shù)據(jù)中心的傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的需求。葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)作為一種新興的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)的局限，為數(shù)據(jù)中心構(gòu)建了一種快速有效、可預(yù)測、可擴展的數(shù)據(jù)傳輸機制?，F(xiàn)在，葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心的主流部署方式，本教程將詳細介紹葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)的基本情況。

傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

為了更好地了解葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)，我們有必要先對傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)有一個基本的認識。如下圖所示，傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)由底層的接入層、中層的匯聚層和上層的核心層組成。其中，接入層是向本地網(wǎng)段提供工作站接入，匯聚層是網(wǎng)絡(luò)接入層和核心層的“中介”，核心層是網(wǎng)絡(luò)的高速交換主干，對整個網(wǎng)絡(luò)的連通起到了至關(guān)重要的作用。這種三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)十分適合服務(wù)器和外部設(shè)備間的傳輸。然而，對于計算機和服務(wù)器四處分布的大型虛擬化數(shù)據(jù)中心，一個服務(wù)器和另一個服務(wù)器間的傳輸則需要經(jīng)過兩個匯聚層交換機和一個核心層交換機（如下圖所示），這會產(chǎn)生較大的延遲性甚至阻塞數(shù)據(jù)傳輸。

葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有高可靠性、高性能和可擴展性的優(yōu)點，受到了許多大型數(shù)據(jù)中心和云計算網(wǎng)絡(luò)的青睞。如下圖所示，葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)由上層的脊交換機和下層的葉交換機組成，其中，脊交換機充當(dāng)匯聚交換機的角色，葉交換機充當(dāng)接入交換機的角色。在葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，所有的葉交換機都和每一臺脊交換機連接，因此，任何一臺服務(wù)器和另一臺服務(wù)器間的數(shù)據(jù)傳輸只需要經(jīng)過一臺葉交換機和一臺脊交換機，這種設(shè)計大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，這在高性能計算集群應(yīng)用中尤其重要。

教你設(shè)計葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)

收斂比

在設(shè)計葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)時需要考慮的一個重要因素是收斂比，即葉交換機的下行鏈路帶寬和上行鏈路帶寬的比值?，F(xiàn)在，由于多芯CPU、虛擬服務(wù)器、閃存存儲、大數(shù)據(jù)和云計算等應(yīng)用越來越多，要求葉脊交換機之間的合理帶寬比不能超過3:1，例如，有48個10Gbps速率的客戶端在葉交換機上，預(yù)計所需的下行鏈路帶寬是480Gbps，如果葉交換機使用4個40Gbps上行鏈路端口連接到脊交換機，上行鏈路帶寬就是160Gbps，這樣該葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)的收斂比就是3:1，不會超負荷。在設(shè)計葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)時，要特別注意收斂比。

此外，在開始構(gòu)建葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)之前，有必要先對目前和未來的網(wǎng)絡(luò)需求做預(yù)算。例如，如果你現(xiàn)在有100臺服務(wù)器，但是將來可能會增加到1000臺，那么你設(shè)計的葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)就需要既能滿足現(xiàn)有100臺服務(wù)器的需求，又能滿足未來1000臺服務(wù)器的需求。下面給出3個公式教你簡單算出所需葉交換機和脊交換機的數(shù)量：

脊交換機的數(shù)量=葉交換機的上行鏈路端口數(shù)?葉交換機的數(shù)量=脊交換機的下行鏈路端口數(shù)?服務(wù)器的數(shù)量=葉交換機的下行鏈路端口數(shù)×葉交換機的數(shù)量

也就是說，如果我們計劃將24端口的10G交換機用作葉交換機，其中20個10Gbps端口用作下行鏈路連接服務(wù)器，剩下4個10Gbps端口用作上行鏈路連接脊交換機，我們就需要4臺脊交換機。而如果每臺脊交換機有64個10Gbps端口，整個葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)則最多可以容納64個葉交換機和1280（64×20）個服務(wù)器。

結(jié)束語

葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)幾乎能適應(yīng)所有大中小型數(shù)據(jù)中心，而且所有企業(yè)的IT建設(shè)都是走向收斂型和高層次的虛擬化型葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)。在現(xiàn)代葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)中，葉交換機連接脊交換機的上行鏈路傳輸速率通常是40Gbps，連接服務(wù)器的下行鏈路傳輸速率通常是10Gbps。

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