国开《网络实用技术基础》第六章 6.3 数据中心网络
6.3 数据中心网络
一、概述
传统的数据中心主要提供带宽及机柜空间，实施主机托管，提供网络连通性等面向基础架构的服务。近年来，随着云计算技术的兴起，数据中心的功能不再局限于简单的主机托管，还能将基础设施、平台和软件作为服务，以按需和可扩展的方式提供给用户。
数据中心网络是数据中心的核心，它将后端服务器使用交换机、路由器等网络设备连接起来，组成具有高带宽、高可用性、高可靠性和负载均衡的局域网，为用户提供计算、存储等服务。如图6-10所示为Google的数据中心。
图6-10 Google数据中心
二、拓扑结构
与传统网络相比，数据中心网络在体系结构设计和支撑的业务等方面有如下很多独有的特点：
1.拓扑结构对称
如图6-11所示，数据中心网络的拓扑多采用对称的多根树状（Multi-Rooted Tree）结构。另外，数据中心网络采用横向扩展（Scale-Out）模型来支持大规模存储和计算，一个任务通常分配到多台普通的服务器，通过并行操作来共同完成。为了支持服务器之间的频繁通信，在FatTree、VL2、DCell和BCube等新出现的数据中心拓扑结构中，服务器之间往往含有多条等长路径。
图6-11 数据中心网络的树状拓扑结构图
2.高带宽低延时
当前数据中心的核心链路带宽通常为10Gbps，并且正在逐步向40Gbps和100Gbps演进。同时，由于数据中心网络中，服务器和交换机等设备通常只分布在一个较小的物理区域内，所以往返传输延时（RTT，Round-Trip Time）很小，大约只有几百微秒。
三、业务流量
相比于传统网络，数据中心网络的业务流量具有一些独有的特征：
1.长短流混合
数据中心网络中的流大多数为延时敏感的短流，另外一小部分为延时不敏感的长流。但是，虽然长流的数量大约只占总流数的1%，其流量却占据了总量的一半以上。降低短流的完成时间，同时保持长流的高吞吐量在数据中心网络是非常重要的。
2.特殊的通信模式
在数据中心网络中，多对一或者多对多的通信模式广泛存在于MapReduce、Dryad、CIEL等并行编程系统、分布式文件存储系统和大型排序系统等，这些特殊的通信模式给传统互联网中的传输协议带来了挑战。
3.大量短突发
数据中心网络中含有大量短突发。在进行测量工作时，定义“微突发”（Micro-Burst）来描述数据中心网络中的这些短突发，结果表明绝大多数突发持续时间都在10秒以内。另一测量结果也表明，约90%突发的持续时间都不超过2秒钟，长流量突发虽然数量少，但持续的时间可能非常长，例如382秒。
