数据中心高可靠网络设计

数据中心处在单位信息化建设的核心位置，承担着单位各种C/S和B/S业务的信息交流，数据处理、存储的重任。对其可靠性要求尤为突出。实现数据中心的高可靠设计需要是一个综合的解决方案。涉及到OSI模型各个层面，不但要选择性能稳定的设备，提高网络的冗余度，还需要加强网络各个层面优化，考虑各种架构与协议的特点，扬长避短，因地制宜，从而实现真正的高可靠。

1 网络架构设计

单位在进行数据中心架构规划设计时，一般需要按照层次化、模块化原则进行，具有一定的前瞻性，避免在项目在完成的情况下，发现问题进行整改时牵一发，而动全局。造成项目不能因时而变，改变的代价过大。

对于网络架构层次化设计，选择三层架构还是二层架构是不少单位进行数据中心网络建设时面临的难题。 从可靠性的角度来看，三层架构和二层架构均可以实现数据中心网络的高可靠。

模块化设计是指在对业务进行功能分析，根据一定规则进行分类，将单位网络业务划分并设计出一系列功能模块，模块之间松耦合，力求在满足业务应用要求的基础上使网络稳定可靠、易于扩展、结构简单、易于维护。

模块化、层次化的架构设计将数据中心网络风险进行了分散，将出现问题后的影响降低到最小，同时模块之间的松耦合可增强数据中心的扩展，简化网络运维，降低在扩展的过程中管理员的人为故障，保证数据中心的可用性。

2 物理层设备选择

设备可靠是系统可靠的最基本保证，数据中心核心交换区设备的可靠稳定尤为重要。必须选用数据中心级的网络设备。数据中心级交换机应具备以下特征：

2.1 关键部件更强的冗余能力

不会因某个关键部件损坏造成整个设备瘫痪。具备引擎、业务网板、电源，风扇等关键部件N+M冗余。正常时，实现业务负载分担，当有部件出现故障时，其它部件可以接管其业务。

2.2 虚拟化能力

数据中心的复杂度越来越高，需要管理的设备也越来越多，设备的虚拟化可将同一层面（核心、汇聚、接入）的多台设备虚拟化为一台，进行设备的横向整合，简化设备的配置和管理。

3 数据链路层高可靠设计

在数据中心网络部署中，为了避免环路引入了STP协议，STP协议虽然避免了环路但是具有以下不足：收敛速度慢；在网络结构不对称时，单生成树会影响网络连通性；生成转发路径不一定是最优路径；链路被阻塞后将不承载任何流量，造成带宽浪费。

为了避免生成树协议缺点，引入虚拟化网络设计。例如通过Cisco VSS技术将两台以上的物理设备虚拟成一台可管理的设备，外形上看是多台设备，但是逻辑管理上看是一台独立的设备。

4 网络层高可靠设计

数据中心网络的协议层高可靠设计可以从以下个方面考虑：

4.1 路由协议部署

数据中心汇聚层到核心层间可采用OSPF等动态路由协议进行路由层面高可靠保障。在采用模块化、层次化设计之后，数据中心内部各分区与核心交换区的路由将会大大简化，可进行IRF2横向整合，对汇聚层、核心层的双机设备进行虚拟化，实现跨设备链路捆绑实现汇聚层上行到核心层的多链路负载分担与备份。

4.2 Graceful Restart

Graceful Restart简称GR，主要实现的能力是在路由协议重起的时候保证数据转发的正常，以保证关键业务不中断。

5 应用层高可靠设计

在数据中心网络层面实现应用层的高可靠，可采用负载均衡的方案，如网关负载均衡，服务器负载均衡。负载均衡一方面可以提高服务器的响应能力和链路的带宽利用率，另一方面可以保证单台服务器或单条链路出现故障后，业务数据无缝分摊到其它服务器和链路，从而实现数据中心的高可靠。

总之，数据中心网络要实现高可靠，技术并不能解决所有问题，还需要完善的运维流程、规章制度、管理体制等多方面的配合。结合业务的发展趋势，不断的总结与积累，是一个长期的、循序渐进的过程。上文是笔者从日常工作的实践经验中总结的手段方法，以供读者参考。

[1]徐立冰.云计算和大数据时代网络技术揭秘，北京：人民邮电出版社，2013

[2]Jeff Doyle,Jennifer Carroll.TCP/IP路由技术，北京：人民邮电出版社，2007

杨林兴，男，1980-，山东省招远市人，讲师，现就职于青岛港湾职业技术学院，研究方向：计算机网络。