IDC网络技术方案样本.docx
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IDC网络技术方案样本
江苏有线昆山IDC网络技术方案
1.1数据中心网络建设需求
1.1.1既有IDC机房网络分析
江苏有线昆山分公司既有数据中心机房网络采用老式以太网技术构建，基本架构为二层组网构造，核心设备为一台华为NE80路由器，接入互换机为各种主流品牌互换机（H3C,HUAWEI,DLINK等），网管和非网管互换机均有。
随着各类业务应用对业务需求进一步发展，业务部门对资源需求正以几何级数增长，老式IT基本架构方式给管理员和将来业务扩展带来巨大挑战。
详细而言存在如下问题：
●维护管理难：
在老式构架网络中进行业务扩容、迁移或增长新服务功能越来越困难，每一次变更都将牵涉互有关联、不同步期按不同初衷建设各种物理设施，涉及各种不同领域、不同服务方向，工作繁琐、维护困难，并且容易浮现漏洞和差错。
例如数据中心新增长一种业务类型，需要调节新应用访问控制需求，此时管理员不但要理解新业务逻辑访问方略，还要精通物理防火墙实体布置、连接、安装，要考虑是增长新防火墙端口、还是需要添置新防火墙设备，要考虑如何以及何处接入，有无相应接口，如何跳线，以及随之而来VLAN、路由等等。
当这样网络资源需求在短期内累积，将极易在使得系统维护质量和稳定性下降，同步反过来减慢新业务布置，进而阻碍公司业务推动和发展。
●资源运用率低：
老式架构方式对底层资源投入与在上层业务所收到效果很难得到同比发展，最普遍现象就是忙设备不堪重负，闲设备资源储备过多，两者互相之间又无法借用和共用。
这是由于对底层网络建设是以功能单元为中心进行建设，并不考虑上层业务对底层资源调用优化，这使得对网络投入往往无法获得同样业务应用效果改进，反而挥霍了较多资源和维护成本。
●服务方略不一致：
老式架构最严重问题是这种以孤立设备功能为中心设计思路无法真正从整个系统角度制定统一服务方略，例如安全方略、高可用性方略、业务优化方略等等，导致跨平台方略不一致性，从而难以将所投入产品能力形成合力为上层业务提供强大服务支撑。
因而，按老式底层基本设施所提供服务能力已无法适应当前业务急剧扩展所需资源规定，本次数据中心建设必要从主线上变化老式思路，遵循一种崭新体系构造思路来构造新数据中心IT基本架构。
1.1.2IDC机房网络目的架构
面向服务设计思想已经成为Web2.0下解决来自业务变更、业务急剧发展所带来资源和成本压力最佳途径。
从业务层面上主流IT厂商如IBM、BEA等就提出了摒弃老式“面向组件（Component）”开发方式，而转向“面向服务”开发方式，即应用软件应当看起来是由互相独立、松耦合服务构成，而不是对接口规定严格、变更复杂、复用性差紧耦合组件构成，这样可以以最小变动、最佳需求沟通方式来适应不断变化业务需求增长。
鉴于此，江苏有线昆山分公司数据中心业务应用正在朝“面向服务架构ServiceOrientedArchitecture（SOA）”转型。
与业务SOA相适应，支撑业务运营底层基本设施也应当向“面向服务”设计思想转变，构造“面向服务数据中心”（ServiceOrientedDataCenter，SODC）。
老式组网观念是依照功能需求变化实现相应硬件功能盒子堆砌而构建公司网络，这非常类似于老式软件开发组件堆砌，被已经证明为是一种较低效率资源调用方式，而如果可以将整个网络构建当作是由封装完好、互相耦合松散、但可以被原则化和统一调度“服务”构成，那么业务层面变更、物理资源复用都将是轻而易举事情。
SODC就是规定当SOA架构下业务变更，导致软件某些服务模块组合变化时，松耦合网络服务也能依照应用变化自动实现重组以适配业务变更所带来资源规定变化，而尽量少减少复杂硬件有关性，从运营维护、资源复用效率和方略一致性上彻底解决老式设计带来顽疾。
详细而言SODC应形成这样资源调用方式：
底层资源对于上层应用就象由服务构成“资源池”，需要什么服务就自动会由网络调用有关物理资源来实现，管理员和业务顾客不需要或几乎可以看不见物理设备互相架构关系以及详细存在方式。
SODC框架原型应如下所示：
在图中，隔在物理架构和顾客之间“交互服务层”实现了向上提供服务、向下屏蔽复杂物理构造作用，使得网络使用者看到网络不是由复杂基本物理功能实体构成，而是一种个智能服务——安全服务、移动服务、计算服务、存储服务……等等，至于这些服务是由哪些实际存在物理资源所提供，管理员和上层业务都无需关怀，交互服务层解决了一切资源调度和高效复用问题。
SODC和SOA构成数据中心IT架构必将是整个数据中心将来发展趋势，虽然实现真正抱负SODC和SOA融合架构将是一种长期历程，但在向该融合框架迈进每一步事实上都将会形成对网络灵活性、网络维护、资源运用效率、投资效益等等方面巨大改进。
因而ADC公司本次数据中心网络建设，规定尽量遵循如上所述新一代面向服务数据中心设计框架。
IDC机房网络设计目的
在基于SODC设计框架下，江苏有线昆山分公司新一代数据中心应实现如下设计目的：
●简化管理：
使上层业务变更作用于物理设施复杂度减少，可以最低限度减少了物理资源直接调度，使维护管理难度和成本大大减少。
●高效复用：
使得物理资源可以按需调度，物理资源得以最大限度重用，减少建设成本，提高使用效率。
即可以实现总硬件资源占用量减少了，而每个业务得到服务反而更有充分资源保证了。
●方略一致：
减少详细设备个体方略复杂性，最大限度在设备层面以上建立统一、抽象服务，每一种被充分抽象服务都按找上层调用目的进行统一规范和方略化，这样整个IT将可以达到抱负服务规则和方略一致性。
1.2IDC机房技术需求
SODC架构是一种资源调度全新方式，资源被调用方式是面向服务而非象此前同样面向复杂物理底层设施进行设计，而其中交互服务层是基于服务调用核心环节。
交互服务层形成是由网络智能化进一步发展而实现，它是底层物理网络通过其内在智能服务功能，使得其上业务层面看不究竟层复杂构造，不用关怀资源物理调度，从而最大化实现资源共享和复用。
要形成SODC规定交互服务层，必要对网络提出如下规定：
1.2.1整合能力
SODC规定将数据中心所需各种资源实现基于网络整合，这是后续上层业务能看究竟层网络提供各类SODC服务基本。
整合概念不是简朴功能增多，虽然整合化一种体现是诸多独立设备功能被以特殊硬件方式整合到网络设备中，但其真正核心思想是将资源尽量集中化以便于跨平台调用，而物理存在方式则可自由依照需要而定。
数据中心网络所必要提供资源涉及：
●智能业务网络所必要智能功能，例如服务质量保证、安全访问控制、设备智能管理等等；
●数据中心三大资源网络：
高性能计算网络；存储互换网络；数据应用网络。
这两类资源整合将是检查新一代数据中心网络SODC能力重要原则。
1.2.2虚拟化能力
虚拟化其实就是把已整合资源以一种与物理位置、物理存在、物理状态等无关方式进行调用，是从物理资源到服务形态质变过程。
虚拟化是实现物理资源复用、减少管理维护复杂度、提高设备运用率核心，同步也是为将来自动实现资源协调和配备打下基本。
新一代数据中心网络规定可以提供各种方式虚拟化能力，不但仅是老式网络虚拟化（例如VLAN、VPN等），还必要做到：
●互换虚拟化
●智能服务虚拟化
●服务器虚拟化
第2章IDC机房网络技术实现
依照以上新一代数据中心网络技术规定，必要对老式数据中心所使用常规以太网技术进行革新，数据中心级以太网（DataCenterEthernet，简称DCE）技术由此诞生。
DCE之前也被某些厂商称为汇聚型增强以太网技术（ConvergedEnhancedEthernet，简称CEE），是兼容老式以太网合同并按新一代数据中心传播规定，对其进行全面革新一系列原则和技术总称。
因而，为达到江苏有线昆山分公司新一代数据中心建设目的，必要摒弃老式以太网技术，而采用新一代DCE（CEE）技术进行组网。
详细而言，本次江苏有线昆山分公司数据中心所采用DCE技术，可以达到如下技术目的。
2.1整合能力
2.1.1一体化互换技术
DCE技术重要目的是实现老式数据中心最大限度资源整合，从而实现面向服务数据中心SODC最后目的。
在老式数据中心中存在三种网络：
使用光纤存储互换机存储互换网络（FiberChannelSAN），便于实现CPU、内存资源并行化解决高性能计算网络（多采用高带宽低延迟InfiniBand技术），以及老式数据局域网。
DCE技术将这三种网络实当前统一传播平台上，即DCE将使用一种互换技术同步实现远程存储、远程并行计算解决和老式数据网络功能。
这样才干最大化实现三种资源整合，从而便于实现跨平台资源调度和虚拟化服务，提高投资有效性，同步还减少了管理成本。
江苏有线昆山分公司业务特点不需要超级计算功能，因而本次项目要实现存储网络和老式数据网络双网合一，使用DCE技术实现两者一体化互换。
当前在以太网上融合老式局域网和存储网络唯一成熟技术原则是FiberChannelOverEthernet技术（FCoE），它已在原则上给出了如何把存储网（SAN）数据帧封装在以太网帧内进行转发有关技术合同。
由于该项技术简朴性、高效率、经济性，当前已经形成相对成熟涉及存储厂商、网络设备厂商、主机厂商、网卡厂商生态链。
本次数据中心建设将做好FCoE基本设施准备，并将在下一阶段完毕基于FCoE技术双网融合。
2.1.2无丢弃以太网技术
为保证一体化互换实现，DCE变化了老式以太网无连接、无保障BestEffort传播行为，即保证主机在通过以太网进行磁盘读写等操作、高性能计算所规定远程内存访问、并行解决等操作，不会发生任何不可预料传播失败，达到真正“无丢包”以太网目的。
DCE在网络中以硬件及软件形式实现了如下技术：
基于优先级类别流控（PriorityFlowControl）
通过基于IEEE802.1p类别通道PAUSE功能来提供基于数据流类别流量控制
带宽管理
IEEE802.1Qaz原则定义基于IEEE802.1p流量类别带宽管理以及这些流量优先级别定义
拥塞管理
IEEE802.1Qau原则定义如何管理网络中拥塞（BCN/QCN）
●基于优先级类别流控在DCE理念中是非常重要一环，通过它和拥塞管理互相合伙，咱们可以构造出“不丢包以太网”架构；这对今天咱们来说，它诱惑无疑是不可阻挡。
不丢包以太网络提供一种安全平台，它让咱们把某些此前无法安心放置到数据网络上重要应用能安心应用到这个DCE数据平台。
●带宽管理在以太网络中提供类似于类似帧中继（FrameRelay）带宽控制能力，它可以保证某些重要业务应用能获得必要网络带宽；同步保证网络链路带宽运用最大化。
●拥塞管理可以提供在以太网络中各种拥塞发现和定位能力，这在非连接网络中无疑是一种巨大挑战；可以说在当前所有非连接网络中，这是一种崭新应用；当前研究方向重要集中在后向拥塞管理（BCN）和量化拥塞管理（QCN）这两个方面。
2.1.3性能支撑能力
为保证明现一体化互换和资源整合，DCE还必要对老式以太网性能和可扩展性进行革新。
一方面为保证三网合一后带宽资源，万兆以太网技术只是DCE核心层带宽起点。
而正在发展中40G/100G以太网才是DCE技术将来主流带宽。
因而，要保证咱们今天采购设备能有5年以上生命周期，就必要考虑硬件可扩展能力。
这也就是说从投资保护和工程维护角度出发，咱们需要一种100G平台硬体设备，即每个设备槽位至少要支持100G流量（全双工每槽位200Gbps），只有这样才干维持该设备5年生命周期。
同步从经济性角度来考虑，如果能达到400G平台是最抱负。
此外存储网络和高性能计算所规定通过网络实现远程磁盘读写、内存同步性能需求，DCE设备必要提供比老式以太网设备低几种数量级端口间转发延迟。
DCE规定核心层三层转发延迟应可达到30us如下，接入层二层转发延迟应可在3～4us如下。
这都是老式以太网技术无法实现性能指标规定。
2.1.4智能服务整合能力
众所周知，应用复杂度是在不断提高，同步随着着网络融合，应用对网络交互…可以预见是网络复杂度也将不断提高。
这也印证咱们判断：
应用对网络控制将逐渐增强，网络同步也在为应用而优化。
因而构建一种单业务简朴L2转发网络并不是网络设备设计方向；全业务设备和多业务融合网络才是咱们所需要环境。
那么咱们需要什么样全业务呢，很明显DataCenterEthernet是一种必备项目，同步咱们至少还需要其他基本业务属性来保障一种多业务网络运营，如：
●服务质量保证QoS
●访问列表控制ACL
●虚拟互换机实现VirtualSwitch
●网络流量分析Netflow
●CPU抗袭击保护CoPP
●远程无人值守管理CMP
●嵌入式事件管理EEM
固然，所有这些业务实现都是在不影响转发性能前提条件下。
失去这个大前提，多业务实现就变得毫无意义。
因此设计一种好产品就必要顾全多业务、融合网络这个大前提。
如何使这些复杂业务解决可以在高达100G甚至是400G线路卡上获得线速解决性能是考验一种硬件平台重要技术指标。
最后胜出者无疑就是可以用最小代价来换取最大业务实现和性能设备平台。
2.2虚拟化能力
DCE对网络虚拟化不但仅是老式意义上VLAN和VPN，为实现SODC交互服务层资源调度方式，DCE还可以做到如下虚拟化能力。
2.2.1虚拟互换技术
虚拟互换技术可以实现当咱们使用互换机资源时，咱们可以不用关怀互换服务物理存在方式，它也许是由一台互换机提供，也也许是两台互换机设备，甚至可以是一种互换机中几种虚拟互换机之一。
思科DCE技术就提供了将两个物理互换机虚拟为一台互换机虚拟互换系统（VPC）技术，以及将一种互换机虚拟化为各种互换机虚拟设备（VDC）技术。
（一）虚拟互换系统（VPC）
VPC技术可将网络双核心虚拟化为单台设备，虚拟互换机性能倍增、管理复杂度反而减半。
详细有如下优势：
●单一管理界面：
管理界面完全为单台设备管理方式，管理和维护工作量减轻一半；
●性能翻番：
虚拟互换系统具备两台叠加性能，与其他互换机通过跨物理机箱双千兆以太网或双万兆以太网捆绑技术，远比依托路由或生成树负载均衡更均匀，带宽和核心吞吐量均做到真正翻番。
●合同简朴：
虚拟互换系统与其他设备间动态路由合同完全是单台设备与其他设备合同关系，需维护路由邻居关系数以二次方根下降，在本系统中可达4～5倍下降，工作量和布置难度大大减少；虚拟互换系统同步作为单台设备参加生成树计算关系，生成树计算和维护量以二次方根下降，在本系统中可达4～5倍下降，工作量和布置难度大大减少。
●冗余可靠：
虚拟互换系统形成虚拟单机箱、物理双引擎跨机箱冗余引擎系统，下连接入互换机本来需要用动态路由或生成树实现冗余切换，在VPC下全都可以用简朴链路捆绑实现负载均衡和冗余，无论是链路还是引擎，冗余切换比老式方式更加迅捷平滑，保持上层业务稳定运营。
此前两个单引擎机箱其中一台更换引擎，一定会导致数据丢失，而虚拟互换系统里任意一台更换引擎，数据可以保证0丢失。
（二）虚拟设备系统（VDC）
VDC技术则可以实现将一台互换机划分为各种虚拟子互换机，每个互换机拥有独立配备界面，独立生成树、路由、SNMP、VRRP等合同进程，甚至独立资源分派（内存、TCAM、转刊登等等）。
它与VSS配合，将在实现更加灵活、与物理设备无关跨平台资源分派能力，为数据中心这种底层设施资源消耗型网络提供更经济高效组网方式，也为管理和运营智能化自动化创造条件。
物理设备虚拟成若干个逻辑上独立设备图示：
网络服务虚拟化
在服务资源整合以及设备虚拟化基本之上，DCE规定每个虚拟化网络应用区均有自己业务服务设施，例如自己防火墙、IDS、负载均衡器、SSL加速、……网络服务，这些如果都是物理上独占式分派，将是高成本、低效率且难于维护管理。
DCE网络在提供这些网络智能服务时都可以以虚拟化方式实现各类服务资源调用，思科DCE网络中就可以实现虚拟防火墙、虚拟IDS、虚拟负载均衡器、虚拟SSLVPN网络……等等，从而实现网络智能服务虚拟化。
2.2.2服务器虚拟化
服务器虚拟化可以使上层业务应用仅仅依照自己所需计算资源占用规定来对CPU、内存、I/O和应用资源等实现自由调度，而不必考虑该应用所在物理关联和位置。
当前商用化最为成功服务器虚拟化解决方案是VMWareVMotion系列，微软VirtualServer和许多其他第三方厂商（如Intel、AMD等）也正在加入，使得服务器虚拟化解决方案将越来越完善和普及。
然而人们越来越意识到服务器虚拟化系统解决方案中除了应用、主机、操作系统角色外，网络将是一种更为至关重要角色。
网络将把各个自由联系成为一种整体，网络将是实现自由虚拟化桥梁。
服务器虚拟化需要DCE可以提供如下能力：
●资源整合：
业务应用运营所依赖物理计算环境都需要网络实现连接，然而在老式网络中，传播数据数据网、互连CPU和内存计算网、互连存储存储网都是孤立，这就无法真正实现与物理无关服务器资源调度，因而实现真正意义上彻底服务器虚拟化，前面提到DCE三网一体化互换架构是必要条件。
●网络虚拟机意识：
老式网络是不具备虚拟机意识，即在网络上传递信息是无法区别它是来自于哪个虚拟机，也无法在网络上依照虚拟机来提供相应网络服务，当虚拟机迁移，也没有相应网络跟踪手段保证服务全局一致性。
但是这些都是DCE正在解决问题，某些DCE领导厂商，例如思科，已经在推出商用化DCE产品中提供了相应虚拟机标记机制，并且思科已经联合VMware等厂商将这些合同提交IEEE实现原则化。
●虚拟机迁移网络环境：
服务器虚拟化是依托虚拟机迁移技术实现与物理资源无关资源共享和复用。
虚拟机迁移需要一种二层环境，这导致迁移范畴被局限在老式VLAN内。
咱们懂得Web2.0、云计算等概念都需要无处不在数据中心，那么如何实现二层网络跨地区延展呢？
老式L2MPLS技术太复杂，于是IEEE和IETF正在制定二层多途径（即二层延展）新原则，DCE领导厂商思科公司也提出了一种新合同原则CiscoOvertheTopVirtualization（OTV）来解决跨城域或广域网二层延展性问题，从而为服务器虚拟化提供可扩展网络支撑。
2.3自动化
自动化是SODC架构中上层自动优化实现服务调用必要条件。
在高度整合化和虚拟化基本上，服务布置完全不需要物理上动作，资源在虚拟化平台上可以与物理设施无关进行分派和整合，这样咱们只需要将一定业务方略输入给智能网络方略服务器，一切工作都可以按系统自身最优化方式进行计算、评估、决策和调配实现。
当前商用DCE自动化解决方案涉及管理自动化和业务布置自动化。
江苏有线昆山分公司数据中心将在后续建设中逐渐完善自动化管理和自动化业务布置，但需要在本期通过DCE技术实行打下将来自动化布置坚实基本。
2.4绿色数据中心
DCE技术整合化、虚拟化和自动化自身就是在达到同样业务能力规定下实现高效率运用硬件资源、减少总硬件投入、节约维护管理成本等方面最佳途径，这自身也是绿色数据中心必要条件。
此外DCE产品必要在硬件实现上实现低功耗、高效率，涉及
●运用最新半导体工艺（越小纳米芯片要比大纳米芯片省电）
●减少逻辑电路复杂度（在接入层使用二层设备往往要比三层设备省电）
●减少通用集成电路空转（使用定制化专业设计芯片往往比通用芯片省电）
●等等……
由此可见，对于一台网络设备，在业务能力相称前提条件下，越小功耗就代表越先进技术。
在DCE设备普通可以做到维持三层全业务万兆吞吐功耗不大于25W、二层万兆吞吐功耗不大于13W
综上所述，在本次江苏有线昆山分公司新一代数据中心网络建设中，将采用不同于老式以太网技术DCE以太网技术，构建面向服务高效能数据中心网络平台。
第3章数据中心网络改造建议
3.1总体网络构造
本次江苏有线昆山分公司数据中心网络建设将采用新一代DCE技术，并使用DCE技术代表厂商Cisco公司Nexus系列产品。
网络构造将采用大型数据中心典型层次化、模块化组网构造。
3.1.1层次化构造优势
采用层次化构造有如下好处：
●
节约成本：
园区网络意味着巨大业务投资对的设计园区网络可以提高业务效率和减少运营成
本。
●
便于扩展：
一种模块化或者层次化网络由诸多更加便于复制、改造和扩展模块所构成，在添
加或者移除一种模块时，并不需要重新设计整个网络。
每个模块可以在不影响其她模块或者网络核心状况下投入使用或者停止使用。
●
加强故障隔离能力：
通过将网络分为各种可管理小型组件，公司可以大幅度简化故障定位和排障解决时效。
3.1.2原则网络分层构造
层次化构造涉及二个功能某些，即接入层、核心层，各层次定位分别如下
●核心层：
是公司数据互换网络骨干，本层设计目是实现迅速数据互换，并且提供高可靠性和迅速路由收敛。
●接入层：
负责提供服务器、顾客终端、存储设施等等网络第一级接入功能，此外网络智能服务初始分类，例如安全标记、QoS分类将也是这一层基本功能。
3.1.3IDC机房网络构造
依照业界公司网络最佳设计实践参照，在边沿节点端口较少小型网络中，可以考虑将核心层与分布层合并，小型网络网络规模重要由接入层互换机决定。
江苏有线昆山分公司业务应用特点又决定了核心层将相对接入网络模块较少，只有VOD服务器接入、数据中心汇聚接入、广域网接入等三块，如果采用单独大容量物理核心设备将导致挥霍，而如果采用低端核心设备则会对业务相对繁忙数据中心汇聚形成瓶颈，也影响网络整体稳定性。
鉴于此，咱们采用核心层设备CiscoNexus7000（IDC机房已有）作为核心，但虚拟化为两套互换机，一套用于全网核心，一套用于数据中心汇聚。
这样做优势如下：
●逻辑上依然是清晰两套设备，完全保持了前述网络分层构造优势。
●在性能上实现了网络核心和数据中心汇聚互换机资源共享和复用，非常好解决了核心层数据量和数据中心数据量也许存在较大差别问题。
●以较低投入升级了数据中心汇聚互换机能力（相称于可以与核心层复用4Tbps以上互换能力），适于下一阶段要进行数据中心双网融合资源需求。
●减少了设备数量，减少了设备投入成本、功耗开销和维护管理复杂度。
●充分运用原有NEXUS7000互换机，发挥最大使用效率。
3.1.4IDC机房网络设备记录与规划
位置
业务功能
网络互换机规划
数量
备注
机架1
DHCP,网站
32口千兆万兆自适应电口接入互换机
2
机架2
智慧昆山等
32口千兆万兆自适应电口接入互换机
2
机架3
华数老系统
32口千兆万兆自适应电口接入互换机
2
机架4
华数老系统
32口千兆万兆自适应电口接入互换机
2
机架5
VOD服务器
原有nexus7018核心互换机
2
机架6
托管服务器
无
机架7
托管服务器
无
机架8
业务系统服务器
原有nexus7018核心互换机
2
机架9
托管服务器
无
3.2IDC机房网络设计
本次咱们采用原有CiscoNexus7018系列大型DCE互换机，每台Nexus7000划分为两个VDC（虚拟互换机），一种虚拟互换机作为ADC公司全网核心，另一种虚拟互换机作为数据中心分布汇聚层互换机。
本次每台N7018实配48个万兆端口，这些端口都可在物理上划分为属于全网核心虚拟互换机和属于数据中心汇聚虚拟互换机，每个虚拟互换机从软件进程到配备界面都各自独立，但可以共享和复用总互换机资源。
每个虚拟互换机都支持vPC技术（VirtualPort-Channel），即可以实现跨互换机端口捆绑，这样在下级互换机上
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