傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)， STP是二層網(wǎng)絡(luò)中非常重要的一種協(xié)議。用戶構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，為了保證可靠性，通常會(huì)采用冗余設(shè)備和冗余鏈路，這樣就不可避免的形成環(huán)路。而二層網(wǎng)絡(luò)處于同一個(gè)廣播域下，廣播報(bào)文在環(huán)路中會(huì)反復(fù)持續(xù)傳送，形成廣播風(fēng)暴，瞬間即可導(dǎo)致端口阻塞和設(shè)備癱瘓。因此，為了防止廣播風(fēng)暴，就必須防止形成環(huán)路。這樣，既要防止形成環(huán)路，又要保證可靠性，就只能將冗余設(shè)備和冗余鏈路變成備份設(shè)備和備份鏈路。即冗余的設(shè)備端口和鏈路在正常情況下被阻塞掉，不參與數(shù)據(jù)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)。只有當(dāng)前轉(zhuǎn)發(fā)的設(shè)備、端口、鏈路出現(xiàn)故障，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不通的時(shí)候，冗余的設(shè)備端口和鏈路才會(huì)被打開，使得網(wǎng)絡(luò)能夠恢復(fù)正常。實(shí)現(xiàn)這些自動(dòng)控制功能的就是STP(Spanning Tree Protocol，生成樹協(xié)議)。

由于STP的收斂性能等原因，一般情況下STP的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不會(huì)超過100臺(tái)交換機(jī)。同時(shí)由于STP需要阻塞掉冗余設(shè)備和鏈路，也降低了網(wǎng)絡(luò)資源的帶寬利用率。因此在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，從轉(zhuǎn)發(fā)性能、利用率、可靠性等方面考慮，會(huì)盡可能控制STP網(wǎng)絡(luò)范圍。

大二層也是為了流通的要求

隨著數(shù)據(jù)大集中的發(fā)展和虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模與日俱增，不僅對(duì)二層網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域范圍要求也越來越大，在需求和管理水平上也提出了新的挑戰(zhàn)。

數(shù)據(jù)中心區(qū)域規(guī)模和業(yè)務(wù)處理需求的增加，對(duì)于集群處理的應(yīng)用越來越多，集群內(nèi)的服務(wù)器需要在一個(gè)二層VLAN下。同時(shí)，虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，在帶來業(yè)務(wù)部署的便利性和靈活性基礎(chǔ)上，虛擬機(jī)的遷移問題也成為必須要考慮的問題。為了保證虛擬機(jī)承載業(yè)務(wù)的連續(xù)性，虛擬機(jī)遷移前后的IP地址不變，因此虛擬機(jī)的遷移范圍需要在同一個(gè)二層VLAN下。反過來即，二層網(wǎng)絡(luò)規(guī)模有多大，虛擬機(jī)才能遷移有多遠(yuǎn)。

傳統(tǒng)的基于STP備份設(shè)備和鏈路方案已經(jīng)不能滿足數(shù)據(jù)中心規(guī)模、帶寬的需求，并且STP協(xié)議幾秒至幾分鐘的故障收斂時(shí)間，也不能滿足數(shù)據(jù)中心的可靠性要求。因此，需要能夠有新的技術(shù)，在滿足二層網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的同時(shí)，也能夠充分利用冗余設(shè)備和鏈路，提升鏈路利用率，而且數(shù)據(jù)中心的故障收斂時(shí)間能夠降低到亞秒甚至毫秒級(jí)。

大二層需要有多大

既然二層網(wǎng)絡(luò)規(guī)模需要擴(kuò)大，那么大到什么程度合適?這取決于應(yīng)用場景和技術(shù)選擇。

1. 數(shù)據(jù)中心內(nèi)

大二層首先需要解決的是數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展問題，通過大規(guī)模二層網(wǎng)絡(luò)和VLAN延伸，實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的大范圍遷移。由于數(shù)據(jù)中心內(nèi)的大二層網(wǎng)絡(luò)都要覆蓋多個(gè)接入交換機(jī)和核心交換機(jī)，主要有以下兩類技術(shù)。

虛擬交換機(jī)技術(shù)

虛擬交換機(jī)技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)很簡單，屬于工程派。既然二層網(wǎng)絡(luò)的核心是環(huán)路問題，而環(huán)路問題是隨著冗余設(shè)備和鏈路產(chǎn)生的，那么如果將相互冗余的兩臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備、兩條或多條鏈路合并成一臺(tái)設(shè)備和一條鏈路，就可以回到之前的單設(shè)備、單鏈路情況，環(huán)路自然也就不存在了。尤其是交換機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬交換機(jī)從低端盒式設(shè)備到高端框式設(shè)備都已經(jīng)廣泛應(yīng)用，具備了相當(dāng)?shù)某墒於群头€(wěn)定度。因此，虛擬交換機(jī)技術(shù)成為目前應(yīng)用最廣的大二層解決方案。

虛擬交換機(jī)技術(shù)的代表是H3C公司的IRF、Cisco公司的VSS，其特點(diǎn)是只需要交換機(jī)軟件升級(jí)即可支持，應(yīng)用成本低，部署簡單。目前這些技術(shù)都是各廠商獨(dú)立實(shí)現(xiàn)和完成的，只能同一廠商的相同系列產(chǎn)品之間才能實(shí)施虛擬化。同時(shí)，由于高端框式交換機(jī)的性能、密度越來越高，對(duì)虛擬交換機(jī)的技術(shù)要求也越來越高，目前框式交換機(jī)的虛擬化密度最高為4：1.虛擬交換機(jī)的密度限制了二層網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模大約在1萬～2萬臺(tái)服務(wù)器左右。

隧道技術(shù)

隧道技術(shù)屬于技術(shù)派，出發(fā)點(diǎn)是借船出海。二層網(wǎng)絡(luò)不能有環(huán)路，冗余鏈路必須要阻塞掉，但三層網(wǎng)絡(luò)顯然不存在這個(gè)問題，而且還可以做ECMP(等價(jià)鏈路)，能否借用過來呢?通過在二層報(bào)文前插入額外的幀頭，并且采用路由計(jì)算的方式控制整網(wǎng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，不僅可以在冗余鏈路下防止廣播風(fēng)暴，而且