生成树协议在接入层和汇聚层之间运行,核心是在每个启用 STP 的网桥上运行的生成树算法,该算法专门设计用于在存在冗余路径时避免桥接环路。STP 选择用于转发消息的最佳数据路径,并禁用了那些不属于生成树的链路,在任意两个网络节点之间只留下一条活动路径,其他上行链路将被阻塞。 STP 有许多好处:简单,即插即用(plug-and-play),只需很少配置。每个 pod 内的机器都属于同一个 VLAN, 因此服务器无需修改 IP 地址和网关就可以在 pod 内部任意迁移位置。 但是,STP 无法使用并行转发路径(parallel forwarding path),它永远会禁用 VLAN 内的冗余路径。STP的缺点:1、拓扑收敛慢。当网络拓扑发生改变的时候,生成树协议需要50-52秒的时间才能完成拓扑收敛。2、不能提供负载均衡的功能。当网络中出现环路的时候,生成树协议只能简单的将环路进行Block,这样该链路就不能进行数据包的转发,浪费网络资源。 虚拟化和东西向流量挑战2010年之后,为了提高计算和存储资源的利用率,数据中心开始采用虚拟化技术,网络中开始出现了大量的虚拟机。虚拟技术把一台服务器虚化成了多台逻辑服务器,每个VM都可以独立运行,有自己的OS、APP、自己独立的MAC地址和IP地址,它们通过服务器内部的虚拟交换机(vSwitch)与外部实体进行网络连接。 虚拟技术有个伴生的需求:虚拟机动态迁移,在保证虚拟机上服务正常运行的同时,将一个虚拟机系统从一个物理服务器移动到另一个物理服务器。这个过程对于最终用户来说是无感的,管理员能够在不影响用户正常使用的情况下,灵活调配服务器资源,或者对物理服务器进行维修和升级。 为了保证迁移时业务不中断,就要求在迁移时,不仅虚拟机的IP地址不变,而且虚拟机的运行状态也必须保持原状(例如TCP会话状态),所以虚拟机的动态迁移只能在同一个二层域中进行,而不能跨二层域迁移,催生了从接入层到核心层的大二层域(larger L2 domain)的需求。传统的大二层网络架构L2和L3的分界点在核心交换机,核心交换机以下的数据中心是一个完整的广播域,即L2网络。这样可以实现设备部署、位置迁移的任意性,不需要进行IP、网关等配置的修改。不同的L2网络(VLAN)通过核心交换机进行路由转发。不过该架构下的核心交换机需要维护庞大的MAC和ARP表,对核心交换机的能力提出很高的要求 。另外,接入交换机(TOR)也对整个网络的规模造成一定的限制。这些最终限制了网络的规模、网络扩展及弹性能力,跨三层调度的时延问题,不能满足未来业务的需求。
虚拟化和东西向流量挑战
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