什么是数据中心核心交换机?与普通交换机有什么区别?

前言:

随着信息技术的发展、互联网的普及,数据中心对网络设备的要求逐渐的提升,数据中心的建设需求和标准也在不断的发展,普通的交换机往往无法满足数据中心的需要,无法实现对业务精确识别与控制,在大业务情况无法做到快速响应和零丢包,无法保证业务的连续性,系统的可靠性主要依赖于设备的可靠性。

数据中心级交换机以高质量的业务保证和控制识别能力为特征,端到端的流控与背压机制,保证数据传输的稳定可靠,平抑网络浪涌。可靠性、安全性更高,组网方式更简单,业务部署更快捷。

什么是数据中心核心交换机?

核心交换机并不是交换机的一种类型,而是放在核心层(网络主干部分)的交换机叫核心交换机,一般大型企业网络和网吧需要购买核心交换机来实现强大的网络扩展能力,以保护原有的投资,电脑达到一定数量才会要用上核心 交换机,而基本在50台以下无需用核心交换机,有个 路由器即可,所谓的核心交换机是针对网络架构而言,如果是个几台电脑的小局域网,一个8口的小交换机就可以称之为核心交换机!而在网络行业中核心交换机是指有网管功能,吞吐量强大的2层或者3层交换机,一个超过100台电脑的网络,如果想稳定并高速的运行,核心交换机必不可少。

核心交换机与普通交换机的区别:

(1)端口的区别

普通交换机端口数量一般为24-48个,网口大部分为千兆以太网或者百兆以太网口,主要功能用于接入用户数据或者汇聚一些接入层的交换机数据,这种交换机最多可以配置Vlan简单路由协议和一些简单的SNMP等功能,背板带宽相对较小。

核心交换机端口数量较多,通常采用模块化,可以自由搭配光口和千兆以太网口。一般核心交换机都是三层交换机,可设置路由协议/ACL/QoS/负载均衡等各种高级网络协议。最主要的一点是核心交换机的背板带宽远远高于普通交换机,且通常有单独引擎模块,并且为主备用。

(2)用户连接或访问网络的区别

通常将网络中直接面向用户连接或访问网络的部分称为接入层,将位于接入层和核心层之间的部分称为分布层或汇聚层,接入层目的是允许终端用户连接到网络,因此接入层交换机具有低成本和高端口密度特性。汇聚层交换机是多台接入层交换机的汇聚点,它必须能够处理来自接入层设备的所有通信量,并提供到核心层的上行链路,因此汇聚层交换机具备更高的性能,更少的接口和更高的交换速率。

而网络主干部分则称为核心层,核心层的主要目的在于通过高速转发通信,提供优化、可靠的骨干传输结构,因此核心层交换机应用有更高的可靠性、性能和吞吐量。

相比普通交换机,数据中心交换机需具备:大缓存、高容量、虚拟化、FCOE、二层TRILL技术等方面的特征:

(1)大缓存技术

数据中心交换机改变了传统交换系统的出端口缓存方式,采用分布式缓存架构,缓存比普通交换机也大许多,缓存能力可达1G以上,而一般的交换机只能达到2~4M。对于每端口在万兆全线速条件下达到200毫秒的突发流量缓存能力,从而在突发流量的情况下,大缓存仍能保证网络转发零丢包,正好适应数据中心服务器量大,突发流量大的特点。

(2)高容量设备

数据中心的网络流量具有高密度应用调度、浪涌式突发缓冲的特点,而普通交换机以满足互连互通为主要目的,无法实现对业务精确识别与控制,在大业务情况无法做到快速响应和零丢包,无法保证业务的连续性,系统的可靠性主要依赖于设备的可靠性。

所以普通交换机无法满足数据中心的需要,数据中心交换机需要具备高容量转发特点,数据中心交换机必须支持高密万兆板卡,即48口万兆板卡,为使48口万兆板卡能够全线速转发,数据中心交换机只能采用CLOS分布式交换架构。除此之外,随着40G和100G的普及,支持8端口40G板卡和4端口的100G板卡也逐渐商用,数据中心交换机40G、100G的板卡早已出现进入市场,从而满足数据中心高密度应用的需求。

(3)虚拟化技术

数据中心的网络设备需要具有高管理性和高安全可靠性的特点,因此数据中心的交换机也需要支持虚拟化,虚拟化就是把物理资源转变为逻辑上可以管理的资源,以打破物理结构之间的壁垒,网络设备的虚拟化主要包括多虚一,一虚多技术,多虚多等技术。

通过虚拟化技术,可以对多台网络设备统一管理,也可以对一台设备上的业务进行完全隔离,从而可以将数据中心管理成本减少40%,将IT利用率提高大约25%。

(4)TRILL技术

数据中心在构建二层网络方面,原先的标准是STP协议,但其故有的缺陷如:STP是通过端口阻止来工作的,所有冗余链路不进行数据转发,造成了带宽资源的浪费,STP整网只有一颗生成树,数据报文都要经过根桥中转后才能到达,影响了整网的转发效率。

所以STP将不再适合超大型数据中心的扩展,TRILL正是因应了STP的这些缺陷而产生的,是为数据中心应用而产生的技术,TRILL协议把二层配置和灵活性与三层融合和规模有效结合在一起,大二层不需要配置的情况下,就可实现整网无环路转发。TRILL技术是数据中心交换机二层基本特性,这是普通交换机所不具备的。

(5)FCOE技术

传统的数据中心往往存在一张数据网和一张存储网络,而新一代的数据中心网络融合趋势越来越明显,FCOE技术的出现使网络融合成为可能,FCOE就是把存储网的数据帧封装在以太网帧内进行转发的技术。实现这一融合技术必然是在数据中心的交换机上,普通交换机一般都不支持FCOE功能。

以上的几种网络技术是普通交换机所不具备的,是数据中心交换机的主要技术,是为新一代数据中心,甚至云数据中心服务的网络技术。有了这些新的网络技术,才使得数据中心得到飞速发展。

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