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矩阵拓扑结构设计——容量
传统的网络设计方式是通过聚合法对流量加总(比如,如果一个网络需要支持 10 个数据流,每个数
据流为 1 Gb,则需要 10 Gb 网络链路)。但分支-主干网络的工作原理与此不同。要扩展矩阵架构
网络,设计师需要考虑下列因素:
• 矩阵架构链路的速率(或带宽)
• 计算/存储设备端口数量(也称为边缘端口)
• 服务所有数据中心应用需要的矩阵架构总带宽
矩阵架构的速率不是矩阵架构中每对分支之间的总承载容量;而是每个分支与所有主干交换机之间
的总带宽。
在上例中,共有四台主干交换机。如果每台分支交换机有一条 40 Gb 链路连接每台主干交换机,则
结果形成 160 Gb 的矩阵架构。注意,每个分支对每台主干交换机的链路速率必须相同。另需注意
的是,没有设备直接连接主干交换机。
矩阵架构的速率大小必须能支持任意单台分支交换机可能发送的最大流量。例如,如果有 48 个 10
Gb 端口连接到高速服务器,则矩阵架构需要支持 48 X 10 Gb(合 480 Gb)的带宽。
边缘端口的总数是下一个重要考虑因素。该值为矩阵架构中分支交换机数量的函数。例如,如果一
台分支交换机提供 24 个 10 Gb 端口,则每添加一台分支交换机就会为整个矩阵架构增加 24 个
端口。只有在每台主干交换机都有一个可供新分支交换机使用的额外端口时,才能添加新的分支交
换机。
当分支-主干交换机间链路的容量(如 40 Gb)超过边缘端口链路的容量(如 10G)时,这种设计称
为胖树结构。如果链路保持相同速率(如 10G 边缘:4 X 10G 分支-主干),这种设计称为瘦树结
构。胖树设计在扩展数据中心矩阵网络方面具有明显的优势。每台分支-主干交换机都必须拥有足够
的端口,才能实现任意网状互连。端口数和每个端口的容量预先决定了矩阵架构可以扩展的最大规
模和带宽。
典型的胖树结构可能采用 40 条 Gb 矩阵架构链路。在上例中,我们有四台主干交换机,其中每一台
都支持 6 个 40 Gb 端口——总带宽达 240 Gb。假设每台分支交换机有 48 个 10G 端口,结果可得
到共 288 个 10 Gb 边缘端口。然而,多数设备都采用双附接模式,每台边缘设备需要两个 10 Gb
端口。这种配置可支持 144 台全冗余边缘设备。
矩阵架构网络总带宽的计算方法为:用边缘端口数乘以边缘端口速率——或者用主干端口数乘以主
干端口速率。如果不存在超额配置,则两个数字应相同。网络矩阵架构旨在避免阻塞问题,边缘设
备产生的所有流量都可在矩阵网络通畅地流动,不会产生延迟或“阻塞”。超额配置意味着,部分
流量可能因资源完全被其他流量利用而受阻或延迟。阻塞可能对数据中心应用产生严重影响——尤
其是 FCoE 等依赖无阻塞环境的应用。许多矩阵网络架构都维持着独立的存储网络——有些采用光
纤通道,有些采用基于 IP 的存储系统,还有些采用分布式软件定义存储系统。
图 2. 分支-主干链路速率与超额配置
矩阵拓扑结构设计——超额配置