FCoE新搭档 详解网络连接层标准TRILL

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　　TRILL是多链接透明互联的缩写，而且也是IETF（互联网工程任务组）推荐的连接层（L2）网络标准。TRILL具有很高的重要性，因为大型数据中心开始利用FCoE（以太网光纤通道）等新技术将存储传输和IP传输融合到以太网连接上，而标准的生成树协议（STP）将不再适合融合网络或超大型数据中心的扩展。随着FCoE采用率的提高，企业存储将开始加入IP网络上的其他协议。从存储的角度来看，随着时间的推移，TRILL至少可以代替L2网络上普遍使用的STP协议。

　　STP的弱点是它是在超小型集线器年代设计的，其年代甚至在交换机之前。虽然STP有几种分类型，但是从设计上来说，它的设计是确保到一个特定点的连接只有一个路径。STP的目标是创建一个无环路的架构。当然，几乎所有网络都有冗余路径。通过STP，所有这些冗余路径都被阻止了。随着环境的扩张，多个交换机和更多的路径被加入到架构中，但是STP仍然会阻止所有路径，只留下一个路径。当活跃路径发生故障的时候，网络必须在新路径上重新融合。在大型网络中，重融合过程需要花费几秒钟时间。虽然这看起来还可以为标准IP通信所接受，但是对于存储或融合网络来说就不可接受了，特别是那些有虚拟环境的网络。

　　STP的另一个弱点就是从网络带宽的角度来看STP并不是非常有效率。首先，所有被阻止的路径都代表着闲置的带宽。单位带宽的增加意味着有越来越多的带宽没有得到利用。其次，活跃路径可能并不是两个设备之间最有效或最短的通信路径。其实，STP上的数据经常采用的是网络上的“优美路径”而不是直接的或最短的可用路径。这个缺点不仅会影响存储，对虚拟环境下实时虚拟机迁移也是不利的。将虚拟机或应用程序迁移到另一个服务器可能需要通过几个路径和交换机，而次优的路径选择只会使性能变得更差。虚拟机（VM）迁移也需要同主路径上的其他传输相竞争。实际上，许多大型虚拟环境会设置一个专用的VM迁移网络。如果利用好前述被阻止的路径，也就是说通过原先被STP闲置的路径来迁移虚拟机，那么事情将简单许多。

　　TRILL的一个目标就是寻找最短可用路径并利用这个路径。要做到这一点需要了解整个拓扑以及当时当下的网络利用情况。在生成树设计的年代，集线器/交换机硬件不能存储整个网络的设置情况，其结果是，每个路径，无论是活跃的还是非活跃的，都必须可以处理峰值负荷。TRILL“知道”整个架构并知晓如何有效利用这个架构，因此网络可以得到更有效的利用，不需要每个单元都可以处理峰值负荷。TRILL实际上将网络负荷分解到多个路径上，从而更有效地利用网络带宽。通过在L2网络上增加多路径功能，TRILL解放了网络带宽并使得L2网络更加具有弹性和更加适合虚拟化环境。

　　由于以前没有TRILL，大多数网络受限于STP的限制，必须构建多层网络，也就是边缘或访问层的第二层架构以及聚合层的第三层网络。最后，再在网络架构的其他层设置核心路由协议。这是过去十多年来网络设计的主要方式。这种设计的想法是在STP的限制范围内将第二层网络分区到其他层。这样，在发生故障或需要重新融合传输的时候，重计算过程可以保持在可以接受的时间范围内。

　　这种方式的缺点就是这种类型的网络的成本比较高。首先，第三层或路由端口要比第二层交换端口更贵。你部署得越多，架构的成本就越高。在环境中引入第三层网络的第二个缺点就是它很复杂，需要持续的跟踪和管理。对于如今专业分工越来越细的IT人员来说，复杂性是应该避免的。

　　最后，这种设计也使得动态数据中心难以实现随需服务的目标。在有第三层的情况下，将带宽从第二层网络迁移到其他层网络需要细致的规划，而且灵活性受到限制。由于这种因素，在部署实施第三层网络后，它只能适用于相对较小的规模，而且大部分情况下，数据中心需要面对STP的低效性。

　　TRILL和FCoE

　　刚开始，以太网光纤通道（FCoE）的部署是相对基本的架顶式部署。在这种部署方式中，融合网络适配器配置在连接的服务器上，然后通过线缆连接到架顶的FCoE交换机。该交换机将把光纤通道存储传输从IP传输中分离出来，存储传输通常是进入SAN（存储局域网）架构，而IP传输是进入网络架构。这是目前环境管理可以接受的方式，同时即使缺少TRILL也不会阻碍任何人实施FCoE。

　　随着融合网络继续发展和扩展，生成树的限制将越来越突出，而连接重融合所需的时间将成为更大的挑战，尤其是对存储或虚拟服务器架构。FCoE要求无损的以太网传输。融合增强型以太网（CEE）和DCB（数据中心桥接）可以提供无损的以太网。除了带来L2多路径功能外，TRILL还使得多跃点FCoE成为可能，因此通过TRILL，管理员和工程师有机会在数据中心中采用更复杂的技术。

　　随着FCoE市场渗透率的提高，企业存储将开始加入IP网络的其他协议。利用FCoE和DCB进行融合的结果就是架构的效率提高，同时它们所能连接的端点的数量至少可以翻一倍。此外，受益于云计算和云存储，数据中心在不断增长，因此网络所连接的端点的数量可以比以往增加得更快。最后，利用TRILL的虚拟化技术可以使得环境更加动态化。总而言之，网络融合使得数据中心更加大型化、更加富有弹性，拥有更有效的架构和更活跃的终端。当数据中心达到这个层次的时候，TRILL将在数据中心动态化的过程中发挥重要作用。