云计算数据中心一
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云 计 算 （第三版）
CLOUD COMPUTING Third Edition
第9章
云计算数据中心 (一)
of 38
目 录
9.1 云数据中心的特征 9. 2 云 数 据 中 心 网 络 部 署 9. 3 绿 色 节 能 技 术 9. 4 自 动 化 管 理 9. 5 容 灾 备 份
《云计算》第三版配套 PPT课件
高可用性
当网络扩展或升级时，网 络能够正常运行，对网络 的性能影响不大。
wk.baidu.com
3
4
5 of 38
《云计算》第三版配套 PPT课件
绿色节能
通过先进的供电和散热技术， 降低数据中心的能耗
自动化管理
云数据中心应是 24×7小时 无人值守并可远程管理的。
目 录
9.1 云数据中心的特征 9.2 云数据中心网络部署 9. 3 绿 色 节 能 技 术 9. 4 自 动 化 管 理 9. 5 容 灾 备 份
9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.2.4 9.2.5
of 38
9.2 云数据中心网络部署 改进型树结构
《云计算》第三版配套 PPT课件
核心
Pod0
Pod1
Pod2
图9-1 FatTree 网络拓扑结构
9 of 38
汇聚 接入 Pod3
9.2 云数据中心网络部署
《云计算》第三版配套 PPT课件
改进型树结构
与传统层次结构相比， FatTree结构有如下特点：
改进型树结构 递归层次结构 光交换网络 无线数据中心网络 软件定义网络
of 38
9.2 云数据中心网络部署 光交换网络
《云计算》第三版配套 PPT课件
19 of 38
9.2 云数据中心网络部署 光交换网络
《云计算》第三版配套 PPT课件
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《云计算》第三版配套 PPT课件
9.2 云数据中心网络部署
然后将分组发送到目的地。 ? VL2是目前最易用于对现有数据中心网络改造的结构，但VL2依赖于中心化的基
础设施来实现2层语义和资源整合，面临单点失效和扩展性问题。
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《云计算》第三版配套 PPT课件
9.2 云数据中心网络部署
9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.2.4 9.2.5
改进型树结构 递归层次结构 光交换网络 无线数据中心网络 软件定义网络
9.1 云数据中心的特征
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9.1 云数据中心的特征
《云计算》第三版配套 PPT课件
Facebook、谷歌、亚马 逊等在多地建立了自己的 大规模数据中心
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9.1 云数据中心的特征 云数据中心的几个特征
高设备利用率
采用虚拟化技术进行系统和
数据中心整合 ,优化资源利
1
2
用率、简化管理
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9.2 云数据中心网络部署 递归层次结构
《云计算》第三版配套 PPT课件
构建高层次网络时，需要的低 层网络的个数等于每个低层网 络中的服务器个数加1，其拓 扑结构如图所示。
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9.2 云数据中心网络部署 递归层次结构
《云计算》第三版配套 PPT课件
16 of 38
9.2 云数据中心网络部署 递归层次结构
中中 大大 小大 小大 大 较大 大 较大
中 中 差 较好 较好 较好
中 中 中 中 较好 较好
BCube 小 大
好
较好
MDCube 大 大 较好
较好
布线 复杂性
较高 较高 较低 较低
高 较高
高
高
成 兼容 配置 流量 灵活 本 性 开销 隔离 性
较高 高 较高 无
低
较高 中 较高 无
中
较高 低 中
无
使用CLOS拓扑结构建立扁平的第二层网络。
在VL2的体系结构中，应用程序使用服务地址通信而底层网络使用位置信息地址进 行转发，这使得虚拟机能在网络中任意迁移而影响服务质量。
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9.2 云数据中心网络部署 改进型树结构
《云计算》第三版配套 PPT课件
VL2仍然采用三层拓扑 结构进行交换机级联。 但不同的是，VL2中的 各级交换机之间都采 用10Gbps端口以减小 布线开销。
高
中中 中
无
高
较高 中 较高 无 较高
中 中 较高 无 较高
较高 中 较高 无 较高
高 中 较高 无 较高
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《云计算》第三版配套 PPT课件
9.2 云数据中心网络部署
9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.2.4 9.2.5
改进型树结构 递归层次结构 光交换网络 无线数据中心网络 软件定义网络
? 消除了树形结构上层链路对吞吐量的限制 ? 为内部节点间通信提供多条并行链路 ? 横向扩展的尝试降低了构建数据中心网络的成本 ? 与现有数据中心网络使用的以太网结构和IP 配置的服务器兼容
但是，FatTree的扩展性受限于核心交换机端口数量，目前比较常用的是48端口 10G核心交换机，在3层树结构中能够支持27648台主机。
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9.2 云数据中心网络部署
《云计算》第三版配套 PPT课件
改进型树结构
微软数据中心采用了VL2架构，VL2是一套可扩展并十分灵活的网络架构。
1
扁平寻址，这可以允许服务实例被放置到网络覆盖的任何地方。
2
负载均衡将流量统一的分配到网络路径。
3
终端系统的地址解析拓展到巨大的服务器池。
核心思想
9.2 云数据中心网络部署
《云计算》第三版配套 PPT课件
为了适应新型应用的需求，数据中心网络需要在低成本的前提下满足高扩展性、低 配置开销、健壮性和节能的要求。文献[4]对目前的数据中心网络体系结构做了对比， 见下表：
网络 拓扑
规 模
带宽 容错性
扩展性
FatTree VL2 OSA
WDCN DCell FiConn
《云计算》第三版配套 PPT课件
? BCube使用交换机构建层次 化网络，网络中主要包括服 务器和交换机两种组件。
? 一个BCubek有N=nk+1个 服务器和k+1层交换机，每 一层有nk个n端口交换机。
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《云计算》第三版配套 PPT课件
9.2 云数据中心网络部署
9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.2.4 9.2.5
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9.2 云数据中心网络部署 改进型树结构
《云计算》第三版配套 PPT课件
? 在VL2中，IP地址仅仅作为名字使用，没有拓扑含义。 ? VL2的寻址机制将服务器的名字与其位置分开。 ? VL2使用可扩展、可靠的目录系统来维持名字和位置间的映射。 ? 当服务器发送分组时，服务器上的VL2代理开启目录系统以得到实际的目的位置，
CLOUD COMPUTING Third Edition
第9章
云计算数据中心 (一)
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目 录
9.1 云数据中心的特征 9. 2 云 数 据 中 心 网 络 部 署 9. 3 绿 色 节 能 技 术 9. 4 自 动 化 管 理 9. 5 容 灾 备 份
《云计算》第三版配套 PPT课件
高可用性
当网络扩展或升级时，网 络能够正常运行，对网络 的性能影响不大。
wk.baidu.com
3
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绿色节能
通过先进的供电和散热技术， 降低数据中心的能耗
自动化管理
云数据中心应是 24×7小时 无人值守并可远程管理的。
目 录
9.1 云数据中心的特征 9.2 云数据中心网络部署 9. 3 绿 色 节 能 技 术 9. 4 自 动 化 管 理 9. 5 容 灾 备 份
9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.2.4 9.2.5
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9.2 云数据中心网络部署 改进型树结构
《云计算》第三版配套 PPT课件
核心
Pod0
Pod1
Pod2
图9-1 FatTree 网络拓扑结构
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汇聚 接入 Pod3
9.2 云数据中心网络部署
《云计算》第三版配套 PPT课件
改进型树结构
与传统层次结构相比， FatTree结构有如下特点：
改进型树结构 递归层次结构 光交换网络 无线数据中心网络 软件定义网络
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9.2 云数据中心网络部署 光交换网络
《云计算》第三版配套 PPT课件
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9.2 云数据中心网络部署 光交换网络
《云计算》第三版配套 PPT课件
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《云计算》第三版配套 PPT课件
9.2 云数据中心网络部署
然后将分组发送到目的地。 ? VL2是目前最易用于对现有数据中心网络改造的结构，但VL2依赖于中心化的基
础设施来实现2层语义和资源整合，面临单点失效和扩展性问题。
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《云计算》第三版配套 PPT课件
9.2 云数据中心网络部署
9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.2.4 9.2.5
改进型树结构 递归层次结构 光交换网络 无线数据中心网络 软件定义网络
9.1 云数据中心的特征
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9.1 云数据中心的特征
《云计算》第三版配套 PPT课件
Facebook、谷歌、亚马 逊等在多地建立了自己的 大规模数据中心
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9.1 云数据中心的特征 云数据中心的几个特征
高设备利用率
采用虚拟化技术进行系统和
数据中心整合 ,优化资源利
1
2
用率、简化管理
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9.2 云数据中心网络部署 递归层次结构
《云计算》第三版配套 PPT课件
构建高层次网络时，需要的低 层网络的个数等于每个低层网 络中的服务器个数加1，其拓 扑结构如图所示。
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9.2 云数据中心网络部署 递归层次结构
《云计算》第三版配套 PPT课件
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9.2 云数据中心网络部署 递归层次结构
中中 大大 小大 小大 大 较大 大 较大
中 中 差 较好 较好 较好
中 中 中 中 较好 较好
BCube 小 大
好
较好
MDCube 大 大 较好
较好
布线 复杂性
较高 较高 较低 较低
高 较高
高
高
成 兼容 配置 流量 灵活 本 性 开销 隔离 性
较高 高 较高 无
低
较高 中 较高 无
中
较高 低 中
无
使用CLOS拓扑结构建立扁平的第二层网络。
在VL2的体系结构中，应用程序使用服务地址通信而底层网络使用位置信息地址进 行转发，这使得虚拟机能在网络中任意迁移而影响服务质量。
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9.2 云数据中心网络部署 改进型树结构
《云计算》第三版配套 PPT课件
VL2仍然采用三层拓扑 结构进行交换机级联。 但不同的是，VL2中的 各级交换机之间都采 用10Gbps端口以减小 布线开销。
高
中中 中
无
高
较高 中 较高 无 较高
中 中 较高 无 较高
较高 中 较高 无 较高
高 中 较高 无 较高
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9.2 云数据中心网络部署
9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.2.4 9.2.5
改进型树结构 递归层次结构 光交换网络 无线数据中心网络 软件定义网络
? 消除了树形结构上层链路对吞吐量的限制 ? 为内部节点间通信提供多条并行链路 ? 横向扩展的尝试降低了构建数据中心网络的成本 ? 与现有数据中心网络使用的以太网结构和IP 配置的服务器兼容
但是，FatTree的扩展性受限于核心交换机端口数量，目前比较常用的是48端口 10G核心交换机，在3层树结构中能够支持27648台主机。
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9.2 云数据中心网络部署
《云计算》第三版配套 PPT课件
改进型树结构
微软数据中心采用了VL2架构，VL2是一套可扩展并十分灵活的网络架构。
1
扁平寻址，这可以允许服务实例被放置到网络覆盖的任何地方。
2
负载均衡将流量统一的分配到网络路径。
3
终端系统的地址解析拓展到巨大的服务器池。
核心思想
9.2 云数据中心网络部署
《云计算》第三版配套 PPT课件
为了适应新型应用的需求，数据中心网络需要在低成本的前提下满足高扩展性、低 配置开销、健壮性和节能的要求。文献[4]对目前的数据中心网络体系结构做了对比， 见下表：
网络 拓扑
规 模
带宽 容错性
扩展性
FatTree VL2 OSA
WDCN DCell FiConn
《云计算》第三版配套 PPT课件
? BCube使用交换机构建层次 化网络，网络中主要包括服 务器和交换机两种组件。
? 一个BCubek有N=nk+1个 服务器和k+1层交换机，每 一层有nk个n端口交换机。
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《云计算》第三版配套 PPT课件
9.2 云数据中心网络部署
9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.2.4 9.2.5
12 of 38
9.2 云数据中心网络部署 改进型树结构
《云计算》第三版配套 PPT课件
? 在VL2中，IP地址仅仅作为名字使用，没有拓扑含义。 ? VL2的寻址机制将服务器的名字与其位置分开。 ? VL2使用可扩展、可靠的目录系统来维持名字和位置间的映射。 ? 当服务器发送分组时，服务器上的VL2代理开启目录系统以得到实际的目的位置，