叶脊(Spine-Leaf)网络拓扑下全三层网络设计与实践(二) - 网络规划

2. 网络规划

采用全三层网络架构设计的出发点是:

1、使用尽量少的交换机高级功能,可以尽可能减少由于功能bug故障造成的问题;

2、使用尽量少的网络协议,以兼容不通厂商的网络设备

3、实现简单,易于维护,绝对可靠的路由协议;

4、通过控制路由来调度流量,尽量减少设备或协议的故障域;

5、牺牲高级功能带来的便捷,得到更高的可用性和性能;

由上述原则,本文的设计选择只使用静态路由和BGP两种方式来调度流量,因为静态路由是三层网络设备最基本的功能, BGP是互联网通用的协议,对设备厂商可以做到完全无依赖。

2.1 设计拓扑

2.2 网络规划

全三层网络意味着:在上图拓扑中,每个交换机及服务器的每个网口都配置IP地址,30位掩码,这样,每条链路都处于一个单独的三成网络之中,如此,交换机上便不再存在二层广播。上图展示的只是一个简单的设计拓扑,在真实大规模网络中,leaf和spine的数量还有很大的扩展空间,为了方便交换机的自动配置和管理,需对ip地址作出合理的规划,本文中按照以下原则对各网口的IP地址进行规划:

1、为每个leaf交换机分配一个169.254.0.0/16网段下的24位掩码的子网段,作为每个leaf与其他设备的互联地址池;

2、从“1”分得的24位网段中按升序,按leaf下联端口号由小到大,顺序分配30位掩码的子网段给leaf的下联端口,该30位掩码网段中第一个地址为网络地址,最后一个地址为广播地址,中间两个地址为可用的主机地址,分配第一个主机地址给leaf下联网口,分配第二个主机地址给该网口对端服务器网口;

3、从“1”分得的24位网段中按降序,按leaf上联端口号由大到小,顺序分配30位掩码的子网段给leaf的上联端口,同样,该30位掩码网段中第一个地址为网络地址,最后一个地址为广播地址,中间两个地址为可用的主机地址,分配第一个主机地址给leaf上联网口,分配第二个主机地址给该网卡对端连接的spine交换机网口;

4、leaf交换机按对组合,每个server有两张网卡,分别连到某一对交换机上,所连交换机端口号需相同;

5、每个server上有三个IP地址,分别是两个物理网口上分配的互联地址,和用于业务通信的IP。169.254.0.0/16网段仅用于设备互联,不作为业务通信地址,因此需在server的lo接口上分配业务IP地址,为每对leaf所连的server分配一个192.168.0.0/16网段下的24位掩码的子网段作为地址池,按照server所接leaf上端口号由小到大,从地址池中顺序分配32位掩码的主机地址给每个server,这样,使得每个server之间的通信也是全三层;

下面按照上述的规划原则及本节拓扑,作出一份网络规划的示例:

网段规划见下表:


各leaf的IP下联端口规划见下表(下联端口数量假设为5个),leaf01/02为一对, leaf03/04为一对:


Spine/Leaf互联地址规划如下(假设leaf共有54个端口,且最后8个口为上联端口):


至此,硬件设备的网络规划完成。在大规模部署中,建议使用脚本自动生成上述配置,否则费时费力,且容易出错。接下来,本文将对本设计的流量调度方式进行阐述,即全三层网络路由的设计。

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