基礎架構需求越來越復雜，應用交付技術不斷發展，它們都暴露了傳統數據中心網絡的脆弱性。結構(Fabric)是一種能夠滿足現代數據中心需求的替代方案。

什么是以太網結構?

以太網結構是一種網絡拓撲，它將傳統的三層數據中心交換架構變成了一層或二層結構，保證網絡流量通向目標的過程中所經過的網絡不會超過兩跳，而且還可以像一個大型交換機一樣運行。以太網結構的目標是提升高度虛擬化和支持云的數據中心的可擴展性、性能和彈性。

Research的首席分析師Eric Hanselman說：“結構允許同時出現多個會話，但是所有系統仍然看起來像是彼此相鄰的。從純網絡角度看，所有操作都在2層環境中完成。”

此外，Gartner分析師Caio Misticone和Evan Zeng還在一個研究報告“以太網交換結構技術綜述”中指出，結構支持用“基于流的細粒度負載均衡實現相同代價的2層和3層多路轉發。”

供應商一般會將商業以太網結構作為一個包含專業硬件和軟件的產品套件。結構可以用各種架構實現，其中最常見的是葉脊結構和網狀結構。

這個拓撲有幾個可以互換使用的術語——其中包括數據中心結構(Data Center Fabric)、交換結構(Switch Fabric)、網絡結構(Network Fabric)、以太網結構(Ethernet Fabric)及其它混合這四個詞匯的術語。這會給市場帶來一些困惑，因為這些詞匯的意思實際上是一樣的。有一些專家喜歡使用交換結構，但是這個詞匯還可以指代物理交換機里的交換機制。數據中心結構有時候用于指代數據與存儲聚合網絡的結構架構。網絡結構則是一個意思更為廣泛的術語，它有時候用于表示網絡架構。以太網結構則比前面三個更加精確一些，但是要注意Brocade有一個商業產品的名稱就叫Ethernet Fabric。在本文中，我們將使用以太網結構來表示更加扁平和高度可擴展的拓撲，它可以通過數據中心交換網絡的一跳或兩跳連接來實現低延遲連接。

為什么需要使用以太網結構?

以前的應用程序(及引申過來的支持網絡)相對簡單一些。應用流量主要在連接服務器和客戶端的三層交換網絡的南北向流動。

然而，服務器虛擬化的廣泛應用改變了這些設備，使這些曾經的靜態架構變成了虛擬機，它們能夠在多個物理服務器之間移動流量，從而大大拓展了數據中心的整體容量。此外，應用程序也變得越來越復雜，它們的許多功能分散到了不同的系統和組件上，然后在各個服務器之間通信。

451 Research的Hanselman指出，涌入的東西向流量(即服務器之間的流量)增加了傳統三層交換架構的負擔，也限制了可擴展性。現在數據必須經過多跳網絡才能到達目標，從而增加了延遲和導致性能下降。

同時，數據中心網絡的性能和可靠性也進一步受到普遍使用的生成樹協議(STP)的影響，這個算法關閉了冗余路徑，而只使用一個激活鏈路來傳統數據，從而阻止了橋路循環。雖然STP足夠應付傳統流量注和應用架構，但是這種方法存在缺陷且比較脆弱，它的帶寬使用效率不高。

以太網結構(及其補充技術TRILL和最短路徑橋接[SPB])通常可以替代復雜且效率低下的三層網絡和生成樹。這個互聯結構結合了2層網絡的可見性和3層網絡的運營優點。

Hanselman說：“它的概念是讓我們看到所有東西。它簡化了應用程序的工作方式，使它們不需要知道正確的路徑，只需要考慮自己應該做什么。節點可以直接將所有數據包發送給結構，然后由結構來決定該如何將數據包傳輸給目標。”

以太網結構有什么局限性?

雖然結構有許多優點，但是有一個重要問題可能會讓一些網絡工程師望而卻步：它總是要求只使用單一供應商的網絡產品。

Hanselman說：“結構提供了一些提高運營靈活性的工具，但是我們只能使用某一個特定供應商的產品。對于大多數企業而言，最大的問題是就他們愿不愿意只使用一家供應商的產品。如果想要保持多供應商的網絡環境，那么就很難使用這些結構功能——對于一些人來說，這是一個大問題。”

但是他也指出，除了少數例外情況，大多數供應商都開發了用于增強標準協議(如TRILL和SPB)的私有方法。這就使大多數供應商的結構方案不兼容競爭對手的基礎架構。

Hanselman說：“結構的其他部分并沒有無限制的容量，它們都有規模限制。當達到幾千端口的應用規模時，我們就開始遇到一些管理難題了，這時就應該考慮采用分段方法。”

是否所有人都需要使用以太網結構?

結構曾經被視為下一代數據中心發展的必由之路。但是，在出現軟件定義網絡(SDN)和云計算的廣泛應用之后，網絡工程師和數據中心專業人員有更多的方案可以考慮了。雖然以太網結構和SDN并不是完全互斥的，但是前者更加成熟一些，而且目前的商業產品也更多一些。

Gartner公司副總裁及知名分析師Joe Skorupa說：“人們正在尋找方法簡化環境分配和部署。其中一些人有相對較為簡單的網絡架構和自動化工具，而另一些則采用了更激進的方法——如SDN，還有一些人仍然認為傳統以太網結構方法已經足夠了，他們說：‘我們不需要考慮長期運營。’此外，還有一些人認為以太網結構看起來跟傳統技術差不多。問題是，您還有多長時間就需要升級了?”

對于Hanselman而言，他認為如果大型企業希望增強數據中心網絡的可靠性，他們就必須采用結構。

Hanselman說：“實際上，現在每一個人都應該運行結構。有太多理由應該實現彈性、容量和簡化管理了。在考慮采用應該什么遷移方法就會出現決策問題了。如果是創建一個全新的現代網絡，那么問題就是：‘應該選擇哪一種結構?’”

他補充說：“如果我們已經有一個網絡，然后想要將它遷移到結構，那么問題就在操作方法。一直使用生成樹協議的網絡通常都非常脆弱，對它們執行任何擴展或修改通常都應該倍加小心。”

雖然有一些供應商已經開發出一些面向中端市場的可堆疊設備，許多較小公司的規模還不需要投入資源購買結構方案。

Skorupa說：“對于一些公司而言，一個交換機已經很大了，所以不需要在網絡中部署多個交換機。如果一個機架就有幾百個10GB端口，那么對于大多數公司而言，它已經足夠大了。”

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以太網結構有什么局限性?

雖然結構有許多優點，但是有一個重要問題可能會讓一些網絡工程師望而卻步：它總是要求只使用單一供應商的網絡產品。

Hanselman說：“結構提供了一些提高運營靈活性的工具，但是我們只能使用某一個特定供應商的產品。對于大多數企業而言，最大的問題是就他們愿不愿意只使用一家供應商的產品。如果想要保持多供應商的網絡環境，那么就很難使用這些結構功能——對于一些人來說，這是一個大問題。”

但是他也指出，除了少數例外情況，大多數供應商都開發了用于增強標準協議(如TRILL和SPB)的私有方法。這就使大多數供應商的結構方案不兼容競爭對手的基礎架構。

Hanselman說：“結構的其他部分并沒有無限制的容量，它們都有規模限制。當達到幾千端口的應用規模時，我們就開始遇到一些管理難題了，這時就應該考慮采用分段方法。”

是否所有人都需要使用以太網結構?

結構曾經被視為下一代數據中心發展的必由之路。但是，在出現軟件定義網絡(SDN)和云計算的廣泛應用之后，網絡工程師和數據中心專業人員有更多的方案可以考慮了。雖然以太網結構和SDN并不是完全互斥的，但是前者更加成熟一些，而且目前的商業產品也更多一些。

Gartner公司副總裁及知名分析師Joe Skorupa說：“人們正在尋找方法簡化環境分配和部署。其中一些人有相對較為簡單的網絡架構和自動化工具，而另一些則采用了更激進的方法——如SDN，還有一些人仍然認為傳統以太網結構方法已經足夠了，他們說：‘我們不需要考慮長期運營。’此外，還有一些人認為以太網結構看起來跟傳統技術差不多。問題是，您還有多長時間就需要升級了?”

對于Hanselman而言，他認為如果大型企業希望增強數據中心網絡的可靠性，他們就必須采用結構。

Hanselman說：“實際上，現在每一個人都應該運行結構。有太多理由應該實現彈性、容量和簡化管理了。在考慮采用應該什么遷移方法就會出現決策問題了。如果是創建一個全新的現代網絡，那么問題就是：‘應該選擇哪一種結構?’”

他補充說：“如果我們已經有一個網絡，然后想要將它遷移到結構，那么問題就在操作方法。一直使用生成樹協議的網絡通常都非常脆弱，對它們執行任何擴展或修改通常都應該倍加小心。”

雖然有一些供應商已經開發出一些面向中端市場的可堆疊設備，許多較小公司的規模還不需要投入資源購買結構方案。

Skorupa說：“對于一些公司而言，一個交換機已經很大了，所以不需要在網絡中部署多個交換機。如果一個機架就有幾百個10GB端口，那么對于大多數公司而言，它已經足夠大了。”