数据中心不愿放弃生成树协议

生成树协议是以太网最为的古老技术，在传统的二层环网中，已经使用了相当长时间，是唯一的一种应用最普遍的环网冗余技术，技术人员对生成树协议的偏爱思想已经根深蒂固。生成树协议也不是一成不变的，是在实际使用中会不断完善，其从最开始的STP发展到现在的MSTP，在不断地更新与完善。然而，随着数据中心的规模不断扩大，生成树协议开始逐渐显得力不从心，但数据中心的技术人员仍不愿完全放弃生成树协议。

生成树协议的英文全称是Spanning Tree Protocol，简称STP，在IEEE 802.1D介质访问控制网桥标准中有比较完整的介绍，STP就是用于解决二层网络环路问题的一种智能算法，后来又出现了RSTP和MSTP协议，在此统称为STP。STP运行于数据链路层的LLC子层，属于二层网络管理协议。通过STP可在二层网络中形成无环路的逻辑交换拓扑结构，并提供较强的网络容错功能，STP掌管着端口的转发和开关的大权，允许用户进行管理配置，可根据实际的应用场所和环境更好地管理网络，在二层网络中有着非常普遍应用。数据中心基本是一个大二层的网络，为了实现可靠性的设计，一般通过增加新的网络资源提供物理冗余，STP负责监测拓扑结构的变化，并能在拓扑结构发生变化之后重构新的生成树拓扑结构。比如当一个交换机发生故障或某一条数据通路断开，STP将启动备份链路，重新构建生成树的拓扑结构，实现网络容错功能，STP已经成为传统数据中心网络的必选技术。

随着数据中心规模不断扩大，人们对数据中心故障恢复时间要求也在提高，STP协议的固有缺陷使得其很难满足数据中心的需要。STP是通过对多路径冗余中部分路径阻塞来消除环路的，这样浪费了带宽，给整网转发能力带来了瓶颈。STP是在超小型集线器年代设计的，在大型网络中，STP网络拓扑变化重新计算需要花费几秒到几十秒的时间，这样的收敛时间在视频业务、存储业务、搜索业务应用中是无法满足要求的。随着网络规模越来越大，STP收敛的时间会越长，若在网络中出现频繁的端口UP/DOWN，STP会一直在计算，网络长时间无法恢复，甚至最终可能会因计算错误而引起业务长时间中断。

既然STP协议有这么明显的缺陷，为何在数据中心还会有这样大量的应用呢？原因很简单，在二层环网技术中除了STP几乎找不到更好的生成树协议，思科提出了自己私有的生成树协议PVST/PVST+/MST，华为提出了自己私有的生成树协议RRPP/RPR，但这些技术和STP基本类似，也存在STP的问题，加上私有协议还很难与别的设备对接，所以应用最广的还是STP协议。早期的数据中心规模较小，STP协议还能应付。随着数据中心规模越来越大，STP协议越来越难以适应。针对STP的使用限制，IETF设计了多链路透明互联TRILL，TRILL引入了L2 ISIS作为寻址协议，实现多路径转发，支持任意的拓扑结构和链路技术，TRILL克服了STP在规模上和拓扑重聚方面存在的不足，并降低了延迟，TRILL就是针对STP协议的缺陷而设计的。

有TRILL这样好的协议，但在数据中心里却几乎没有应用。数据中心对放弃STP转而使用TRILL的热情并不高。首先，数据中心里一直采用的STP协议，虽然STP协议有缺陷，但在绝大部分的时间STP运行都是正常的，虽然链路有冗余浪费，但财大气粗的数据中心不差钱，对这种浪费不敏感，只要保持数据中心网络稳定就可以。这些数据中心的技术人员并不觉得STP有什么不好，有的技术人员可能工作几年都没有碰到一次STP故障导致的严重问题，所以他们虽然知道STP有缺陷，但存在一种侥幸心理，只要保持网络稳定，就可以规避STP的缺陷。其次，STP协议在技术人员的心里分量很重，早期的VRRP+STP的经典组网技术影响着一代技术人，要改变人的使用习惯，比较困难。虽然现在虚拟化技术，聚合等新技术层出不穷，花样繁多，但也让人眼花缭乱。技术人员还是喜欢经典的技术，稳定的技术就是最好的技术，而不是需要那么多花样。再次，TRILL技术虽然这两年屡屡被人提及，但仍然是一个存在于实验室的技术，2013年才逐渐开始有一些网络设备支持，虽然协议很好，但还没有经受过实际数据中心考验，哪个数据中心也不愿意首先偿鲜。而且基本支持TRILL的网络设备对这项软件功能还要单独收费，更让人望而却步。再加上更多的人对TRILL协议的实现还没有弄清楚，数据中心缺少精通TRILL的技术人员，自然没有人愿意使用它。最后，数据中心已经使用了STP多年，不太可能放弃STP，只有对于新建的数据中心，才有实施的可能。不过解决二层环路的技术不仅有TRILL，还有虚拟化技术，聚合技术可供选择，可供数据中心选择的技术越来越多。随着建设新一代数据中心热潮的兴起，数据中心已经关注到了这些新技术，但实际行动起来去部署，还要等待一段时间。

近年来数据中心的数据应用越来越广泛，数据中心内部使用的网络技术也得到了迅猛发展。随着应用的深入，各种二层环网技术不断涌现，古老的STP协议显得有些不合适宜了，但是数据中心仍不愿放弃生成树协议，除非现在有一种更完善，并经过实践长期检验的技术出现，才有可能动摇数据中心那些技术人员的固有思想。而现在虽然各种技术层出不穷，但有的甚至还没有形成一个统一的意见，统一的标准。绝大多数的网络设备还无法支持这些新技术，所以在将来一段时间内，生成树协议依然是数据中心的主流技术，并将长期存在。