主干-枝叶架构 什么是主干-枝叶架构？
主干-枝叶架构是一种数据中心网络拓扑结构，由两个交换层（主干交换层和枝叶交换层）组成。枝叶交换层由汇聚服务器流量的接入交换机组成，并直接连接到主干交换层或网络核心。主干交换机在全网状拓扑中与所有枝叶交换机互连。
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阅读时长：3 分 45 秒 | 发布日期：2026 年 3 月 27 日
主干-枝叶架构的组成部分有哪些？
主干-枝叶架构包含两个主要层：主干和枝叶。枝叶交换机汇聚来自服务器和存储的流量，并直接连接到网络核心。另一方面，主干交换机充当高速骨干网，以全网状拓扑结构连接所有枝叶交换机，以确保任意两点间的连接，并将延迟降至最低。
主干-枝叶架构与传统网络设计有何不同？
传统数据中心网络基于三层模型构建：
- 接入交换机连接到服务器
- 聚合或分布交换机为接入交换机提供冗余连接。
- 核心交换机在汇聚交换机之间提供快速传输，通常以冗余配对方式连接，进而实现高可用性。
简单来说，主干-枝叶架构会折叠其中一个层，如下图所示。
主干-枝叶拓扑的其他常见差异包括：
- 不含生成树协议 (STP)。
- 在网络主干中更多地使用固定端口交换机而非模块化交换机。
- 由于互连数量增多，需要购买和管理更多的布线。
- 基础设施的横向扩展与纵向扩展的比较。
为何主干-枝叶架构越来越受欢迎？
鉴于现代数据中心中云和容器化基础设施的普及，东西向流量持续增加。东西向流量在服务器之间横向移动。这种转变的主要原因是，现代应用程序的组件分布在更多的服务器或虚拟机上。
对于性能来说，尤其是对于时间敏感或数据密集型应用来说，拥有低延迟、优化的流量非常必要。主干-枝叶架构有助于实现这一点，因为它可确保流量始终距离下一个目的地相同数量的跃点数，从而降低了延迟且使其可预测。
由于网络交换机不再需要 STP，网络的容量也得到了提高。虽然 STP 可在两个交换机之间提供冗余路径，但只有其中一个可处于活动状态。因此，路径往往会超负荷。相反，主干-枝叶架构依靠等价多路径 (ECMP) 路由等协议在所有可用路径上均衡负载，同时还能预防网络环路。
主干-枝叶拓扑除了更高的性能外，还提供了更好的可扩展性。主干-枝叶架构可向每个枝叶添加并连接额外的主干交换机，从而增加容量。同样，当遇到端口密度问题时，也可无缝插入新的叶交换机。无论哪种情况，这种“横向扩展”的基础设施不需要对网络进行重新架构，也不会造成停机。
主干-枝叶架构有哪些优势？
与传统的 3 层架构相比，主干-枝叶架构具有更优异的可扩展性且延迟更低。它通过 ECMP 保持所有网络路径处于活动状态，为服务器间流量提供了巨大的带宽。与需要经过复杂的架构重构才能扩展的传统模型不同，这种设计允许“横向扩展”，即通过增加交换机来提高容量，因此不会造成网络停用。
使用 HPE Aruba Networking CX 交换构建主干-枝叶架构
HPE Aruba Networking CX 交换机产品系列专为现代数据中心环境中不断变化、复杂的需求而设计，包括主干-枝叶结构网络。HPE Aruba Networking CX 交换机基于分布式、非阻塞架构，可提供从 1GbE 到 100GbE 的真正有线速度性能。
适用于主干-枝叶架构的 HPE Aruba Networking CX 交换机包括：
- HPE Aruba Networking CX 6400：模块化 5 插槽或 10 插槽交换机，容量高达 28Tbps
- HPE Aruba Networking CX 8325：具有 1/10/25/40/100GbE 连接的 1U 交换机，非常适合枝叶交换机或主干交换机
- HPE Aruba Networking CX 8320：具有 10GbE 服务器连接和 40GbE 主干连接的 1U 枝叶交换机
- HPE Aruba Networking CX 8400：容量高达 19.2Tbps 的模块化交换机，非常适合需要更高端口密度的主干-枝叶交换机
所有 HPE Aruba Networking CX 交换机都采用 AOS-CX，这是一种云原生操作系统，可通过强大的自动化、分析和实时升级支持简化数据中心网络的管理。
主干-枝叶架构常见问题
主干-枝叶架构如何运作？
主干-枝叶是一种扁平的两层拓扑结构，专为高性能东西向数据传输而设计。每个枝叶交换机都连接到每个主干交换机，确保数据始终只确切经过两个跃点。它利用第三层路由和 ECMP 取代限制性的生成树协议 (STP)，可同时使用所有可用路径，以防止三层模式中常见的瓶颈。
主干-枝叶架构有哪些用例？
主干-枝叶是处理大量横向流量的现代数据中心的标准架构，其主要用例包括云计算、容器化微服务和 AI/机器学习工作负载。它对于大数据分析和高频交易也必不可少，因为在这些场景中，可预测的性能和分布式节点之间的高速数据传输至关重要。
实施主干-枝叶架构面临哪些挑战？
其主要挑战包括布线复杂性增加以及需要高级路由专业知识。由于每个枝叶都必须连接到每个主干，所以物理线缆的管理比三层模型更复杂。此外，要配置无阻塞结构所需的第 3 层协议和叠加网络，需要更成熟的管理工具和更周密的规划。
主干-枝叶架构与 Clos 架构有何区别？
主干-枝叶架构是一种基于 Clos 架构的现代两阶段应用，Clos 架构是一种专为实现无阻塞性能而设计的多阶段网络拓扑。Clos 架构是一种理论框架，用于确保任意输入均可无干扰地连接至任意输出；而主干-枝叶架构则是其用于取代高密度数据中心中传统分层结构的具体实施。
主干-枝叶架构如何提高数据中心的可扩展性？
主干-枝叶架构具备“横向”扩展能力。如果需要更多服务器端口，可以增设枝叶交换机；如果需要增加交换机间的带宽，则增设主干交换机。这种“按需付费”的模式能够确保在不更换现有硬件或不改变网络逻辑结构的条件下进行扩展，远比传统的“垂直”纵向扩展模式更加灵活。