2. QFX叶脊设计需求分析
叶脊架构的容量规划不是先选交换机再算线，而是先把业务流量模型说清楚，再倒推出收敛比、端口密度和冗余边界。对 QFX 系列来说，同一套脊层可以承载 10G、25G、40G、100G 甚至 400G 的接入组合，但不同速率对应的 oversubscription 能力、SerDes 通道数和故障域大小差别很大。本节按“流量模型 → 收敛比 → 端口选型 → 冗余与故障域”的顺序展开，并给出可直接套用的计算示例。
一、业务流量模型：先分清南北与东西
数据中心流量通常分为两类：南北向流量是客户端经边界进入数据中心访问服务，路径为“外部 → 边界 → 脊层 → 叶层 → 服务器”；东西向流量是服务器之间、虚拟机之间、存储与计算之间的横向通信，路径为“叶层 → 脊层 → 叶层”。在传统三层架构中，东西向流量需要绕行核心，延迟高、跳数多；叶脊架构把脊层做成纯三层转发平面，任意两台叶交换机之间固定两跳，正是为东西向流量优化的。
做需求分析时，第一步是量化东西向占比。经验上，Web 前端类业务东西向约占 60%～70%，分布式存储与大数据集群可达 80%～90%，而传统单体应用可能只有 30%～40%。这个比例直接决定脊层需要多少带宽：东西向流量每经过一次脊层，就会在脊层链路上被“消费”一次上行和一次下行带宽。因此脊层总容量必须按东西向流量峰值来设计，而不是按服务器接入总带宽来设计。
二、收敛比计算：从接入带宽倒推脊层
收敛比（oversubscription ratio）定义为“下行接入总带宽 ÷ 上行脊层总带宽”。例如一台 48 口 25G 叶交换机，下行接入带宽为 48 × 25G = 1200G；若配置 8 个 100G 上行端口，上行带宽为 800G，则收敛比为 1200:800 = 1.5:1。若只配 4 个 100G 上行，收敛比就是 3:1。
计算时要注意三点：一是下行带宽按端口线速累加，不按实际利用率打折；二是上行带宽要扣除堆叠或 MC-LAG 场景下的冗余链路，只算可用转发带宽；三是东西向流量会在脊层产生“二次占用”，即同一份数据在源叶上行和目的叶下行各占一次，因此脊层实际承载量约为东西向流量的 2 倍。下面给出一个可复用的计算示例。
| 参数 | 取值 | 说明 |
|---|---|---|
| 叶交换机数量 | 32 台 | 每台 48×25G 下行 + 8×100G 上行 |
| 单叶下行带宽 | 1200G | 48 × 25G |
| 单叶上行带宽 | 800G | 8 × 100G |
| 单叶收敛比 | 1.5:1 | 1200 ÷ 800 |
| 全叶下行总带宽 | 38400G | 32 × 1200G |
| 全叶上行总带宽 | 25600G | 32 × 800G |
| 东西向占比 | 75% | 假设值 |
| 脊层需承载 | 约 28800G | 38400 × 75% × 2 ÷ 2（双向折算） |
按上表，脊层需要提供约 28.8T 的无阻塞交换容量。若选用 64×100G 端口的 QFX 脊交换机，单台可提供 6.4T 容量，则至少需要 5 台脊交换机才能覆盖；考虑冗余和端口分布，实际建议部署 6～8 台，使每台叶交换机可均匀上行到所有脊交换机。
三、端口密度与速率选型
QFX 系列常见组合包括：接入侧 10G/25G，上行侧 40G/100G，脊层 100G/400G。选型时先看服务器网卡速率，再看机柜内交换机端口密度。25G 已成为主流接入速率，因为 25G 单通道 SerDes 与 100G 四通道可共用同一布线体系，升级路径清晰。若服务器仍以 10G 为主，可用 QFX 的 10G/25G 自适应端口，避免一次性更换网卡。
脊层速率选择取决于收敛比目标。100G 脊层适合 25G 接入、1.5:1～3:1 收敛的场景；400G 脊层适合 100G 接入或需要 1:1 无阻塞的大规模集群。需要注意的是，脊交换机端口数决定叶交换机的上行链路数量，而上行链路数量又决定 ECMP 等价路径数。通常建议每台叶交换机至少上行到 4 台脊交换机，以保证单台脊故障时仍保留 75% 带宽。
四、冗余与故障域规划
叶脊架构的冗余设计围绕三个故障域展开：单链路故障、单交换机故障、单机柜或单区域故障。单链路故障靠 ECMP 自动切换，只要叶到脊存在多条等价路径，一条链路断开后流量会在毫秒级重新哈希到其余链路。单交换机故障则要求每台叶至少上行到 4 台脊，且脊层之间不形成堆叠依赖，保持独立转发。
故障域规划还要考虑机柜布局。通常每个机柜部署一对叶交换机做 MC-LAG，服务器双上行分别接入两台叶，这样单台叶故障时服务器仍有 50% 带宽。脊交换机建议分布在不同的机柜和不同的供电区，避免单路市电或单台 UPS 故障同时影响多台脊。若采用 6 台脊，可每 3 台一组分置于两个供电区，叶交换机上行链路按奇偶分配到两组，实现供电级冗余。
五、需求分析检查清单
完成上述分析后，可用以下清单复核设计输入是否完整：
- 东西向流量占比是否已按业务类型分别估算，并取峰值而非均值？
- 收敛比是否按带宽计算，且上行带宽已扣除 MC-LAG 和堆叠冗余？
- 脊层容量是否按东西向流量的 2 倍占用折算？
- 每台叶上行脊交换机数量是否 ≥ 4，单脊故障后带宽是否 ≥ 75%？
- 脊交换机是否跨供电区、跨机柜分布，避免共因故障？
- 端口速率是否与服务器网卡、布线等级（Cat6a/OM4/OM5）匹配？
把以上参数整理成一张设计输入表，后续的脊层数量、叶层数量、IP 地址规划和 ECMP 配置才有稳定依据。需求分析阶段多花一小时把流量模型和收敛比算清楚，比上线后靠扩容补救要经济得多。