Архитектура Spine-Leaf для дата-центров
Классическая трехуровневая архитектура сети рассчитана на передачу вертикального (север-юг) трафика от клиента к серверу и обратно, а также между клиентами на уровне доступа (рисунок 1). Коммутаторы ядра объединяются в стек или группу MLAG, к каждому из которых подключаются серверы. Подобная схема применима при небольшом количестве серверов и виртуальных машин (VM) на уровне ядра.
Рисунок 1 — Классическая архитектура сети
Ограничения классической архитектуры
- Непредсказуемая задержка пакетов
- Пропускная способность горизонтальных сетевых соединений ограничена
- Потери пакетов при перестроении стека (время сходимости стека)
- Количество VLAN не более 4 096
- Сложное масштабирование и географическое распределение серверов
В течение многих лет центры обработки данных строились на основе трехуровневой модели. Однако, облачные сервисы, виртуализация, рост скоростей диктуют новые требования к архитектуре центров обработки – новая сетевая архитектура Spine Leaf постепенно становится основной в современных центрах обработки данных с большим количеством серверов и виртуальных машин (рисунок 2).
Такую схему еще называют IP-фабрика. В 2010 году компания Juniper предложила вариант реализации топологии Клоза (предложена в 1953 году Ч. Клозом в качестве модели неблокируемой телефонной сети), в названии которой было слово fabric (c англ. – «ткань»). Архитектура Spine-Leaf предназначена для эффективной и стабильной обработки горизонтального трафика (восток-запад) с предсказуемой задержкой.
Рисунок 2 — Архитектура Spine-Leaf
Преимущества архитектуры Spine—Leaf
- Предсказуемая задержка в сети
- Маршрутизация на уровне 3 обеспечивает стабильное сетевое окружение
- Устранение узких мест в горизонтальных сетевых связях
- Высокая масштабируемость и адаптированность к размерам ЦОД
- Бесшовное обслуживание, перезагрузка и обновление ПО на коммутаторах не затрагивают всю облачную инфраструктуру
Пример IP-фабрики на базе коммутаторов ЦОД российского производителя Eltex представлен на рисунке 3. В качестве Spine коммутаторов Eltex рекомендует MES5500-32 на 32 порта 40 или 100 Гбит/с, на уровне Leaf могут использоваться коммутаторы MES5410-48 на 48 портов 10 Гбит/с и 6 портов 100 Гбит/с. Сменные модули вентиляции позволяют выбрать направление потока воздуха front-to-back или back-to-front. Коммутаторы Eltex MES5500-32 и MES5410-48 могут быть установлены в стойки по принципу «спина-к-спине», который активно используется в центрах обработки данных.
Рисунок 3 – Пример IP-фабрики на коммутаторах Eltex уровня ЦОД
Для организации IP-фабрик в коммутаторах Eltex уровня ЦОД предусмотрены протоколы динамической маршрутизации IS-IS, OSPF и BGP. Технология EVPN/VxXLAN позволяет создавать распределенные L2 сети с более гибкой, безопасной и масштабируемой архитектурой для построения дата-центров, обеспечивая бесшовный перенос виртуальных машин между локациями и репликацию баз данных. Поддержка протоколов EVPN и BGP в коммутаторах Eltex является опциональной (активируется лицензией).
Технология Ethernet – одна из основных транспортных иерархий, которая получила широкое распространение в современных сетях связи (простота, низкая стоимость) и характеризуется негарантированной доставкой сообщений (потерей пакетов). Для применения технологии Ethernet в центрах обработки данных необходимо исключить потери пакетов. Технология DCB (Data Center Bridging) обеспечивает транспортировку данных без потерь, механизмы управления потоком и полосой. Механизмы RoCE v2 позволяют напрямую обращаться по сети к системной памяти, минимизируя участие центрального процессора в сетевой коммуникации и уменьшая задержку, в отличие от традиционных способов передачи данных, которые задействуют несколько уровней обработки пакетов.
Если у Вас остались вопросы, pre-sale инженеры компании «Элтекс Солюшенс» помогут подобрать и настроить коммутаторы уровня ЦОД для решения Ваших задач. Отправьте свой вопрос на адрес электронной почты: office@eltexsl.ru