Существует новая тенденция для стандартов проектирования топологии сети - создание быстрой, предсказуемой, масштабируемой и эффективной коммуникационной архитектуры в среде центра обработки данных. Речь идет о топологии Leaf-Spine, о которой мы поговорим в этой статье.
Почему Leaf-Spine?
Учитывая повышенный фокус на массовые передачи данных и мгновенные перемещения данных в сети, стареющие трехуровневые конструкции в центрах обработки данных заменяются так называемым дизайном Leaf-Spine. Архитектура Leaf-Spine адаптируется к постоянно меняющимся потребностям компаний в отраслях big data с развивающимися центрами обработки данных.
Другая модель
Традиционная трехуровневая модель была разработана для использования в общих сетях. Архитектура состоит из Core маршрутизаторов, Aggregation маршрутизаторов (иногда этот уровень называется Distribution) и Access коммутаторов. Эти устройства взаимосвязаны путями для резервирования, которые могут создавать петли в сети. Частью дизайна является протокол Spanning Tree (STP) , предотвращающий петли, однако в этом случае деактивируется все, кроме основного маршрута и резервный путь используется только тогда, когда основной маршрут испытывает перебои в работе.
Введение новой модели
С конфигурацией Leaf-Spine все устройства имеют точно такое же количество сегментов и имеют предсказуемую и согласованную задержку информации. Это возможно из-за новой конструкции топологии, которая имеет только два слоя: слой «Leaf» и «Spine». Слой Leaf состоит из access коммутаторов, которые подключаются к таким устройствам как сервера, фаерволы, балансировщики нагрузки и пограничные маршрутизаторы. Уровень Spine, который состоит из коммутаторов, выполняющих маршрутизацию, является основой сети, где каждый коммутатор Leaf взаимосвязан с каждым коммутатором Spine.
Чтобы обеспечить предсказуемое расстояние между устройствами в этом двухуровневом дизайне, динамическая маршрутизация уровня 3 используется для соединения уровней. Она позволяет определить наилучший маршрут и настроить его с учетом изменения сети. Этот тип сети предназначен для архитектур центров обработки данных, ориентированных на сетевой трафик типа «Восток-Запад» (East-West). Такой трафик содержит данные, предназначенные для перемещения внутри самого центра обработки данных, а не наружу в другую сеть. Этот новый подход является решением внутренних ограничений Spanning Tree с возможностью использования других сетевых протоколов и методологий для достижения динамической сети.
Преимущества Leaf-Spine
В Leaf-Spine сеть использует маршрутизацию 3го уровня. Все маршруты сконфигурированы в активном состоянии с использованием протокола равноудаленных маршрутов Equal-Cost Multipathing (ECMP) . Это позволяет использовать все соединения одновременно, сохраняя при этом стабильность и избегая циклов в сети. При использовании традиционных протоколов коммутации уровня 2, таких как Spanning Tree в трехуровневых сетях, он должен быть настроен на всех устройствах правильно, и все допущения, которые использует протокол Spanning Tree Protocol (STP), должны быть приняты во внимание (одна из простых ошибок, когда конфигурация STP связана с неправильным назначением приоритетов устройства, что может привести к неэффективной настройке пути). Удаление STP между уровнями Access и Aggregation приводит к гораздо более стабильной среде.
Другим преимуществом является простота добавления дополнительного оборудования и емкости. Когда происходит ситуация перегрузки линков, которая называется oversubscription (что означает, что генерируется больше трафика, чем может быть агрегировано на активный линк за один раз) возможность расширять пропускную способность проста - может быть добавлен дополнительный Spine коммутатор и входящие линии могут быть расширены на каждый Leaf коммутатор, что приведет к добавлению полосы пропускания между уровнями и уменьшению перегрузки. Когда емкость порта устройства становится проблемой, можно добавить новый Leaf коммутатор. Простота расширения оптимизирует процесс ИТ-отдела по масштабированию сети без изменения или прерывания работы протоколов коммутации уровня 2.
Недостатки Leaf-Spine
Однако этот подход имеет свои недостатки. Самый заметный из них – увеличение количества проводов в этой схеме, из-за соединения каждого Leaf и Spine устройства. А при увеличении новых коммутаторов на обоих уровнях эта проблема будет расти. Из-за этого нужно тщательно планировать физическое расположение устройств. Другим основным недостатком является использование маршрутизации уровня 3.Ее использование не дает возможность развертывать VLAN’ы в сети. В сети Leaf-Spine они локализованы на каждом коммутаторе отдельно – VLAN на Leaf сегменте недоступен другим Leaf устройствам. Это может создать проблемы мобильности гостевой виртуальной машины в центре обработки данных.
Применение Leaf-Spine
Веб-приложения со статичным расположением сервера получат преимущество от реализации Leaf-Spine. Использование маршрутизации уровня 3 между уровнями архитектуры не препятствует приложениям веб-масштаба, поскольку они не требуют мобильности сервера. Удаление протокола Spanning Tree Protocol приводит к более стабильной и надежной работе сети потоков трафика East-West. Также улучшена масштабируемость архитектуры. Корпоративные приложения, использующие мобильные виртуальные машины (например, vMotion), создают проблему, когда сервер нуждается в обслуживании внутри центра обработки данных, из-за маршрутизации уровня 3 и отсутствие VLAN. Чтобы обойти эту проблему, можно использовать такое решение, как Software Defined Networking (SDN) , которое создает виртуальный уровень 2 поверх сети Leaf-Spine. Это позволяет серверам беспрепятственно перемещаться внутри центра обработки данных.
Другие решения
В качестве альтернативы маршрутизации уровня 3 топология Leaf-and-Spine может использовать другие протоколы, такие как Transparent Interconnection of Lots of Links (TRILL) или Shortest Path Bridging (SPB) для достижения аналогичной функциональности. Это достигается за счет сокращения использования Spanning Tree и включения ECMP уровня 2, а также поддержки развертывания VLAN между Leaf коммутаторами.
Итог
Сети Leaf-Spine предлагают множество уникальных преимуществ по сравнению с традиционной трехуровневой моделью. Использование маршрутизации 3-го уровня с использованием ECMP улучшает общую доступную пропускную способность, используя все доступные линии. Благодаря легко адаптируемым конфигурациям и дизайну, Leaf-Spine улучшает управление масштабируемостью и контролем над перегрузкой линий. Устранение протокола Spanning Tree Protocol приводит к значительному повышению стабильности сети. Используя новые инструменты и имея способность преодолевать присущие ограничения другими решениям, такими как SDN, среды Leaf-Spine позволяют ИТ-отделам и центрам обработки данных процветать при удовлетворении всех потребностей и потребностей бизнеса.
бесплатные гайды
