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Was ist Rechenzentrum-Architektur?

Updated on Apr 1, 2022
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Ein Rechenzentrum ist eine physische Einrichtung, die die Datenverarbeitung eines Unternehmens unterstützt und die zentralisierte Verarbeitung, Speicherung, Übertragung, den Austausch und die Verwaltung von Informationen ermöglicht. Die Rechenzentrum-Architektur als architektonischer Entwurf, der die Verbindungen zwischen Switches und Servern herstellt, wird in der Regel während der Entwurfs- und Bauphase des Rechenzentrums erstellt. Außerdem legt sie fest, wie die Server, Speichernetzwerke, Racks und andere Komponenten des Rechenzentrums platziert werden sollen, und befasst sich so auch mit der Verbindung dieser Geräte untereinander.

 

Arten von Rechenzentrum-Architekturen

In der Regel gibt es vier Arten von Rechenzentrum-Architekturen: Mesh-Netzwerk, Three-Tier- oder Multi-Tier-Architektur, Mesh-Point-of-Delivery (PoD) und Super-Spine-Mesh.

◼️ Mesh-Netzwerk

Die Mesh-Netzwerk, eine Art von Rechenzentrum-Architektur, die üblicherweise als Netzwerkstruktur betrachtet wird, beschreibt die Netzwerktopologie, bei der die Komponenten Daten über miteinander verbundene Switches aneinander weiterleiten. Mit vorhersehbarer Kapazität und geringerer Latenz kann es gängige Cloud-Dienste unterstützen. Außerdem kann das Mesh-Netzwerk aufgrund seines dezentralen Netzwerkkonzepts problemlos jede beliebige Verbindung realisieren und ist in Bezug auf die Netzwerkbereitstellung kostengünstiger.

Abbildung 1: Mesh-Netzwerk

◼️ Three-Tier- oder Multi-Tier-Architektur

Die Multi-Tier-Architektur ist das am häufigsten eingesetzte Modell der Rechenzentrum-Architektur im Unternehmensrechenzentrum und besteht aus Kern-, Aggregations- und Zugriffsschicht.

  • Kernschicht des Rechenzentrums: Sie bietet eine Struktur für die Paketvermittlung in Hochgeschwindigkeit zwischen mehreren Aggregationsmodulen und die Verbindung zu mehreren Aggregationsmodulen.

  • Aggregationsschicht des Rechenzentrums: Sie unterstützt Funktionen wie die Integration von Servicemodulen, Layer-2-Domain-Definitionen, Spanning-Tree-Verarbeitung und Standard-Gateway-Redundanz.

  • Zugriffsschicht des Rechenzentrums: Sie stellt die physische Verbindung zu den Serverressourcen her und arbeitet in den Modi Layer 2 oder Layer 3. Darüber hinaus spielt sie eine wichtige Rolle bei der Erfüllung bestimmter Serveranforderungen wie NIC-Teaming, Clustering und Broadcast Containment.

    Abbildung 2: Multi-Tier-Architektur

◼️ Mesh Point of Delivery

Die Architektur des Mesh Point of Delivery (PoD) enthält mehrere Leaf-Switches, die innerhalb der PoDs miteinander verbunden sind. Es handelt sich um ein wiederholbares Konstruktionsmuster, dessen Komponenten die Modularität, Skalierbarkeit und Verwaltbarkeit von Rechenzentren maximieren. Außerdem kann diese Architektur die effiziente Verbindung zwischen mehreren PoDs und einer Super-Spine-Ebene realisieren. Daher können Rechenzentrumsmanager ihre bestehende dreistufige Topologie problemlos um eine neue Rechenzentrum-Architektur erweitern, um den Datenfluss mit niedriger Latenz für neue Cloud-Anwendungen zu ermöglichen.

Abbildung 3: Mesh Point of Delivery

◼️ Super-Spine-Mesh

Wie der Name schon sagt, eignet sich die Super-Spine-Architektur für groß angelegte oder campusartige Rechenzentren. Diese Art der Rechenzentrum-Architektur bedient riesige Datenmengen, die von Osten nach Westen durch Datenhallen laufen.

Abbildung 4: Super-Spine-Mesh

 

Typische Zusammensetzung der Rechenzentrum-Architektur

Das Rechenzentrum verfügt über eine Vielzahl von Funktionen und unterstützt verschiedene Arten von Diensten, z. B. Datenverarbeitung, Speicherung, Verarbeitung usw., was zu einer Vielzahl von Rechenzentrum-Architekturen führt.

Die Rechenzentrum-Architektur besteht hauptsächlich aus drei Teilen: Rechenzentrumsnetzwerk, Sicherheit und Rechnerarchitektur. Abgesehen von diesen drei Bereichen gibt es noch einige andere Rechenzentrum-Architekturen, wie die physische Rechenzentrum-Architektur und die Ides Rechenzentrums. Im Folgenden werden drei typische Zusammensetzungen dieser Architekturen erläutert.

? Netzwerkarchitektur für Rechenzentren

Das Rechenzentrumsnetzwerk (Data Center Network, DCN) ist eine Anordnung von Netzwerkgeräten, die alle Komponenten des Rechenzentrums miteinander verbinden. Es war schon immer ein wichtiger Forschungsbereich für Internetunternehmen und große Cloud-Computing-Unternehmen. Daher spielt die Netzwerkarchitektur eine wichtige Rolle in der Architektur des Rechenzentrums.

Sie besteht in der Regel aus Switches und Routern in einer zwei- oder dreistufigen Hierarchie. Zum Beispiel ein dreistufiges DCN, ein Fat-Tree-DCN, DCell oder andere Typen. Außerdem lag stets großes Interesse auf der Skalierbarkeit, der Robustheit und der Zuverlässigkeit der Netzwerkarchitektur von Rechenzentren.

? Sicherheitsarchitektur für Rechenzentren

Die Sicherheit von Rechenzentren bezieht sich auf die physischen Maßnahmen und virtuellen Technologien zum Schutz von Rechenzentren vor Bedrohungen, Angriffen und unbefugtem Zugriff. Ein Mangel an effizienten Sicherheitsvorkehrungen für Rechenzentren kann zu Datenschutzverletzungen führen, bei denen die Informationen eines Unternehmens von Hackern angegriffen werden können.

Die Sicherheitsarchitektur von Rechenzentren umfasst hauptsächlich zwei Aspekte: physische Sicherheit und Softwaresicherheit. Unternehmen können ihre Rechenzentren vor Angriffen schützen, indem sie eine starke Firewall zwischen dem externen Datenverkehr und dem internen Netzwerk einrichten.

? Architektur des Computings im Rechenzentrum

Im Rechenzentrumsmodell können Computerressourcen an den Ort verlagert werden, an dem sich die Daten befinden, wodurch sich die Latenz- und Bandbreitenprobleme bei der Übertragung verringern.

Die Computing-Architektur im Rechenzentrum ist einer der wichtigsten Bestandteile der Rechenzentrum-Architektur, die eine große Rolle bei der hocheffizienten Nutzung von Ressourcen, der Senkung der Investitionskosten (CAPEX) sowie der schnellen Bereitstellung und Skalierbarkeit spielt.

 

Entwicklung der Rechenzentrum-Architekturen

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie geht auch die Evolution der Rechenzentrum-Architektur einher. Die meisten modernen Rechenzentrum-Architekturen haben sich von physischen Servern vor Ort zu einer virtualisierten Infrastruktur entwickelt, die Netzwerke, Programme und Workloads in mehreren privaten und öffentlichen Clouds unterstützt. Diese Entwicklung hat sich auf die Art und Weise ausgewirkt, wie Rechenzentren aufgebaut sind, da alle Komponenten eines Rechenzentrums nur über das öffentliche Internet aufeinander zugreifen können.

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