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Construye la arquitectura del centro de datos con switches leaf 10GbE

Margaret

Traductor Don Juan
9 de febrero de 2022

Las necesidades de las empresas han ido evolucionando con el paso del tiempo, y, consiguientemente, también se han producido cambios en los centros de datos, donde cada vez se alojan más servidores y los niveles de conmutación van en aumento. En estas circunstancias, aparecen el switch leaf y la arquitectura leaf-spine que van ganando terreno y van a reemplazar gradualmente las arquitecturas tradicionales de tres niveles. El switch leaf 10GbE de centro de datos de FS se basa en un tejido de red que combina protocolos de durabilidad comprobada y nuevas innovaciones para crear una arquitectura especialmente flexible, escalable y resistente. Este artículo analiza por qué tiene sentido adoptar una arquitectura leaf-spine y cómo construirla con los switches leaf 10GbE de centros de datos de FS.

¿Qué es un switch leaf? ¿Y una arquitectura leaf-spine?

En los centros de datos a hiperescala puede haber cientos o miles de servidores conectados a una red. En este caso, se pueden emplear switches leaf para actuar como puente entre los servidores y la red central. Los switches leaf están conectados a un spine, estos se ejecutan conjuntamente en los centros de datos para agregar el tráfico de los nodos de los servidores y conectarlos al núcleo de la red. Esta arquitectura se llama «leaf-spine» y sólo hay dos niveles de switches entre los servidores y la red central. Esta topología evita la formación de cuellos de botella en la red, mejora la latencia y reduce los costes de despliegue y mantenimiento. Por todas estas razones, goza de gran popularidad en los centros de datos, especialmente en aquellos que han aumentado en escala y tienen más niveles de conmutación.

Arquitectura tradicional de tres niveles vs. arquitectura leaf-spine

Para cualquier aplicación de centro de datos, el rendimiento general de la red depende en gran medida del enfoque de diseño que se utilice. Dos de los enfoques clásicos para diseñar redes de centros de datos son las arquitecturas de tres niveles y las arquitecturas leaf-spine, las primeras tienen un flujo de datos norte-sur, mientras que las segundas lo tienen este-oeste. ¿Qué diferencia hay entre ellas? ¿Cuál es más conveniente para tu red? Te lo aclaramos a continuación. En la siguiente figura podemos observar que la arquitectura tradicional de tres niveles consta de tres capas: núcleo, agregación y acceso. Esta topología suele estar diseñada para el tráfico norte-sur. Si se intenta distribuir tráfico masivo este-oeste, es probable que los dispositivos conectados a la misma capa de acceso tengan que competir por el ancho de banda,lo que podría provocar la congestión del enlace ascendente entre la capa de acceso y la de agregación.

Arquitectura tradicional de tres niveles

Figura 1: Arquitectura tradicional de tres niveles

Entonces, ¿cómo se puede resolver el cuello de botella de la arquitectura tradicional de tres niveles? Una solución factible es utilizar la topología de leaf-spine: se añade tráfico este-oeste paralelo a la arquitectura de red troncal norte-sur. Esta arquitectura aumenta la capa de intercambio debajo la capa de acceso, la transmisión de datos entre dos nodos se completa directamente en la capa de intercambio y se desvía la transmisión de la red troncal. En comparación con la arquitectura tradicional de tres niveles, la leaf-spine proporciona una conexión a través de la capa spine con un único salto entre leaves, lo que minimiza la latencia y los cuellos de botella. La configuración de los switches es fija, por lo que no se requieren cambios en la red para un entorno de servidores dinámico. A continuación se muestra una arquitectura típica de leaf-spine con sólo dos capas: spine y leaf.

Arquitectura leaf-spine

Figura 2: Arquitectura leaf-spine

Construye una arquitectura de centro de datos leaf-spine con el switch leaf 10GbE de FS

La arquitectura leaf-spine proporciona una malla sin bucles entre los switches spine y leaf. Esto puede lograrse utilizando diseños de capa 2 o de capa 3. A continuación proponer un ejemplo de arquitectura leaf-spine para el centro de datos con el FS S5850-32S2Q L2/L3 10GbE como switch leaf y el FS S8050-20Q4C 40GbE como switch de agregación/spine. El primer switch tiene 32 puertos SFP+ 10GbE y 2 puertos QSFP+ 40GbE en un factor de forma compacto de 1RU, con funciones de baja latencia para L2/L3, puede desempeñarse como switch leaf para satisfacer los requisitos de la próxima generación de redes metropolitanas, de centros de datos y empresariales. El segundo dispone de 20 puertos QSFP+ 40GbE y 4 puertos QSFP28 100GbE en un factor de forma compacto de 1RU, admite aplicaciones para L2/L3, centro de datos y redes metropolitanas.

Nuestro objetivo es construir un tejido de centro de datos con al menos 480 servidores 10G. Emplearemos el FS S8050-20Q4C como switch spine y el FS S5850-32S2Q como leaf. Los switches leaf están conectados a todos los switches spine con conexiones de 40G, a su vez, los switches leaf establecen conexiones de 10G con los servidores. Para la mayoría de los protocolos, como VRRP, GLBP, RRPP y MLAG, dos switches leaf son suficientes para lograr la fiabilidad de la estructura. El número de puertos de cada switch spine determina el número de switches leaf que podemos desplegar (en este caso, 20 switches leaf). Sin embargo, la proporción de ancho de banda razonable entre el switch leaf y el spine no puede ser superior a 3:1, por lo que podemos conectar un máximo de 24 servidores 10G a cada switch leaf. La cantidad total de ancho de banda que podemos obtener aquí es de 480x10G.

Cree la arquitectura Leaf-Spine del centro de datos

Figura 3: Construcción de una arquitectura leaf-spine con switches FS 10GbE como leaf

Preguntas frecuentes sobre el switch FS leaf 10GbE de centros de datos

1. ¿El switch leaf 10GbE de centro de datos de FS soporta la ONIE y el Open Flow? ¿Puede ejecutarse con otro sistema de red operativo (NOS, network operating system)?

El catálogo de switches leaf 10GbE para centros de datos de FS incluye los modelos S5850-32S2Q, S5850-48S6Q y N5850-48S6Q. Entre ellos, ni el S5850-32S2Q ni el S5850-48S6Q son compatibles con los protocolos ONIE y Open Flow, sin embargo, sí que se pueden ejecutar con otro NOS. Para ONIE y Open Flow, recomendamos el switch FS N5850-48S6Q con cargador ONIE para sistemas operativos de red de terceros y compatibilidad con redes definidas por software mediante Open Flow 1.3.11.

2. ¿Los switches para centro de datos serie S5850 y N5850 de FS soportan el estándar G.8032 o la conmutación de protección de anillo de Ethernet (ERPS,Ethernet Ring Protection Switching)?

El switch leaf para centros de datos serie S5850 soporta tanto el estándar G.8032 como la ERPS, pero el N5850 no. El G.8032 y la ERPS son tecnologías de protección contra bucles pero difieren entre sí. La ERPS sólo puede conmutarse en 50 ms en la interfaz óptica, mientras que la conexión G.8032 con CFM puede conmutarse en 50 ms en el puerto eléctrico. Ambas pueden aplicarse a la red en anillo y el tiempo de convergencia no se ve afectado por el número de nodos de la red.

Resumen

Los switches leaf y las arquitecturas leaf-spine soportan los entornos de centros de datos más exigentes y flexibles. Aportan mejoras en la eficiencia de las redes de los centros de datos y, al mismo tiempo, ofrecen enlaces de baja latencia y gran ancho de banda. Los switches serie S5850 y N5850 de FS son switches de centro de datos 10GbE de alta compatibilidad que pueden funcionar con switches Broadcom, Cisco, Juniper y Arista, así como con otras marcas importantes. Al utilizar los switches FS leaf 10GbE de centro de datos, puedes ampliar más fácilmente la arquitectura de red del centro de datos. Con configuraciones y diseños fácilmente adaptables, estos switches pueden mejorar significativamente la gestión de la sobresuscripción y la escalabilidad en los centros de datos.

Artículo relacionado: ¿Qué es la arquitectura leaf-spine y cómo diseñarla?
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