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Come scegliere gli switch spine e leaf per un data center?

Updated on lug 21, 2022
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Lo sviluppo dell'architettura spine-leaf non solo risolve i problemi della rapida crescita del traffico nei data center e la continua espansione delle dimensioni dei data center, ma va incontro anche alle necessità di interconnessione ad alta velocità nei data center. Quest'architettura di rete richiede la configurazione dei corrispondenti switch, ma come dovrebbero essere scelti e configurati gli switch spine e leaf per funzionare a pieno? Questo articolo cercherà di fornire una risposta a questa domanda.

Perché vi è bisogno di un'architettura spine-leaf?

L'architettura spine-leaf può fornire prevedibilità della latenza di rete e si è sempre a conoscenza dei dock attraverso cui ogni pacchetto passa. Allo stesso modo, anche il traffico e le distanze che questi pacchetti devono coprire sono consistenti, riducendo la latenza di rete tra gli switch leaf. Oltre a ciò, l'architettura leaf-spine, grazie alla cancellazione del protocollo STP, supporta il routing di livello 3 a raggiungere un ambiente di rete più stabile.

L'architettura di rete leaf-spine migliora grandemente l'efficienza di rete, in particolar modo in data center ad alte prestazioni o network cloud a larghezza di banda ad alta densità. Quando il traffico sul nodo è troppo voluminoso, gli switch spine aggiuntivi o la tecnologia VXLAN possono essere aggiunti per ottenere una copertura di traffico e un bilanciamento di carico più completi.L'architettura leaf-spine non solo risolve il collo di bottiglia della trasmissione delle connessioni di rete orizzontali, ma mostra anche la sua alta scalabilità e può essere adattata a quasi tutti i data center di grandi, medie e piccole dimensioni.

Cosa sono gli switch spine e leaf?

Gli switch spine e leaf di un data center rappresentano i due principali componenti dell'architettura leaf-spine. Gli switch spine possono essere considerati gli switch fondamentali in questo tipo di architettura. La differenza è rappresentata dal fatto che gli switch 100G con alta densità di porta sono sufficienti per gli switch spine. Gli switch leaf sono equivalenti agli switch access layer. Gli switch leaf forniscono connessione di rete agli endpoint, ai server e fino agli switch spine.

Switch spine

Gli switch spine possono gestire traffico di rete layer 3 con alta densità di porte per la scalabilità. Ognuna di queste porte L3 è dedicata alla connessione ad uno switch leaf L2 e non può connettere o trovare nessun altro server, punto d'accesso o firewall. Il numero di porte disponibili sullo switch spine determina perciò il numero degli switch ai livelli spine e leaf, determinando a sua volta il numero massimo di server che possono essere connessi alla rete.

In una rete data center ad alta densità, distribuire uniformemente le connessioni uplink degli switch leaf tra le schede degli switch spine e ridurre il traffico tramite moduli cross può migliorare significativamente le prestazioni degli switch spine. Ovviamente, gli switch spine di un data center normalmente hanno bisogno di un cache di larghe dimensioni, alta capacità e prestazioni virtuali. Solitamente hanno bisogno di essere attrezzati con porte 10G/25G/40G/100G e un sistema software completo, protocolli completi e funzioni app, come EVPN-VXLAN, stacking, MLAG, etc., per facilitare un utilizzo di rete rapido.

Switch leaf

Gli switch leaf sono dispositivi comunemente utilizzati nei data center, principalmente per controllare il traffico tra server e inoltrare il traffico layer 2 e 3. Il numero di porte uplink di uno switch leaf restringere il numero di switch spine a cui è connesso e il numero di porte downlink determina il numero di dispositivi connessi allo switch leaf. Le porte uplink generalmente supportano la velocità di 40G/100G, mentre le porte downlink possono variare da 10G/25G/40G/50G/100G a seconda del modello che si intende utilizzare.

Con la continua crescita dei dispositivi server, è necessario scegliere switch leaf che supportino maggiori velocità è un numero più grande di porte. Per prevenire la congestione del traffico, gli switch lead dovrebbero avere un rapporto di oversubscription di 3:1 per la larghezza di banda di uplink e downlink, o applicare tecnologie di virtualizzazione per equilibrare il traffico di nodo. Per quanto riguarda le relative tecnologie di virtualizzazione, come per gli switch spine, possono inoltre aggiungere tecnologie VXLAN, PFC, stacking o MLAG e supportare sia IPv4 che IPv6 per una migliore gestione ed espansione di rete.

leaf-spine architecture

Consigli per gli switch spine e leaf data center

Sulla base dei vantaggi portati all'ambiente rete dall'architettura leaf-spine, gli switch spine e leaf sono entrambi molto utili. È fondamentale scegliere i giusti switch spine e leaf sulla base delle specifiche esigenze di business. Per esempio, gli switch spine data center FS sono disponibili in fattori di forma 1U e 2U, attrezzati con tecnologie di prestazione e virtualizzazione complessive per raggiungere latenza zero, perdita di pacchetti zero, alto throughput e velocità di service forwarding per soddisfare le crescenti richieste degli ambienti data center. Queste feature comprendono chip lead del settore, alimentatori hot-swappable ridondanti, ventole, XLAN, MLAG (VAP), PFC, ECN e molto altro. Allo stesso tempo, gli switch spine data center FS hanno anche porte con differenti velocità ed è possibile scegliere il numero di porte e velocità di larghezza di banda a seconda delle esigenze di business.

Prodotti N8560-32C N8550-32C N8560-64C NC8200-4TD
Porte 32x 100G QSFP28 32x 100G QSFP28, 2x 10Gb SFP+ 64x 100G QSFP28 128x 10G/25G, 64x 40G, o 32x 100G
CPU Intel® Xeon D-1527 (Quad-core, 2.2 GHz) Intel® Xeon® D-1518 processor quad-core 2.2 GHz Cavium CN7230 (Quad-core, 1.5 GHz) /
Chip Switch BCM56870 Broadcom BCM56870 Trident III BCM56970 BCM56870
Capacità di Switching 6.4 Tbps 6.4 Tbps full duplex 12.8 Tbps 6.4 Tbps
Velocità di Forwarding 4.76 Bpps 4.7 Bpps 9.52 Bpps 4.76 Bpps
Numbero di VLAN 4K 4K 4K 4K
Memoria SDRAM 8GB DRAM 2x 8 GB SO-DIMM DDR4 SDRAM 4GB SDRAM 4GB
Memoria Flash 240GB 2x 16MB 8GB 8GB

Gli switch leaf data center FS forniscono switch ad alte prestazioni con porte 10G/25G/40G/100G per soddisfare le esigenze variegate per il numero di porte uplink e porte downlink. Come switch spine, anche loro applicano tecnologie di virtualizzazione collegate per venire incontro alla crescente domanda di dati, realizzando a pieno perdita pacchetti zero, bassa latenza e Ethernet lossless non-blocking, assicurando la tua affidabilità di rete. Posseggono tecnologie software di layer 3 e protocolli di routing IPv4 e IPv6, VXLAN, MLAG, etc. Gli switch FS serie N8550 e N5850 fanno ampio utilizzo del sistema open-network scalabile sviluppato in proprio FSOS per fornire maggiore affidabilità, particolarmente adatto per la progettazione di data center di piccole e medie dimensioni e di campus di grandi e medie dimensioni.

Prodotti N5860-48SC N8560-48BC N8550-48B8C N5850-48S6Q NC8200-4TD
Porte 48x 10G SFP+| 8x 100G QSFP28 48x 25G SFP28| 8x 100G QSFP28 48x 25G SFP28, 2x 10Gb SFP+, 8x 100G QSFP28 48x 10G SFP+, 6x 40G QSFP+ 128x 10G/25G, 64x 40G, o 32x 100G
CPU Cavium CN7130 (Quad-core, 1.2 GHz) Cavium CN7130 (Quad-core, 1.2 GHz) Intel® Xeon® D-1518 processor quad-core 2.2 GHz Intel Atom C2538 processor quad-core 2.4GHz /
Chip Switch BCM56770 BCM56873 Broadcom BCM56873 Trident III Broadcom BCM56864 Trident II+ BCM56870
Capacità di Switching 2.56 Tbps 4 Tbps 4 Tbps full duplex 1.44 Tbps full duplex 6.4 Tbps
Velocità di Forwarding 1.90 Bpps 2.98 Bpps 2.9 Bpps 1 Bpps 4.76 Bpps
Numbero di VLAN 4K 4K 4K 4K 4K
Memoria SDRAM 4GB SDRAM 4GB DRAM 2x 8 GB SO-DIMM DDR4 DRAM 8GB SO-DIMM DDR3 RAM con ECC SDRAM 4GB
Memoria Flash 8GB 8GB 2x 16MB 16MB 8GB
Sistema / / FSOS FSOS /

Conclusioni

Reti ad alta densità nei data center richiedono switch ad alte prestazioni che supportino anche scalabilità di rete. L'architettura leaf-spine può raggiungere bassa latenza di rete e scalabilità grazie al controllo e alla predizione del traffico east-west, mentre gli switch data center FS forniscono funzioni di protocollo complete e tecnologia di applicazione virtuale, esattamente i vantaggi che gli switch spine-leaf dovrebbero possedere.

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