Coluna

Mar 12, 2023

A arquitetura de rede espinha-e-folha supera as limitações das redes tradicionais, mas apresenta seu próprio conjunto de desafios, diz David Posner, vice-presidente de conectividade e periféricos da Tripp Lite by Eaton

A arquitetura de rede de espinha e folha transcende as limitações da arquitetura de rede tradicional de três camadas, oferecendo alta largura de banda e baixa latência para comunicações de servidor para servidor.

Um método padrão de conexão de uma rede de espinha e folha emprega cassetes breakout e uma densa rede de conexões cruzadas de fibra, mas esse método aumenta a confusão de cabos e os erros de instalação. Painéis de remendo de fibra de folha de lombada construídos para fins específicos superam esses desafios.

Os datacenters tradicionais usam uma arquitetura de rede de três camadas que consiste em switches principais, switches de distribuição/agregação e switches de acesso (também conhecidos como top-of-rack ou ToR). Essa arquitetura é otimizada para comunicação norte-sul entre clientes e servidores.

No entanto, a introdução da virtualização e de outros aplicativos de servidor complexos aumentou muito as comunicações entre servidores.

A arquitetura de rede tradicional de três camadas é incapaz de lidar com esse aumento de tráfego leste-oeste com eficiência porque o excesso de assinaturas leva a gargalos de largura de banda e as rotas ponta a ponta variadas introduzem latência imprevisível.

A arquitetura de rede de três camadas também é propensa a tempo de inatividade porque a falha de um único switch upstream pode interromper o downstream do acesso à rede.

A arquitetura inovadora de espinha e folha supera as limitações da arquitetura de rede tradicional de três camadas, oferecendo alta largura de banda e baixa latência para comunicações de servidor para servidor.

Na arquitetura de espinha e folha, cada switch de acesso de nível inferior (folha) é conectado a cada switch de núcleo de nível superior (spine) em uma malha completa.

O tráfego de rede é distribuído uniformemente entre os switches centrais, removendo gargalos de largura de banda. E como o tráfego de rede sempre atravessa o mesmo número de dispositivos para ir de folha em folha, a latência se torna mais previsível e gerenciável.

A resiliência da rede também é aprimorada, pois os switches de coluna são redundantes por design e compensam automaticamente as falhas do switch. Se a rede exigir mais largura de banda, a adição de switches de coluna permite que ela seja dimensionada facilmente. E se forem necessárias mais portas no rack, outro switch leaf pode ser adicionado sem tempo de inatividade.

Um método comum de conectar a arquitetura de rede de espinha e folha usa cassetes de breakout para separar as portas MTP/MPO nos comutadores de rede em pistas individuais.

Os cabos de fibra conectam cada switch leaf a cada switch de coluna em uma topologia de malha. Como sugere a descrição da malha, isso requer uma rede espessa de cabeamento.

Por exemplo, uma rede com oito switches de folha e quatro switches de coluna requer 32 cabos de fibra e 64 conexões. (O número de comutadores leaf é limitado pela contagem de portas dos comutadores de coluna, e o número de comutadores de coluna é limitado pela contagem de portas de uplink dos comutadores de folha.)

Cabeamento complicado aumenta a chance de erros de instalação, que são difíceis e demorados para diagnosticar e solucionar problemas. Também torna a rede mais difícil de atualizar ou modificar.

Painéis de conexão de fibra espinhal superam essas limitações com cabeamento estruturado. Embora seja possível usar painéis modulares que empregam cassetes, a adição de conexões de cassete aumenta a perda de inserção.

Painéis de patch criados para fins específicos reduzem as despesas de instalação e evitam a perda de inserção que afeta o desempenho da rede. Eles também ajudam a evitar erros de conexão de cabo, que são demorados e caros para localizar e corrigir. Os painéis de patch internalizam uma malha completa, tecido sem bloqueio, eliminando a confusão de cabos e reduzindo a complexidade.

Usando o exemplo anterior de uma rede com oito comutadores de folha e quatro comutadores de coluna, os requisitos de cabeamento são reduzidos de 32 cabos de fibra (64 conexões) para 16 cabos de fibra MTP/MPO (32 conexões).